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胶质 靶向 治疗 进展 国政

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脑胶质瘤靶向治疗新进展 徐国政 综述袁先厚 审校 关键词 脑胶质瘤 肿瘤疫苗 基因治疗 分子靶向治疗 免疫放疗 胶质瘤干细胞 文章编号 1009 153X 2011 09 0568 05 文献标志码 B 中国图书资料分类号 R 739 41 综综述述 脑胶质瘤是中枢神经系统最常见的 预后较差 的原发性恶性肿瘤 占颅内肿瘤的50 60 即使 给予传统的手术联合放 化疗的综合治疗 低级别胶 质瘤病人的平均存活时间仅为3 5年 而高级别胶 质瘤为1 2 年 1 其治疗一直是神经外科领域的研 究热点 脑胶质瘤的传统治疗策略是在手术切除大 部分瘤体的基础上 采用多种手段杀灭残存瘤细胞 或抑制其增殖 1 但即使是相同病理类型和相同 WHO级别的脑胶质瘤患者 其预后也存在很大差 异 治疗上的差异是一方面 但胶质瘤内在的生物学 特性 特别是分子水平 基因和 或蛋白质 的不同是 关键所在 2 随着分子生物学 肿瘤免疫学 生物化 学和生物技术的发展 脑胶质瘤的治疗开始从传统 治疗逐渐深入到从分子水平针对细胞受体 关键基 因和调控分子为靶点进行治疗 即靶向治疗 本文 对脑胶质瘤的靶向治疗进行综述 1 胶质瘤疫苗治疗 树 突 状 细 胞 dendritic cells DC 最 初 是 由 Steinman和Chon 3 于1973年在鼠的脾脏中分离出的 一类与巨噬细胞 淋巴细胞和粒细胞形态和功能不 同的细胞 依其形态被命名为DC 研究发现 DC高 表达主要组织相容性复合物 major histocompatibi lity complex MHC 类分子和共刺激分子 如C80 C86等 具有摄取 加工和递呈抗原的功能 能促使 初始T淋巴细胞增殖活化 启动基础免疫应答 DC 在体内分布广泛 包括脑 但数量极少 只占外周血 细胞的0 1 0 5 4 1996年 Hsu等 5 首先报道用肿瘤抗原冲击致敏 自体DC 静脉回输治疗4例淋巴瘤患者 获得了可 喜的成果 继而DC疫苗先后应用于骨髓瘤 乳腺 癌 肾癌的治疗 均取得较好的疗效 DC在颅内肿 瘤治疗领域的研究是从瑞典和德国的学者用肿瘤溶 解物体外致敏DC 对颅内黑色素瘤进行治疗开始 的 1999年Liau等 6 应用胶质瘤抗原肽致敏DC治 疗荷瘤鼠 从而开始了DC疫苗在胶质瘤治疗中的研 究 直至2001年Yu等 7 成功运用DC疫苗治疗脑胶 质瘤患者 可见肿瘤区域CD8 T淋巴细胞明显增多 并在临床上取得一定疗效 由于抗原多肽的半衰期 短 国外学者用病毒介导的肿瘤相关抗原等基因转 染DC进行肿瘤的免疫治疗 使疫苗维持时间延长 并能增加DC的抗原递呈能力 提高抗肿瘤的能力 DC疫苗对胶质瘤的免疫治疗在国内应用起步较晚 但发展较快 先后在北京 武汉 天津等地开展了应 用肿瘤细胞溶解抗原多肽 肿瘤mRNA冲击致敏DC 进行载瘤动物和脑胶质瘤患者进行主动免疫治疗 均取得了一定疗效 目前用于制备DC疫苗的肿瘤抗原主要有肿瘤 相关抗原 酸洗脱肿瘤细胞蛋白 肿瘤裂解物 肿瘤 抗原核酸 凋亡的肿瘤细胞 凋亡小体等 8 9 还有基 因修饰的DC疫苗 即将各种细胞因子的基因修饰的 DC与胶质瘤细胞融合而成的疫苗 已证实基因修 饰的DC疫苗具有更强的免疫功能 所以对DC进行 各种目的基因的多基因联合转染 同时对肿瘤细胞 进行相应的基因修饰 可能是胶质瘤疫苗治疗中最 理想的方法之一 文献 10 报道了各种形式DC疫苗 的优缺点 DC疫苗包含所有肿瘤细胞的抗原肽 既能表达 MHC 类抗原 MHC 类抗原 粘附分子 肿瘤表 面标记物以及共刺激分子 