2016年腫瘤干細胞重磅研究進展

　　腫瘤干細胞是一群具有自我更新、多向分化潛能、具有啟動和重建腫瘤組織表型能力的腫瘤細胞。前期研究均表明，腫瘤干細胞參與腫瘤的轉移、復發和對化療和放療耐受。因此，靶向腫瘤干細胞的治療策略將有望為癌癥的治療帶來希望。科學家們也在腫瘤干細胞的研究中投入了不少精力，試圖通過腫瘤干細胞的研究解決腫瘤起源及治療的問題。一方面，科學家們在不斷深入研究腫瘤干細胞的起源及其與腫瘤發生發展治療預后的關系，另一方面，科學家們也在不斷開發針對腫瘤干細胞的藥物和治療方案。

　　下面小編將為大家盤點2016年腫瘤干細胞領域的重磅研究，希望與大家一起學習探討！

　　【1】Cancer Res:發現小分子LF3強效地殺死癌干細胞

　　doi:10.1158/0008-5472.CAN-15-1519

　　近日，來自德國馬克斯-德爾布呂克分子醫學中心(Max Delbrück Center for Molecular Medicine)沃爾特-伯徹米爾實驗室的Liang Fang和他的同事們發現一種分子能夠破壞依賴于WNT信號的癌干細胞存活所必須的生化信號。相關研究結果在線發表在Cancer Research期刊上。

　　多年來，沃爾特-伯徹米爾實驗室致力于揭示一種被稱作Wnt信號通路的分子網絡，其中Wnt信號途徑在健康的胚胎發育中發揮著關鍵性作用。在正常情形下，當Wnt分子分泌出來，結合到鄰近細胞表面上的受體，并在這些細胞內觸發一系列生化信號時，Wnt信號通路才被激活。這種化學信號在不同分子間傳遞，直到它激活一種轉錄復合物，接著該復合物進入細胞核，開啟基因轉錄。在環境刺激作用下，細胞產生RNA和蛋白來加以應對。在癌癥中，通過癌基因和Wnt信號通路下游的腫瘤抑制基因的突變，Wnt信號能夠不再依賴于這些刺激，這就導致Wnt信號一直處于激活狀態。

　　在當前的這項研究中，Liang Fang和他的同事們著重研究Wnt信號通路中一種被稱作β-連環蛋白(beta-catenin)的組分。在環境信號缺乏時，β-連環蛋白被擋在細胞核外，它與一種蛋白復合體結合在一起，并最終讓它降解。外界信號能夠讓它從這種破壞復合體中釋放出來，并遷移到細胞核中。在那里，β-連環蛋白結合到諸如TCF4之類的轉錄因子，它們一起激活特異性的靶基因。在過去幾年，沃爾特-伯徹米爾實驗室和其他人已證實癌干細胞需要來自這種通路的持續激活才得以存活和維持。

　　為了發現一種抑制劑，研究人員利用AlphaScreen和酶聯免疫吸附檢測(ELISA)技術加以篩選，最終發現一種被稱作LF3的化合物強烈地抑制它們之間的結合。這種抑制效應是在試管中發現的。細胞水平實驗結果顯示LF3在細胞中也同樣有效地阻止它們之間的結合。結果還表明，LF3似乎對健康細胞一點影響都沒有。

　　所有這些都是積極的信號，但是還有最后一項實驗需要開展。為此，研究人員與德國EPO有限公司合作培育出攜帶源自人結腸癌干細胞的腫瘤的小鼠。接著他們使用LF3來治療這些小鼠，結果發現腫瘤生長顯著下降，而且腫瘤內似乎不存在癌干細胞，這表明LF3似乎強效地促進這些癌干細胞分化為良性病變組織，與此同時，除Wnt信號通路之外的其他信號通路并未受到干擾。所有這些表明LF3非常有望成為一種先導化合物，為開發出治療依賴于Wnt信號通路的人腫瘤的方法奠定基礎。

　　【2】Science：腫瘤干細胞可被藥物逆轉

　　DOI: 10.1126/science.aad3680

　　最近由著名腫瘤生物學家Robert A. Weinberg帶領的團隊在Science雜志上的發表了一項精彩的研究工作。他們嘗試去找到能特異殺死這些導致癌癥發生或著抑制住這些具有高侵襲性的癌細胞的靶向藥物。Weinberg 假設通過靶向藥物可以誘導腫瘤干細胞從間質細胞狀態向上皮細胞狀態的轉化（mesenchymal-to-epithelial transition, MET），使得具有高度轉移能力的腫瘤干細胞在藥物的靶向誘導下，"恢復"成為有極性的上皮特性的細胞。這樣，腫瘤干細胞在患者體內喪失了高度侵襲和腫瘤轉移的能力。

　　通過一系列篩選實驗，科研人員發現通過霍亂毒素或者佛司可林處理間質細胞后，這些細胞分化成為良性的上皮細胞，從而喪失腫瘤生成的能力。而且在體外實驗中，這些處理后的細胞喪失了對常規化療藥物的抗性。

