恶性肿瘤细胞分化调控机制研究进展

马青，司富春

(1 上海中医药大学，上海201203; 2 河南中医学院)

随着世界人口增加，老龄化社会的到来以及人类生存环境、生活方式的改变，肿瘤成为现代恶性流行疾病之一［1］，对肿瘤发病机理、治疗方法、药物等的研究已拓展到细胞、分子微观水平［2］。恶性肿瘤的核心是肿瘤细胞群细胞，具有不同生物学特性即肿瘤异质性，其中小部分细胞亚群具有自我更新、无限增殖分化能力和表达干细胞表型等干细胞样特征，被认为是肿瘤干细胞，是恶性肿瘤形成、转移、复发的根源［3～5］，所以诱导恶性肿瘤细胞分化成熟或阻滞其恶性增殖分化是恶性肿瘤防治的主要研究方向［6，7］，恶性肿瘤干细胞是研究重点［8］。细胞分化的关键环节是基因调控，故基因表达时间、空间差异性、差异调控下新合成的特异性蛋白质、不同细胞表面抗原，以及异常细胞周期、信号传导通路等成为恶性肿瘤细胞分化机制的主要研究点。现就恶性肿瘤细胞分化调控机制的研究进展综述如下。

1 基因调控

恶性肿瘤细胞分化调控中DNA调控是起始环节，转录调控是关键环节，均影响下游水平调控，调控主要方式是基因突变、重排、缺失及表达甲基化、磷酸化修饰异常等，这些是恶性肿瘤形成的原因和防治靶点。

调控基因根据功能分为促癌和抑癌两大类，常见促癌因子:Myc、5-脂肪氧化酶基因(Alox5)、低氧诱导因子-1α(HIF-1α)，抑癌因子:人第10号染色体缺失的磷酸酶及张力蛋白同源的基因(PTEN)、BRG1、FBW7 等［9～13］，其中 BRG1 为 SWI/SNF 复合物成员，在癌细胞中发生突变，表达下调，拮抗癌基因Myc促细胞不成熟分化作用，使细胞保持未分化状态并恶性增殖;Alox5丢失影响BCR-ABL诱导的慢性髓细胞样白血病干细胞(LT-LSCs)的分化、分裂和存活率，损伤其功能，起到了消除白血病干细胞、阻滞慢性白血病发展的作用，对正常干细胞无影响。

关键位点DNA甲基化具有调控细胞分化，引发恶性病变的作用。Rai等［14］证实野生型APC和维甲酸下调脱甲基酶水平，促进主要相关基因DNA甲基化，使肠祖细胞分化，导致结肠腺瘤形成。

转录水平调控因子丰富多样，以mRNA为主，如 CK19 mRNA 、LUNX mRNA 等［15，16］。近年研究热点集中在以mRNA为靶标的miRNAs和RNAi等方面。miRNAs是内源基因编码的长度为18～25个核苷酸的非编码单链RNA分子，参与转录后调控。最早发现与肿瘤细胞分化相关的是miR-23［17］，其可促进维甲酸诱导NT2细胞(属人胚胎癌细胞系)向神经前体细胞(肿瘤靶向基因传递载体)分化，使药物易于结合所靶向的肿瘤细胞，调控药物疗效。后来研究发现miR-10a、miR-10b在全反式维甲酸作用下的成神经瘤细胞系SK-N-BE、LAN5及SHSY-5Y表达上调，且miR-10a/b直接靶向NCOR2，诱导细胞系分化［18］;miR-200a/miR-200b与乳腺癌细胞分化相关［19］等。

RNAi技术主要应用肿瘤基因治疗领域，Wang等［20］应用RNAi筛出造血干细胞(HSC)依赖性分化检查点basic leucine zipper转录因子(BATF)，在端粒缩短或γ-辐射造成的DNA损伤诱导下以GCSF/STAT3依赖方式使造血干细胞淋巴样分化，限制HSC自我更新，防止恶性病变。

