肿瘤的起源和演进肿瘤的组织起源肿瘤组织起源探讨按

1、肿瘤的起源和演进一、肿瘤的组织起源一、肿瘤组织起源探讨按 发育生 物学 观点， 肿瘤的细胞来 源只能有 两种： 成熟分 化的细胞 去分化 de-differentiation；机体或组织内本已存在的干细胞在特定的分化水平停止分化或分化失常 dys-differentiation 。 从组织结构和生化特点上， 可能由于肿瘤组织与其原发组织的相似性， 加上基因突变理论 认为肿瘤的本质是体细胞基因突变的结果， 人们理所当然地认为， 肿瘤细胞就是成熟体细 胞在恶变过程中去分化所致。 但现在研究认为， 肿瘤可能是来源于干细胞的分化失常， 而 不是成熟细胞的去分化。首先，按照基因突变理论，致癌因素作用于靶

2、组织后，敏感细胞通过发生基因改变 而获得增殖活性和 / 或抗凋亡特性，进入正性扩增状态。但理论和经验说明，成熟细胞， 比方肝细胞，无需返回低分化状态即去分化 ，即可在增殖信号的刺激下进入旺盛的增 殖，也无需重新恢复端粒酶活性就足以在其有限的分裂能力内将宿主摧毁， 无端粒酶活性 的细胞仍可增殖 50 代。也就是说，如果只考虑基因对增殖和凋亡的影响，恶变细胞无需 去分化和获得端粒酶活性。第二，胚胎相关抗原是特定细胞在胚胎发育的特定阶段，即组织形成过程中的不成 熟阶段， 表达的分化抗原。 成熟体细胞不表达胚胎相关抗原， 而一些组织在恶变后即可恢 复表达能力。许多年来这种能力被认为与癌变的发生有关，是

3、细胞恶变后去分化的结果。 实际上在许多未发生肝癌的肝硬化病人血清内就有高水平的甲胎蛋白AFP表达，肝癌病人的癌周非癌肝组织往往也高表达AFR这些表达AFP的非癌细胞，同癌组织内表达AFP的癌细胞一样， 实际上是发挥代偿性增殖作用的、 局部分化的干细胞。 不同的是， 非癌肝 组织内表达AFP的干细胞仍能被它们的微环境诱导分化，而癌组织内表达的 AFP干细胞在它们的微环境中分化阻断。癌胚抗原CEA、前列腺特异性抗原PSA和胎儿胃硫糖蛋白可能有类似的情况。第三，肿瘤组织起源举例：1、癌肉瘤： 多年来， 对于癌肉瘤中肉瘤样细胞组织起源看法不一， 主要有两种观点， 一种认为其为“碰撞瘤 ，起源于两种或多

4、种干细胞，分别向两种方向分化；另一种观点为起源于一个具有多向分化潜能的干细胞，Emoto等应用子宫恶性混合瘤中腺癌成分和肉瘤成分分别进行克隆性分析说明， 癌细胞能转化为肉瘤细胞， 且兼有上皮细胞和肌源性间 质细胞的形态学和免疫学特征。支持单个全能干细胞转化学说。2、最有代表性的是各种白血病。不同类型的白血病表现为造血干细胞在不同发育阶段的分化阻断， 这些白血病细胞在不同分化水平旺盛增殖， 用去分化理论也难以理解。 同 样， 对白血病细胞进行化学干预， 体外和体内实验均证实它们可以被诱导向成熟分化，分化后特征性标记的染色体消失， 异倍体核型也趋向于向正常核型转化， 而且分化过程中出 现过渡态，

5、即在形态上介于幼稚和成熟之间， 在细胞外表标志上表现为既有幼稚细胞分化 抗原，又有成熟细胞分化抗原，而诱导分化完成后只表达成熟细胞分化抗原。总之， 从正常组织的发生、 发育和分化过程来看， 肿瘤的产生实际上就是体内原已存在的干细胞未成熟分化的过程。(二) 、肿瘤起源方式单克隆学说的某些实验证据1、 采用特定解剖部位的基因型分析检测多灶性细支气管肺泡癌( multifocal bronchioloalveolar lung carcinoma ,BAC )的 K-ras 的第一外显子突变与 p53 的 LOH(等位基因的杂合性丧失)，结果显示12.5 %的实体性BAG40%的BAC卫星灶以及60

