脑肿瘤治疗的新靶点:脑肿瘤干细胞的研究进展

王慧慧，关方霞，2，杨 波

(1.河南省医学科学院 河南郑州 450003;2.郑州大学生命科学学院 河南郑州 450001;3.郑州大学第一附属医院神经外科 河南郑州 450052)

近些年来，原发性恶性脑肿瘤的发病率和死亡率明显上升。由于恶性脑肿瘤对放疗、化疗的敏感性差，复发率高，导致脑肿瘤预后不好，威胁人类的健康和生命。最新研究表明，在不同表型的脑肿瘤中都存在脑肿瘤干细胞［1］。这一发现为进一步探索恶性脑肿瘤的发生机制具有重要作用，为脑肿瘤临床治疗提供新方向。现就脑肿瘤干细胞相关研究综述如下。

1 脑肿瘤干细胞的可能来源

最初科学家发现胚胎发育与一些肿瘤的发生过程十分相似，推测肿瘤可能来源于发育过程中残留的胚胎［2］。2001年Reya 等［3］对干细胞和肿瘤细胞进行对比分析，发现两者具有相似的生物学特征，提出脑肿瘤干细胞这一概念。该细胞最先是在白血病［4］中发现，随后在乳腺癌［5］中发现并分离出来，后陆续在结肠癌、皮肤癌、骨髓癌、前列腺癌等肿瘤的研究中取得进展，并逐渐形成肿瘤干细胞学说。该学说认为，脑肿瘤干细胞以神经干细胞为基础，同时具有产生肿瘤的能力，也是肿瘤治疗后复发的根源［6］。肿瘤干细胞的分子标志物、生物学特性及发生机制成为研究的热点，为脑肿瘤的深入研究和临床靶向治疗提供了新思路。肿瘤细胞所呈现的多样性和异质性表明，脑肿瘤可能起源于多潜能干细胞［7］。目前，研究者已经从多种脑肿瘤中分离出脑肿瘤干细胞，但脑肿瘤干细胞的来源及其分子调控机制仍不明了。有学者推测脑肿瘤干细胞来源于神经干细胞，但尚缺乏相关证据。

国内一项研究发现，从强力霉素诱导的c-myc + /SV40Tag+ /Tet-on+转基因小鼠脑室下区分离的神经干细胞和从脑肿瘤组织分离的肿瘤干细胞具有相似的增殖活性增加和分化抑制的现象，表明神经干细胞已经出现恶变倾向，可能是肿瘤干细胞的来源［8］。当脑损伤作用于颅内时，信息传递给神经干细胞，神经干细胞到达病变部位后，致病因素对其产生损伤，导致基因突变，基因突变累积发展最终产生肿瘤干细胞［9］。

2 脑肿瘤干细胞的生物学特性

2.1 自我更新及多潜能分化能力 干细胞在功能上被定义为一类能自我更新、具有多向分化潜能的原始细胞［10］。脑肿瘤干细胞与干细胞类似，并且比神经干细胞具有更强的更新及分化潜能，当直接接种时具有形成肿瘤的能力。一定数量的脑肿瘤干细胞可以在体内外形成的肿瘤与原发瘤同源。多项研究报道，通过在体外成功传代培养脑肿瘤干细胞可长达4 个月时间，并通过分析发现亲本肿瘤球制成的细胞悬液均会再次产生与亲本肿瘤球完全相同的肿瘤球［11-13］。

2.2 表面标志物及异质性 表面标志物表达最多的神经巢蛋白(Nestin)、CD133、ABC 转运蛋白等，还有musi1、Sox2、melk、PSP、Bmi-1 等也是神经干细胞的标志物［14］。Nestin 是公认的干细胞标志物，它在神经干细胞和前体细胞中表达骨架蛋白，并随着细胞的分化而减少直至消失［15］。CD133+细胞具有高度的成瘤性。ABC 转运蛋白作为ABC 药物转运体家族成员之一，属于跨膜蛋白，在多种干细胞中表达水平较高，可将荧光染料泵出［16］，使细胞不着色或者着色较浅，利用此特性可以分选出干细胞或者小亚群主流细胞［6］。ABC 转运蛋白通过ATP 水解释放能量可以将多种抗肿瘤药物排出肿瘤细胞，它的多态性是导致肿瘤产生耐药性的原因之一［17］。