又具有DC的处理和递呈 抗原的能力 将其回输或免疫接种于载瘤宿主 能够 有效地激发肿瘤特异性的细胞毒性T淋巴细胞的活 性 产生保护性免疫 自然杀伤细胞活性亦明显提高 9 与单纯DC相比 相同数量的DC融合疫苗诱发的 doi 10 3969 j issn 1009 153X 2011 09 023 作者单位 430070 武汉 广州军区武汉总医院神经外科 徐国政 430071 武汉大学中南医院神经外科 袁先厚 568 中国临床神经外科杂志2011年9月第16卷第9期 Chin J Clin Neurosurg September 2011 Vol 16 No 9 同种脾淋巴细胞的同种抗原反应明显升高 而且DC 诱发的同种来源的脾淋巴细胞的同种抗原反应明显 强于异种来源的脾淋巴细胞 目前各种形式的DC疫苗已成为国内外对胶质 瘤进行免疫预防和治疗的一大热点 Aksaki等 10 将 胶质瘤细胞与 DC 制成的疫苗 加入白介素 12 interleukin 12 IL 12 联合治疗胶质瘤小鼠 发现 其生存期明显延长 Kikuchi等 11 将8例胶质瘤患者 的自体胶质瘤细胞与自身DC融合制成疫苗 通过颈 部皮下注射入患者体内 发现患者外周血中CD16 细胞 CD56 细胞比例增加 且体外自体单核细胞与 胶质瘤细胞共孵育后其上清液中 干扰素含量明显 增高 说明DC疫苗可促进T淋巴细胞分泌Th1型细 胞因子 使Th1 Th2平衡向Th1漂移 进一步促进细 胞毒T淋巴反应的细胞毒性作用 即疫苗通过细胞 免疫和体液免疫双重机制引起全身产生高效 特异 性的抗肿瘤免疫反应 但CD8 T淋巴细胞的细胞免 疫占主导地位 也有部分学者 12 13 在瘤内输注未致敏的DC同时 辅以放 化疗 将放 化疗杀死的部分肿瘤细胞作为 抗原在体内致敏DC 启动机体的免疫反应杀灭肿 瘤 可达到与Dendritoma相同的疗效 而且通过对比 发现瘤内注射DC诱导肿瘤特异性的细胞毒T淋巴 反应最强 该方法不需体外培养肿瘤细胞 但放化 疗杀死的肿瘤细胞与DC之间的相互作用的确切机 制还不明确 该方法尚待进一步研究 另外也有学 者 14 用超抗原 如金铺菌肠毒素C型 活化淋巴细胞 治疗胶质瘤也取得了一定疗效 该方法利用超抗原 可以不通过抗原提呈细胞加工而直接与MHC 类 分子非限制性结合 然后与相应的细胞因子结合进 而激活T淋巴细胞形成杀伤力很强的细胞毒T淋巴 反应淋巴细胞及分泌多种细胞因子 达到抗肿瘤的 目的 但该方法目前国内外仅限于动物实验研究 无临床相关报道 尚有待进一步研究 DC融合疫苗也存在不少问题 如其成瘤性 即 融合疫苗是否安全 融合疫苗的纯化 体外融合疫 苗能否完全代表体内肿瘤细胞 即肿瘤特异性抗原 或者肿瘤相关抗原在融合过程中有无丢失 过多应 用疫苗能够引起T淋巴细胞功能衰竭 临床试验中 疫苗对部分患者无效等 15 都尚需进一步的研究 2 分子靶向治疗 近年来人们发现脑胶质瘤中存在许多细胞因子 受体的过表达 而且这些受体介导的信号传导通路 的异常对胶质瘤的发生和发展有重要作用 针对肿 瘤细胞传导通路上的特异分子进行靶向治疗是目前 胶质瘤研究的热点 研究 16 发现IL 13R 2在胶质 瘤的恶性增殖过程中起重要作用 Kunwar等 18 将 IL 13R 2作为分子靶标 用IL 13介导细胞外毒素 治疗颅内多形性胶质母细胞瘤取得了一定的疗效 但单一的分子靶向药物治疗的有效率不超过10 15 18 19 对多个信号传导通路或者同一信号通路 上的不同靶点进行联合治疗已有部分研究取得了令 人鼓舞的成就 常用的分子靶向药物有酪氨酸激酶抑制剂 基 质金属蛋白酶抑制剂 细胞表面特异性受体抑制剂 磷酸肌醇3激酶 苏氨酸蛋白激酶 哺乳动物雷帕霉 素受体信号传导通路抑制剂 法尼基转移酶抑制剂 蛋白激酶C抑制剂 组蛋白脱乙酰酶抑制剂等 18 