6、% 伴有喉转移的BAC中都有K-ras基因突变，且在原发灶、卫星灶及喉转移灶中突变形式 完全相同，P53的LOH也同样在BAC中的三种病灶中保持一致。这一结果在分子水平提 示BAC的单克隆性，并将 BAC的多灶性解释为肿瘤细胞经淋巴道、支气管播散的结果。2、 X连锁克隆性分析分析女性子宫平滑肌瘤的单克隆性。应用葡萄糖6磷酸脱氢酶单体型分析。13年后，在双大腿、网膜、腹且肺部没有病灶， 这用转移难以但某些不能用单克隆解释的，有报道子宫平滑肌瘤切除膜及盆腔再次发生多个肿瘤， 病检为分化良好的平滑肌瘤， 解释。二 肿瘤的演进肿瘤的演进恶性肿瘤在生长过程中变得越来越富有侵袭性的现象称为肿瘤的演进( p

7、rogression )，包括生长加快、浸润周围组织和远处转移等。肿瘤的异质性(heterogeneity ) 肿瘤细胞的不同亚克隆在侵袭能力、生长速度、对激素的反响、对抗癌药的敏感性等方面的差异肿瘤的生长过程中， 可能有附加的基因突变作用于不同的瘤细胞， 使得瘤细胞的亚克隆 获得不同的特性。 例如需要较多生长因子的亚克隆可因生长因子缺乏而不能生长， 而有些需 要较少生长因子的亚克隆在此时即可生长； 机体的抗肿瘤反响可杀死那些具有较高的抗原性 的亚克隆， 而抗原性低的亚克隆那么可以躲过机体的免疫监视。 由于这些选择， 肿瘤在生长过 程中能保存那些适应存活、生长、浸润与转移的亚克隆。这就是肿瘤的

8、异质化。三、干细胞及其作用干细胞( Stem Cells )是一类未分化的细胞或原始细胞，是具有自我复制能力的多潜能 细胞。 在一定的条件下， 干细胞可以分化成机体内的多功能细胞， 形成任何类型的组织和器 官，以实现机体内部建构和自我康复能力。(一) 干细胞的分类与来源根据其发育阶段，于细胞可分为胚胎干细胞(Embryonic Stem Cell )和成体干细胞(AdultStem Cell )。胚胎干细胞包括 ES 细胞(Embry on ic Stem Cell )、EG 细胞(Embryo nic Germ Cell );成体干细胞包括神经干细胞(Neural Stem Ce11, NS

9、C)、血液干细胞(HematopoieticStem Cell , HSC、骨髓间充质干细胞 (Mesen chymal Stem Cell , MSC,表皮干细胞(EPidexmis Stem Cell )等。据报道，胚胎干细胞可来源于畸胎瘤细胞(EC)、桑椹球细胞(ES)、囊胚内细胞团(ES)、拟胚体细胞(ES)、生殖原基细胞(EG等。当受精卵分裂发育成囊胚时，将内细胞团(Inner Cell Mass )别离出来进行培养，在一定条件下，这些细胞可在体外“无限期地增殖传代，同时还保持其全能性，因此被称为 胚胎干细胞。 胚胎干细胞在培养条件下， 假设参加白血病抑制因子 LIF( Leu ka

10、emia Inhlbitory Factor )，那么能保持在未分化状态，假设去掉LIF ，胚胎干细胞迅速分化，最终产生多种细胞系，如肌肉细胞、血细胞、神经细胞或发育成“胚胎体 。据报道， 成体干细胞可以由以下几个方面得到：( 1)胚胎细胞由胚胎干细胞定向分化，或移植分化而成。 ( 2)胚胎组织由别离胚胎组织、细胞别离、或培养而成。( 3)成体组织 由脐血、骨髓、外周血、骨髓间质、脂肪细胞等得到。早在 1970 年小鼠胚胎于细胞在体外进行培养就已经获得成功。然而，人胚胎干细胞 的体外培养直到最近才取得进展， 1998 年，美国科学家 Jumes Thomson 首次取得了人类胚 胎干细胞在体外

