楊清志 李坤正 肖宗宇

(青海大學附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，青海 西寧 810000)

·綜述·

腦腫瘤干細胞及其標志物的研究進展

楊清志 李坤正*肖宗宇

(青海大學附屬醫(yī)院神經(jīng)外科，青海 西寧 810000)

腦腫瘤干細胞; CD133蛋白; 神經(jīng)巢蛋白; Sox-2蛋白

近年來研究發(fā)現(xiàn)，原發(fā)惡性腦腫瘤的發(fā)病率明顯升高，且通過目前治療來看，其預后很差。因此，研究腦腫瘤發(fā)生復發(fā)機制、改善患者的預后及延長其生存時間，是目前新的研究方向，也是國內(nèi)外專家面臨的重大難題：由于對腦腫瘤細胞來源及其發(fā)生機制的認識模糊，盡管在惡性腦腫瘤的發(fā)病機制方面已經(jīng)做了大量的相關(guān)試驗研究，但是并沒有取得理想的成果。

目前，發(fā)現(xiàn)腦腫瘤手術(shù)標本組織中僅有一小部分細胞具無限增殖、自我更新、多向分化潛能及致瘤性，這部分細胞被稱為腦腫瘤干細胞(brain tumor stem cells, BTSCs)，而其它大部分瘤細胞則無或僅具備短暫的增殖能力[1]。Igntova等學者[2]最早研究報道在腦腫瘤手術(shù)標本中存在著腦腫瘤干細胞(BTSC)，并從膠質(zhì)母細胞瘤中分離出可形成神經(jīng)球的前體細胞,稱之為腦腫瘤中的神經(jīng)干細胞(tumor stem cell, TSC)。目前已成功從髓母細胞瘤、不同級別的星形膠質(zhì)細胞瘤、室管膜瘤、神經(jīng)節(jié)膠質(zhì)瘤等手術(shù)標本中成功培養(yǎng)分離出了各自的腦腫瘤干細胞。Singh等[3]首次從惡性腦腫瘤中分離得到CD133陽性腫瘤干細胞以來，腦腫瘤干細胞的研究便逐漸成為神經(jīng)科學及其相關(guān)領(lǐng)域的熱點話題。目前初步研究發(fā)現(xiàn)腦腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)移、復發(fā)可能與腦腫瘤干細胞存在著密切關(guān)系。由此，進一步深入探討腦腫瘤干細胞的生物學特性及在惡性腦腫瘤發(fā)生及復發(fā)中的機理，必將為以后尋找靶向腫瘤干細胞的惡性腦腫瘤的根治治療及預防復發(fā)等方面產(chǎn)生十分重要的影響。

一、BTSC的來源及生物學特性

關(guān)于BTSC的來源的假說有很多，但目前比較傾向來源于成熟神經(jīng)干細胞(neural stem cell, NSC)，其多次突變的積累導致致瘤能力，成為BTSC。從以下兩個方面探討其來源：①腫瘤起源部位與NSC分布區(qū)域的一致性。研究表明,腦腫瘤發(fā)源地可能起源于腦室下的部分區(qū)域，此區(qū)域不斷產(chǎn)生具有高增殖與分化潛能的BTSC，才導致了腫瘤發(fā)生，而這些區(qū)域恰與NSC主要存在部位相吻合。②BTSC與NSC在遺傳學上具有很多的相似性。最主要的表現(xiàn)是，BTSC不表達已分化細胞的標記，相反卻有NSC標記,如Nestin或CD133等。綜上所述，理論和實驗均支持BTSC很可能來源于處于不斷分裂增殖狀態(tài)的突變NSC。

雖然BTSC與NSC有著很多的相似點，但兩者之間也具有明顯的差異性：首先，BTSC的自我更新和增殖能力比NSC更強，離體培養(yǎng)的傳代次數(shù)明顯增多，有永生化趨勢，其自我更新和分化發(fā)生了失衡；其次，BTSC在誘導NSC分化的條件下分化為與親本腫瘤相同的表型而不像NSC一樣按比例分化成神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞。這些差異性為以后在NSC如何轉(zhuǎn)化成BTSC，兩者是否處于同一分化層次等研究方面提供了新的研究方向和思路。

Singh等采用無血清懸浮培養(yǎng)方法，在14例兒童原發(fā)腦腫瘤的手術(shù)標本中獲得了與神經(jīng)干細胞相似的腫瘤細胞球，其特征為：①失去了膠質(zhì)瘤細胞貼壁生長的特性，而表現(xiàn)為與神經(jīng)干細胞類似的呈懸浮生長的球體；②該球體在神經(jīng)干細胞特異性培養(yǎng)液中能不斷自我更新和增殖，體積越來越大，但并不分化，能維持干細胞的特有特征；③將其培養(yǎng)液改為含10%胎牛血清的膠質(zhì)瘤細胞培養(yǎng)液后，發(fā)現(xiàn)原來懸浮生長的球體呈現(xiàn)貼壁生長的特性，且其遷移出的細胞表現(xiàn)為多態(tài)性。此后，Yuan[4]、Kondo[5]、Galli[6]等分別發(fā)現(xiàn)從膠質(zhì)瘤手術(shù)標本中通過有限稀釋級連續(xù)的亞克隆實驗的方法，發(fā)現(xiàn)分離培養(yǎng)的腫瘤干細胞也具有懸浮球樣生長的特性，而且根據(jù)組成腦腫瘤的細胞類型不同，惡性程度不同，具有懸浮生長的特點的細胞比例也不相同，且存在較大差異。