转录调控路径的其他调节因子还有周期素依赖性蛋白激酶CDK8［21］等，调节肿瘤和胚胎干细胞的转录路径，经MYC介导使细胞保持未分化状态，CDK8水平上调意味着MYC靶基因标记的胚胎干细胞分化能力丧失，靶向CDK8治疗能明确抑制肿瘤细胞的干细胞样特征。

2 蛋白质调控

蛋白质水平调控是基因调控下相关蛋白表达改变或蛋白表达修饰改变如组乙酰化等。如细胞分化抑制因子YB-1蛋白，在恶性胶质瘤等肿瘤表达上调，在SF188细胞及恶性胶质瘤患者衍生的脑肿瘤起始细胞(BTIC)分化时表达降低［22］;异柠檬酸脱氢酶1(IDH1)和IDH2在神经胶质瘤、急性白血病和软骨肉瘤中频发突变，损伤组蛋白脱甲基化，从而阻滞恶性肿瘤细胞分化［23］;二烯丙基二硫(DADS)诱导胃癌细胞株MGC803产生分化与组蛋白H3乙酰化及p21WAF1、CDK1、MUC5AC蛋白表达上调密切相关［24，25］等。

3 细胞周期调控

分化细胞群体主要分布于DNA合成静止的G0/G1期，因此恶性肿瘤细胞分化周期调控主要目的是将细胞周期不可逆地阻滞于G0/G1期，阻滞其分化。如新型新型维甲酸衍生物4-氨基-2-三氟甲基苯基维甲酸酯(ATPR)可抑制食管癌细胞ECA-109、胰腺癌细胞株PANC-1、宫颈癌细胞株Hela增殖，使G0/G1期细胞表达量增加，S期细胞表达量减少，细胞周期于G0/G1期，ECA-109中SCC-Ag活性下降等，对3种实体瘤细胞株具有不同程度的诱导分化作用［26］，其他非核苷逆转录酶抑制剂奈达拉平［27］等，这类制剂是临床新药研发的热点。

4 信号转导通路调控

恶性肿瘤细胞分化相关基因、蛋白质通过信号通路传递信息相互衔接，信号传导通路是恶性肿瘤细胞分化调控的重要环节。目前已明确的相关通路是Wnt、Notch、PI3K/Akt通路等，通过信号整合发挥促进或抑制恶性肿瘤细胞分化作用。

Rampazzo等［28］在低氧环境中激活Wnt信号通路使原始多形性恶性胶质瘤衍生细胞转为较高分化、低致瘤性表型。Zhang等［29］运用原位杂交和组织芯片等技术证实Notch信号通路可调节结肠癌祖细胞的分裂、分化。Terés等［30］发现一种治疗神经胶质细胞瘤新潜在价值药物2-羟油酸，其能诱导神经胶质瘤细胞分化发育成熟为神经胶质细胞，此作用主要通过诱导Ras从细胞膜易位至细胞质，阻滞MAP激酶通路，降低PI3K/Akt通路活性，下调细胞周期蛋白D-CDK4/6而实现。

恶性肿瘤细胞分化相关调控机制主要为上述几类，它们之间不是孤立的，而是有千丝万缕的联系，各环节之间协调，特别信号准确传递和衔接，才可能实现恶性肿瘤细胞分化的良好调控。恶性肿瘤细胞分化研究应用表现为肿瘤治疗分化诱导剂或阻滞剂的研发和临床应用。目前研发的内源性药剂有1，25-(OH)2-vitD3、集落刺激因子(CSF)、细胞因子TNF-α和INF-γ、cAMP等，外源性药剂主要有 DMSO、苯丁酸钠、放线菌素D、6-巯基嘌呤、奈达拉平等，这些药物治疗具有靶向性强、无传统化疗药物不良反应等优势。但目前成熟应用药物极少，仍需大量实验和临床研究的支持。

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