胶质瘤的免疫分子治疗在美国已进入临床试验 期 被认为是最有前途的治疗方法 其抗肿瘤的 特异性和免疫记忆是其他方法无可比拟的 在防止 肿瘤复发 转移方面免疫治疗地位也更为重要 脑胶质瘤涉及多个信号传导通路的缺陷及传导 通路之间具有复杂的交叉重叠作用 而且随疾病进 展 肿瘤细胞的分子缺陷和传导通路又有新的变化 肿瘤的组织动力学和给药途径 血脑屏障的存在 等 均限制了靶向药物的应用 另外各靶点是否真正被 药物阻断 药物能否通过血脑屏障 各靶向药物的持 续时间及是否存在耐药性等仍需进一步研究 3 基因治疗 脑胶质瘤特别是恶性脑胶质瘤目前被认为是一 种基因病 抑癌基因失活和 或原癌基因激活是胶质 瘤发生和发展的关键 如原发性胶质母细胞瘤多有 表皮生长因子受体 epidermal growth factor receptor EGFR 过表达 抑癌基因10号染色体丢失的蛋白酶 和张力蛋白同源体 phosphatase and tensin homolog PTEN 基因突变 细胞周期依赖性激酶抑制基因的 丢失等 继发性胶质母细胞瘤常见P53突变等 少突 胶质细胞瘤患者1p和19q丢失的发生率高等 20 在 脑胶质瘤中常见的基因改变有EGFR和血小板源性 生长因子基因的过表达 抑癌基因P53和PTEN的缺 失和突变 以及一些细胞因子受体如胰岛素样生长 因子 1 EGFR 增殖细胞核抗原等过度表达等 21 这些基因的异常表达使胶质瘤血供丰富 具备无限 增殖潜能 缺乏细胞凋亡信号 具有侵袭性以及促进 肿瘤发生发展等 自1992年基因治疗开始在临床 569 上作为一种新的方式治疗脑胶质瘤开始 目前已发 展至通过反义寡核苷酸技术 RNA干扰技术 核酶 技术 基因芯片等从基因水平上干扰胶质瘤细胞许 多重要信号分子 如血小板源性生长因子受体 platelet derived growth factor PDGFR 22 凋亡抑制蛋 白存活素 23 DNA修复酶6 甲基鸟嘌呤 DNA甲基 转移酶 细胞周期蛋白D1等的过表达 从而抑制肿瘤 细胞的信号传导通路 破坏其肿瘤特性 从而抑制肿 瘤的发生和发展 22 但脑胶质瘤的发生不是单基因 改变的结果 而是众多癌基因 22 Ras基因 EGFR基 因 血管内皮生长因子基因 myb 基因 myc 基因 c cis基因 CDK基因等 和抑癌基因 24 p53基因 Rb 基因 PTEN p16基因 MMAC1基因等 复杂作用的 结果 而且胶质瘤细胞间的信号传导通路呈复杂的 网络式连接和交互调节作用 并且随疾病的进展 新 的基因或者信号传导通路的变异可能不断出现 所 以针对单个基因的靶向治疗并不能够起到完全抑制 肿瘤的效果 应全面 系统认识这些基因 认真研究 它们的表达方式及其产物 才有可能从源头上为治 疗脑胶质瘤提供新靶向和新策略 目前临床上运用 基因治疗脑胶质瘤的方式主要有以下四种 25 3 1 基因指导的酶前体治疗 将某种代谢酶基因转 入肿瘤细胞 该酶可将无细胞毒性的药物前体在体 内代谢成具有杀死肿瘤细胞能力的毒性产物 从而 消灭肿瘤细胞 如单纯疱疹病毒腺苷激酶的产物胸 苷激酶可将核酸类似物磷酸化为细胞毒性物质 从 而干扰肿瘤细胞DNA合成 抑制肿瘤生长 3 2 免疫基因治疗 脑胶质瘤患者处于免疫抑制状 态 其原因主要有两个 一是胶质瘤细胞分泌免疫抑 制因子 如IL 10 TGF 等 可使DC凋亡或使其表 面的分子表达发生变化 如共刺激分子CD80等表达 降低 MHC 类分子表达下降等 且该作用与肿瘤 的恶性程度呈正相关 二是胶质瘤细胞免疫原性低 或者说肿瘤细胞表面的MHC分子表达异常 肿瘤抗 原表达缺陷等 无法被T淋巴细胞识别 但胶质瘤 患者免疫障碍的机制十分复杂 很可能是多种机制 共同作用的结果 目前学者们主要通过基因重组技术将外源基因 导入肿瘤细胞使其表达某种目的免疫因子如IL 