11、的非分化增殖， 他们从体外受精的人胚胎内细胞团别离胚胎于细胞， 进行体 外培养， 并获得了成功， 证明了人体胚胎于细胞与啮齿类动物有极为相似的特点。从而使胚胎干细胞可能被用来取代病人体内的环损组织细胞，到达治疗疾病的目的。1999 年 12 月美国科学家 Margarel Goodell 发现小鼠肌肉组织干细胞可以 “横向分 化( Trans Differentiation)成血液细胞，这一发现很快被世界各地的科学家证实，并且发现人成体干细胞同样具有 “横向分化 的功能。 现在已证明人的骨髓干细胞可以分化为 肝脏细胞、肌肉细胞、神经细胞等。这种横向分化具有相当的普遍性，也就是说，“横向分化可以

12、利用病人自身的健康组织干细胞， 诱导分化病损组织的功能细胞， 从而到达治疗各 种组织坏损性疾病的目的。 这种方法的优点是， 既可克服由于异体细胞移植的免疫排斥， 又 可以克服胚胎细胞来源的缺乏以及其它社会伦理和法律问题。1999 年12 月干细胞研究被美国?科学?杂志评为 1999年度世界十大科学之冠。 2000年 12月干细胞研究再次被?科学? 杂志评为该年度世界十大科学成就之一。(二) 干细胞的应用研究由于干细胞具有特定的分化潜能， 表现其全能性、 多能性和专能性， 近几年来世界各国 科学家对干细胞的临床应用研究已取得很大的进展，现举例如下：1. 胚胎干细胞育出心脏组织以色列工学院最近宣布

13、， 科学家首次从胚胎干细胞中培养出人类心脏组织。 他们培育出 的心脏组织，可以自然跳动，并且有新生心脏组织的电特性和机械性。这项实验证明： 以细胞移植治疗心脏病的可能性是巨大的。 过去一直认为留神脏细胞受到损害后， 不能自行修复， 此项发现，对治疗世界上最主要的一种致命疾病可能具有重大意义。2. 骨髓干细胞育出肾脏组织英国科学家近日报道， 他们已经用骨髓干细胞培育出了肾脏组织， 这在器官移植手术中 是一个重大突破。 这一突破， 使那些等待器官移植的病人不必再依赖干器官捐献， 医生可通 过修补受损肾脏来到达治疗的目的。 同时， 也是第一次证明了成人骨髓干细胞可以发育成成 熟的肾脏细胞。3. 成人

14、干细胞治心梗德国医生近日宣布，他们使用病人自己的干细胞治疗心肌堵塞取得了可喜的成果。4. 脐血干细胞由干脐带血和胎盘含有大量的干细胞， 而干细胞又具有极强的造血功能， 因而受到越来 越多医生的重视和利用。 1979 年，医学界首次发现脐带血中含有恢复白血病患者造血功能 的细胞。自 1998 年以来，从胎盘和脐带血中提取出来的血液已挽救了数百人的生命。5. 皮肤干细胞我国研究人员已发现人体烧伤皮肤 原位处存在着皮肤干细胞，利用它在一定药剂调控 下能使烧伤皮肤原位再生， 修复如初， 这是我国在皮肤干细胞研究及其临床应用上的重大突 破。6. 神经组织细胞瑞典神经学家 Bjorklund 及其同事应用

15、从流产胎儿脑中别离的神经组织细胞， 移植人患 者的脑中来治疗帕金森症，经对术后 10 年的病人进行跟踪研究，发现移植的神经元仍然存 活，并继续产生多巴胺，而且患者的病症得到明显改善。7. 胰岛干细胞美国佛罗里达大学教授 Ramiya 及其同事从尚未发病的糖尿病小鼠的胰岛导管中别离出 胰岛干细胞，并在体外诱导这些细胞分化成为产生胰岛素的B细胞，移植实验说明，接受移植的糖尿病鼠血糖浓度控制良好， 而对照的小鼠死干糖尿病。 这为干细胞治疗糖尿病奠定了 实验根底。(三) 新的干细胞别离标志 -CD133近年来， 干细胞的研究的开展在很大程度上依赖于细胞分化抗原的研究进展。 目前已发现 了很多细胞分化抗