二、腦腫瘤干細胞標記物CD133蛋白；神經(jīng)巢蛋白(nestin)；Sox2蛋白的研究進展

近年來，Rath等[7]通過無血清懸浮培養(yǎng)法，成功培養(yǎng)分離出了呈球狀聚焦生長的腦膜瘤干細胞球，目前多數(shù)學者以CD133和Nestin作為腦腫瘤干細胞的特異性標志物。CD133是相對分子量為120 000的跨膜蛋白，研究表明，無論實體瘤，還是從體外細胞系培養(yǎng)獲得的腦腫瘤細胞球均顯示CD133陽性染色；且從膠質(zhì)瘤細胞系中分離獲得的CD133陽性細胞在無血清培養(yǎng)中均呈球樣生長、具無限增殖、自我更新及多向分化的[2,8]。Singh等[3]通過對比CD133陽性和陰性瘤細胞的生物學特性時，發(fā)現(xiàn)前者具有很強的自我更新和增殖能力，而后者貼壁生長、不分裂、不增殖。體內(nèi)致瘤試驗表明，100個CD133陽性腫瘤細胞即具致瘤性，而1×105個CD133陰性腫瘤細胞僅在移植部位形成一條膠質(zhì)瘢痕?；谝陨侠碛桑珻D133被認為是腦腫瘤干細胞最重要的標志物。朱震威[9]等對不同級別腦膜瘤組織中CD133進行表達檢測，發(fā)現(xiàn)不同級別腦膜瘤組織中均有CD133表達，且CD133的表達程度與組織病理級別密切相關(guān)。但近年來研究表明，部分腦腫瘤中CD133陰性的細胞亦具備腫瘤干細胞的特性[10]。因此，CD133不是可靠的腦腫瘤干細胞標志物。

神經(jīng)巢蛋白(nestin)，屬中間微絲，在未分化的神經(jīng)多能干細胞中表達，一度被認為是腦腫瘤干細胞的標志物。然而研究發(fā)現(xiàn)，同樣一群瘤細胞，Nestin陽性的比例遠遠高于CD133陽性的比例，這表明Nestin在剛開始分化的祖細胞中也表達，不是可靠的腦腫瘤干細胞標志物[11]。

Sox-2屬于Sox(Sry-related HMG Box)基因家族中的一員，定位在染色體的3q26.3-q27位點上。它是一種高度保守的轉(zhuǎn)錄因子，具有調(diào)節(jié)胚胎干細胞自我更新的作用，是目前研究發(fā)現(xiàn)的唯一對維持胚胎干細胞分化潛能起重要作用的Sox基因，也是誘導成體細胞成為多能干細胞的一種關(guān)鍵因子。在本課題組前期工作中，我們采用無血清懸浮培養(yǎng)法，成功培養(yǎng)、分離出了大鼠9L膠質(zhì)瘤細胞干細胞樣細胞，且發(fā)現(xiàn)無論9L腫瘤干細胞樣細胞，還是非腫瘤干細胞，均高表達干細胞標志物CD133和Nestin，因此，我們推測CD133和Nestin均不能作為9L腦腫瘤干細胞的特殊性標志物[1]。Ghods等[10]對9L腦腫瘤干細胞進行Sox-2的檢測，發(fā)現(xiàn)Sox-2只表達于9L干細胞樣細胞。

三、腦腫瘤干細胞的研究意義

腦腫瘤干細胞研究現(xiàn)已成為腦腫瘤研究領(lǐng)域的新熱點, 盡管在腦腫瘤干細胞的成功分離、培養(yǎng)方面取得了巨大成果，但是目前為止，仍沒有形成完全的理論體系。因此，對于研究腦腫瘤的發(fā)生機制、生物學行為為今后尋找靶向腫瘤干細胞的惡性腦腫瘤的新的治療方案都具有深刻的意義：可以設(shè)想將來腫瘤干細胞的檢測將成為腦腫瘤新分類和判斷預后的依據(jù)；且在治療上有可能采用各種針對腦腫瘤干細胞的治療方案,有針對性地殺死腦腫瘤干細胞,而不是殺死所有腫瘤組織，以此達到根治及防止腫瘤復發(fā)和轉(zhuǎn)移的治療目標[12]。隨著對腦腫瘤干細胞的不斷研究,必然會對對腦腫瘤的發(fā)生機制、病理分級、預防復發(fā)及治療方案等產(chǎn)生深遠的影響,使得惡性腦腫瘤的根治成為可能[13]。

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1671-2897(2016)15-466-02

青海大學中青年科研基金資助項目(2014-QYY-6)

楊清志，碩士研究生，E-mail：524951828@qq.com

*通訊作者：李坤正，教授、主任醫(yī)師，碩士生導師，E-mail：clneuro@sina.com

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2016-01-10；

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