2 IL 6 肿瘤坏死因子 干扰素或B27等 从而提高机 体的抗肿瘤免疫功能 或者对T淋巴细胞 巨噬细胞 等进行目的基因修饰 以增强其对肿瘤抗原的识别 和杀伤能力 3 3 转染治疗基因 如将重组人p53腺病毒转染至胶 质瘤细胞内对肿瘤细胞起到杀伤作用 3 4 反义技术 将反义核酸 DNA或者RNA 利用转 基因技术转入目的肿瘤细胞 从而抑制某些生长因 子或者癌基因的表达 或者利用反义技术抑制肿瘤 细胞内的多药耐药基因 提高肿瘤细胞的化疗敏感 性 从而达到治疗目的 目前基因治疗仅处于初步实验阶段 并未能达 到治愈胶质瘤甚至替代现在治疗措施的目的 而且 仍有许多问题如病毒载体对人体的安全性 基因转 染效率 免疫原性及外源基因的表达时间等需要进 一步的科学研究 4 免疫放疗 传统经颅外照射达到肿瘤细胞的致死剂量 7 300 8 000 Rad 已远大于可导致放射性脑病的照射 剂量 6 000 Rad 所以传统放疗目前正受到严峻的 挑战 免疫放射治疗 是近20年来胶质瘤治疗领域 的又一热点 即利用单克隆抗体与放射性活性物质 组成复合体 以肿瘤细胞表面的特异性抗原作为靶 目标 通过术中定位或影像学定位将放射性粒子植 入肿瘤 通过放射性粒子持续释放射线从而达到使 肿瘤坏死的目的 国内有学者 26 将改良的Ommaya 化疗囊放入肿瘤腔内 用人鼠嵌合单抗与 131I交联后 靶向作用于肿瘤细胞核 与瘤体特异性结合 并将其 携带的放射性核素 131I运送到肿瘤细胞内 特异性识 别肿瘤坏死区的ds DNA蛋白复合体 由内向外对 肿瘤进行放疗 取得了满意的疗效 该方法具有安 全性高 副反应轻 并发症少 可反复治疗 以及对医 护人员损伤小等优点 但其释放射线能量低 穿透力 弱又是其不足之处 国内有学者用异种基质金属蛋 白酶 2 DNA疫苗联合立体定向放射技术治疗胶质 瘤荷瘤小鼠 发现其能够抑制肿瘤生长 抑制肿瘤血 管生成 在荷瘤鼠中产生了显著的抗肿瘤特性 从而 为临床治疗脑胶质瘤提供了一种新的方法 5 干细胞治疗 近年来尽管肿瘤细胞生物学和分子生物学均有 长足的发展 但脑胶质瘤患者预后并没有实质性的 改善 主要原因是其细胞起源仍不明确 近年来人 们发现脑胶质瘤中存在一种数量极少的细胞 具备 强大的增殖潜能 多向分化 自我更新 异种移植成 瘤性以及放 化疗抗性等干细胞特性 即胶质瘤干细 胞 glioma stem cells GSCs 肿瘤干细胞的概念在 20世纪60年代就曾建立 最初是主要在血液系统中 570 中国临床神经外科杂志2011年9月第16卷第9期 Chin J Clin Neurosurg September 2011 Vol 16 No 9 运用 于1992年Reyonlds等首次从成年哺乳动物 大脑中提取和分离出神经干细胞 而 GSCs 则是 Ignatova等 27 最先报道的 通过对GSCs基因型 生物学表型 信号传导通 路等的深入研究 就可以针对其表面标记物进行靶 向治疗 恢复其对放 化疗的敏感性 诱导其分化为 终末肿瘤细胞 破坏其生活微环境 阻断其关键信号 传导通路以及改变其基因型等进行综合治疗 从而 达到根治脑胶质瘤的目的 目前利用工程化的干 前体细胞治疗脑胶质瘤是胶质瘤治疗领域的研究热 点之一 如神经干 前体细胞 骨髓间充质干细胞免 疫原性低 能稳定表达外院基因 自我更新能力强以 及具有强大的迁移能力等 使其成为免疫治疗的新 载体 Nakamura等 28 发现通过骨髓间充质干细胞 marrow mesenchymal stem cells MSCs 亲和肽能够 实现以MSCs为载体的小分子药物或者治疗基因对 脑胶质瘤的靶向治疗 GSC研究面临的首要问题是选择性的分离高纯 度的GSCs 目前 用来分选和培养肿瘤干细胞的方 法主要有3种 29 30 一是利用特异性的细胞表面标记 物进行分选 