16、原， 如人造血干细胞标志包括 CD34+、CD38-、Lin- 、HLA-DR+、Thy+、c-Kit+ 、 CD45RA和CD71等。NATUR上有篇文章纯化造血干细胞用到了13个分化抗原：CD34+CD38-、Lin-、HLA-DR+ Thy+、c-Kit+、CD45RA和CD71-。不同干细胞具有不同外表标志，这对于 别离干细胞和确定干细胞有重要作用。CD133是分子量为120K,有5个跨膜片断的糖蛋白。这个抗原的正式名称是 AC133,2000 年在英国召开的第七届国际人类白细胞分化抗原工作会 议确立的。造血系统CD133表达在不成熟的造血干细胞 /祖细胞上，在成熟血液细胞中未发现。与

17、CD34抗原相比拟，CD133并不表达于晚期的造血祖细胞，如前B细胞、红系祖细胞、粒系祖细胞。CD34+ 细胞(包括 CD34bright, CD38neg/dim, HLA-DR- , CD90+ and CD117+ )中 35 - 75%1 与CD133单克隆抗体结合。此外，还发现少量的CD133+CD34-细胞具有长期增殖潜能。研究发现通过免疫磁珠别离的CD133+®胞具有长期产生造血干细胞的功能。进一步研究发现，急性髓系白血病 CD34+而CD133-。因此，用CD133+细胞进行自体移植资料 ALL的研究也 开展起来。非造血系统最近的研究发现 CD133+除了造血干细胞/

18、祖细胞表达外，非造血系统也表达，比方神经干细 胞、胚胎干细胞、具有多能分化能力的成体干细胞，这些细胞都为CD34-O第一个发现的成体多能干细胞(MAPC:CD4-/Glycophorin A - cells )从骨髓中别离出来，也表达 CD133 报道称发动的外周血别离出的CD133+S胞也具有多能分化的潜能。从体外培养的非贴壁CD133+CD3-细胞具有殖入 NOD/SCID小鼠内胚层、中胚层、外胚层器官的能力，表现出多 能再生分化能力。CD133+S胞在体外实验中增加内皮细胞的含量，在体内实验中增加心肌堵塞血管再生功能。此外，体外实验发现外周血别离的CD133+®胞具有分化为神经

19、细胞的能力。这在临床应用上具有潜在价值，例如神经系统疾病的细胞治疗(脊髓损伤、帕金森病和阿茨汉默病)。(四)肿瘤诱导分化既然癌可以起源于干细胞的非正常分化，那么设法通过改变微环境，诱导或“操纵 癌细胞向正常细胞分化，完全可以成为癌症治疗的立足点和希望之所在研究说明，应用某些化学物质可使不成熟的恶性细胞逆转，向正常的细胞分化。这些 物质称为 分化诱导剂。采用这一策略治疗恶性肿瘤，称为诱导分化治疗( differentiation therapy ) 1990 年代科尔曼( W. B. Coleman )将肝癌细胞向同系成年动物肝组织移植，发现癌 细胞可参与正常肝脏的细胞更新； 同样， 通过改造细胞外基质微环境， 乳腺癌细胞可以发生 恶性表型的逆转。 20 世纪末体外和体内研究均已证实，维甲类化合物对人类白血病具有良 好的分化诱导作用。 对于实体瘤的诱导分化研究， 也已积累了许多实验室及临床经验， 证实 肿瘤细胞是可以通过环境干预而被诱导分化的。目前的诱导分化研究大多是对肿瘤细胞进行化学干预。能产生诱导分化作用的化学物 质包括维甲类化合物、二甲基亚砜、维生素 D 及丁酸等。有些在体外有明显