2.3 增强机体药物耐受性 与一般肿瘤细胞相比，脑肿瘤干细胞高表达Bcl-2 抗凋亡蛋白及ABC 运转体、多药耐药蛋白(MDR1)等膜转运蛋白，可泵出进入细胞的药物，从而达到耐受药物的目的［18］。Chiou 等［6］认为放疗后异步传输模式、Rad17 和Bcl-2、Bcl-xL 等优先被激活并出现ATM/GADD45 等增加，TSCST 停止在G0～G1 期并且处于休眠状态，对放射线不敏感。ABC 转运体家族在肿瘤干细胞上特异性表达并起重要作用，ABCG2 可将化疗药物运转出细胞外［6］。Chu等［19］报道，B0-105 烷化剂可通过持久的DNA 破坏来增强放化疗的效果，这也成为恶性肿瘤在经过手术切除、放疗、化疗、免疫治疗等联合治疗后预后仍不佳的原因之一［1］。

2.4 悬浮球样生长，分化表型与亲本肿瘤相同 在含胎牛血清培养液中，悬浮球体贴壁生长并分化成为副本肿瘤细胞［6］。Singh 等［12］通过实验分别发现，从C6胶质瘤细胞系的6 个肿瘤细胞系中发现4 个肿瘤球;齐玲等［20］从手术标本中也培养出悬浮肿瘤球，并且不同脑肿瘤干细胞比例也不相同。王彬等［1］通过搜集标本，从体外长期传代培养的胶质瘤细胞株中分离培养的肿瘤干细胞也具有悬浮球样生长的特性，而且根据组成脑肿瘤的细胞类型和恶性程度的不同，具有悬浮生长特点的细胞比例也不同，存在较大差异。

神经干细胞在诱导条件下，可分化为同源的神经元或者肿瘤干细胞，在体原位移植后，可分化为神经元和胶质细胞，并形成肿瘤。目前有关脑肿瘤干细胞的报道均显示:取鼠脑肿瘤培养出的NOD/SCID 连续移植入鼠脑，形成的肿瘤表现出较强的增殖、侵润、转移等亲本肿瘤的特性，并仍保持亲代肿瘤的免疫特征［21］。

3 脑肿瘤干细胞的治疗进展

脑肿瘤干细胞对治疗的抵抗性是脑肿瘤治疗效果不佳和复发的重要原因，而脑肿瘤干细胞中CD133+细胞具有高度的成瘤性，致瘤率高达50%～100%。CD133 它作为迄今为止最可靠的肿瘤干细胞标志物，针对CD133+细胞治疗方案的研究成为热点，其表达或许可以作为诊断及预后的参考指标之一。Bao等［21］通过研究发现，从脑肿瘤中分离得到的CD133+细胞经放射照射后，DNA 的修复能力明显增加，从而导致肿瘤的复发。

目前，关于脑肿瘤靶向治疗方法的研究已经取得一定成果。王星刚等［17］采用骨形成蛋白(bone mrophgenetic protenins，BMPS)处理脑肿瘤细胞，使其分化为较成熟的细胞，从而降低增殖和侵润能力［22］。李文彬等［23］则提出以下几种方法:靶向阻断脑肿瘤干细胞增殖和转移所依赖的SHH 通路;诱导脑肿瘤干细胞进行定向分化，使其失去自我更新和分化成肿瘤细胞的潜能;应用AKT 通路抑制剂来阻断传导通路;破坏脑肿瘤干细胞生存所依赖的微血管环境。

4 小结

目前，尽管对脑肿瘤干细胞的可能来源、生物学特性和治疗等的研究已经取得了很大进展，但是总体上来看仍处于起步阶段。对脑肿瘤干细胞的更进一步研究有助于阐明它的发生机制，为临床治疗及预后提供参考，从而使预防脑肿瘤的发生、转移、复发以及最终根治成为可能。

［1］ 王彬，杨辉.脑肿瘤干细胞的研究进展［J］.重庆医学，2009，38(2):216-218.