如用CD133分选出具有干细胞特性的 GSCs 研究发现 30 CD133 阴性的胶质瘤干细胞存 在 尽管文献报道有几种胶质瘤干细胞的标记物 如巢蛋白 IQGAP1 A2B5等 但目前尚无明确的表 面表记物得到严格的认定和广泛接受 也就是说目 前还没发现GSCs的特异性表面标记物 第二种是 神经球培养法 即用无血清干细胞培养基 加入特定 的细胞生长因子 利用肿瘤干细胞在其中悬浮生长 形成干细胞球样的细胞克隆的特性 它能特异性富 集肿瘤干细胞 该方法仅为一种体外现象 并不能 真正模拟体内复杂的微环境 而且研究发现用层粘 连蛋白包被的贴壁生长条件可以获得更高纯度的 GSCs 30 还有一种就是侧群 side population SP 细 胞流式分选法 具有干细胞特性的肿瘤细胞高表达 细胞转运蛋白ABCG2 该蛋白可将荧光染料Hoechst 排出细胞外 表现为细胞核不着色或着色程度低 用 流式细胞仪检测时可以出现浅红色和浅蓝色荧光 以维拉帕米抑制试验作为对照 可以发现干细胞样 的细胞处于主体 强染色 细胞的一侧 故称为SP细 胞 该方法不需要依赖细胞表面标记物 而且SP细 胞已被证实具有干细胞特性 但SP流式分析仍有其 自身局限性 如SP细胞与ABC转运蛋白之间的确切 关系仍不明确 Hoechst33342的细胞毒性 SP细胞的 异质性以及流式分析的人为主观性等 除了其分离方法存在难点外 目前干细胞用于 临床治疗脑胶质瘤尚需解决以下问题如 体外培养 胶质瘤干细胞时易分化 如何获得大量的具有其完 整特性的干细胞 鉴于目前国内外实验均为动物实 验 如何看待动物与人之间明显的种属差异 如何让 GSCs既能靶向作用于肿瘤部位又能追踪到转移的 肿瘤细胞 从而可以最大程度地消灭肿瘤 减少复 发 针对不同的分子病理学分型 如何选择最佳的子 细胞来源的干细胞进行靶向治疗等 综上所述 随着分子生物学的进展 脑胶质瘤的 靶向治疗已取得可喜的成绩 但胶质瘤发生 发展的 机制非常复杂 涉及多种免疫分子 多个信号传导通 路 所以选用有协同作用的不同靶向药物或者联合 几种治疗方式 并实施个体化治疗将有助于提高疗 效 如对于一些较小的胶质瘤或者处于重要功能区 的脑胶质瘤 可以通过立体定向获取少量肿瘤标本 通过核酸扩增出肿瘤RNA或者相应的cDNA库 鉴 定其表面特异性标记物 然后制备DC疫苗或者采用 基因治疗 分子靶向治疗等多种方式进行综合治 疗 虽然脑胶质瘤的靶向治疗起步晚 但它却以其 诸多优势表现出了良好的应用前景 且发展迅速 目 前有大量的相关基础实验正在进行中 我们有理由 相信在不久的将来可为胶质瘤患者开辟一条有效的 治疗途径 参考文献 1 Hopkins K Chandler C Eatough J et al Direct injection of 90Y MoAbs into glioma tumor resection cavities leads to limited diffusion of the radioimmunoconjugates into normal brain parenchyma a model to estimate absorbed radiation dose J Int J Radiat Oncol Biol Phys 1998 40 4 835 844 2 Freije WA Castro Vargas FE Fang Z et al Gene expres sion profiling of gliomas strongly predicts survival J Can cer Res 2004 64 18 6503 6510 3 Steinman RM Cohn 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