［2］ 彭硕，龚喜，汪艳璐，等.脑肿瘤干细胞分子生物学研究进展［J］.江西科学，2011，29(1):55-58.

［3］ 邱实，谭晓华，黄辉.脑肿瘤干细胞来源及表面标记物研究的新进展［J］.中国组织工程研究，2012，16(6):1095-1098.

［4］ Blair A，Hogge D E，Ailler L E，et al.Lack of expression of Thy-1(CD90)on acute myeloid leukemia cells with long-term proliferative ability in vitro and in vivo［J］.Blood，1997，89(9):3104-3112.

［5］ Al-Hajj M，Wicha M S，Benito-Hernanadez A，et al.Prosepective identification of tumorigentic breast cancer cells［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2003，100(7):3983-3988.

［6］ 周旭东.C6 细胞系内脑肿瘤干细胞的分离、培养及移植瘤内分布特点研究［D］.济南:山东大学，2009.

［7］ 郭成永.CD133/PCNA 和Nestin/PCNA 双染共表达在胶质瘤研究中的应用及其临床意义［D］.石家庄:河北医科大学，2011.

［8］ 王昆鹏，杨智勇，王延华.脑肿瘤干细胞的鉴定研究进展［J］.国际神经病学神经外科学杂志，2006，33(3):239-242.

［9］ 蒲珂，马丽，李少一，等.脑肿瘤干细胞起源的探讨［J］.中华神经外壳杂志，2012，26(1):91-92.

［10］ 杨文婷.全反式维甲酸抑制转基因小鼠髓母细胞生长机制研究［D］.扬州:扬州大学，2009.

［11］ Galli R，Binds E，Orfanelli U，et al.Isolation and charae-terization of tumorigenic，stem-like neural precursors fom human glioblastoma［J］.Cancer Res，2004，64(19):7011.

［12］ Singh S K，Clark I D，Terasaki M，et al.Identification of a cancer stem cell in human brain tumors［J］.Cancer Res，2003，63(18):5821-5828.

［13］ Hemmati H D，Nakano I，Lazareff J A，et al.Cancerous stemcells can arise form pediatric brain tumors［J］.Proc Natl Acad Sci USA，2003，100(25):15178-15183.

［14］ Chiou S H，Kao C L，Chen Y W，et al.Identification of CD133-positive radioresistant cells in atypical teratoid tumor［J］.PLoS One，2008，3(5):e2090.

［15］ 朱玉德.神经干细胞与脑肿瘤干细胞体外培养的生长特性比较［D］.苏州:苏州大学，2005.

［16］ 杨智勇.人脑胶质瘤干细胞的分离、培养、初步鉴定以及脑胶质瘤治疗的新探讨［D］.昆明:昆明医学院，2008.

［17］ 毛星刚，章翔.脑肿瘤干细胞研究进展［J］.中华神经外科研究杂志，2009，8(1):84-86.

［18］ 胡福军，凌志强.肿瘤干细胞介导脑肿瘤化放疗抗拒性研究进展［J］.中华肿瘤防治杂志，2008，15(18):1425-1428.

［19］ Chu P M，Chiou S H，Su T L，et al.Enhancement of radiostivity in human gliolastoma cells by the DNA N-mustard alkylating agent BO-1051 thorough augmented sustained DNA damage response［J］.Radiat Oncol，2011，19(6):7.

［20］ Kondo T，Setoguehi T，Taga T，et al.Persistence of a small subpopulation of cancer stem-like cells in the C6 glioma cell line［J］.Proc Natl Acad Sci，2004，101(3):781-786.

［21］ 齐玲.胶质母细胞瘤及其干细胞抵抗TRAIL 诱导凋亡分子机制的研究［D］.长春:吉林大学，2009.

［22］ 许健.乳腺癌细胞系中肿瘤干细胞相关亚群体外实验研究［D］.南京:南京医科大学，2007.

［23］ 李文彬，蒋飞，腾菲菲，等.脑肿瘤干细胞的研究进展及临床应用［J］.山东医药，2011，51(21):114-115.