　　最后，科研人員進一步實驗發現，這些藥物可以使細胞內的cAMP濃度升高，從而更加強烈地激活了PKA信號。其中一個關鍵H3K9組蛋白去甲基酶PHF2是PKA的底物，它是cAMP促進MET過程中一個關鍵分子。通過基因組表觀遺傳分析PHF2的功能，他們還比較了在PKA激活前與激活后，細胞表觀遺傳上發生的變化。最后確定了PHF2促進細胞內上皮相關基因的去甲基化，從而解除了這些基因的轉錄抑制，最后促進了細胞轉化成為上皮細胞狀態。

　　【3】Nature：“黑化”的干細胞才是皮膚癌形成的真正元兇

　　doi:10.1038/nature19069

　　最近科學家首次發現了基底細胞癌的細胞起源，并揭示了導致這種侵襲性腫瘤生長的系列事件。基底細胞癌是最常見的一種皮膚癌癥。來自比利時和英國的科學家們最近在國際學術期刊Nature上發表了一項最新研究進展，他們在小鼠中發現了皮膚干細胞和祖細胞如何應答激活的癌基因。他們的研究證明祖細胞能夠形成良性病變，只有干細胞才具有導致致命侵襲性腫瘤形成的能力。

　　研究人員首先構建了能夠在皮膚干細胞和祖細胞中特異性激活癌基因的小鼠模型，并將癌基因產物進行了熒光標記，這樣癌基因發生激活的細胞就能夠被輕易找到，并且隨著細胞增殖的進行，形成的子代細胞也可以被追蹤。隨后研究人員利用數學模型對熒光標記細胞的數目進行了分析，發現只有突變干細胞形成的克隆能夠越過細胞凋亡繼續進行分裂和增殖，并發展為基底細胞癌。而祖細胞形成的克隆的生長會受到細胞凋亡的限制，只能形成良性病變。該研究解決了長期以來一直存在爭議的一個問題：究竟什么樣的細胞類型會導致侵襲性皮膚腫瘤。除此之外還表明靶向參與細胞命運決定的信號途徑可能是阻止腫瘤形成的更有效方法，了解這一點將有助于開發新的治療方法。

　　【4】Nat Commun：新型WNT抑制劑有望清除癌癥干細胞用于結直腸癌治療

　　DOI:10.1038/NCOMMS12586

　　近日，包括日本國家癌癥中心在內的多家科研機構聯合發表文章，宣布開發出一種叫做NCB-0846的小分子Wnt抑制劑。Wnt信號途徑是癌癥干細胞發育的一條關鍵途徑，這種抑制劑的出現或為藥物難治性結直腸癌病人提供新的治療選擇。

　　研究人員對一個針對激酶建立的化合物分子庫進行篩選，經過優化之后發現了一種叫做NCB-0846的化合物，這種化合物能夠有效抑制TNIK的激酶活性。X射線晶體結構分析表明NCB-0846與TNIK結合形成一種不活躍的構象，可能導致Wnt信號的抑制。除此之外研究結果還表明通過口服給藥可以抑制人源異種移植結直腸癌小鼠模型的腫瘤生長，這種化合物還能抑制結直腸癌干細胞活性和分子標記物的表達。研究人員表示："我們非常高興看到NCB-0846能有這樣令人興奮的臨床前結果，特別是考慮到到目前為止靶向該途徑一直存在巨大困難。我們希望能夠盡快進行臨床試驗。"

　　【5】Blood：靶向白血病干細胞才是治療白血病的關鍵

　　doi:10.1182/blood-2016-02-695312

　　-羅切斯特大學醫學中心的研究人員最近發表了一項研究成果，他們證明了為何白血病如此難以治療，并且提示目前的藥物開發方法應當進行調整靶向更多基因或信號通路。相關研究結果發表在國際學術期刊Blood上。這項研究首次在一個較長的時間段內檢測了白血病干細胞如何變化，并首次在對應不同時間節點的樣品中同時分析了一些已知的生物標記物。

　　這些新發表的數據來自25名病人，數據表明在診斷和復發時期白血病干細胞池增加了9到90倍。干細胞池的擴張可能導致疾病抵抗治療，因此科學家更加理解了為何這種疾病復發之后病人幾乎無法繼續生存。 這項研究表明未來應該尋找與干細胞擴張有關的信號通路，達到減少白血病干細胞數目治療這種疾病的目的。

　　【6】Nature：重磅！單細胞分析闡明癌癥干細胞在腦癌中的關鍵角色

　　doi:10.1038/nature20123

　　近日，來自麻省總醫院、博德研究所及哈佛大學的研究人員通過聯合研究，在單細胞水平上對腦瘤基因組進行了分析，他們發現，癌癥干細胞或許能夠誘發少突神經膠質瘤的發生，少突神經膠質瘤是一種緩慢發展但卻非常難以治愈的腦癌，相關研究刊登于Nature雜志上，同時研究者還首次在人類腦瘤樣本中鑒別出了癌癥干細胞及其分化的后代細胞。

　　研究者Mario Suva博士指出，我們的研究工作再次證實了癌癥干細胞是腦瘤發生發展的主要來源，同時這些癌癥干細胞或許還能夠作為潛在的靶點來助力未來新型療法的開發。如今研究者們越來越清楚癌癥干細胞在多種類型腫瘤的進展及療法耐受性中所扮演的重要角色，比如很多血液系統腫瘤（白血病等）；同時還有研究闡明了癌癥干細胞在膠質母細胞瘤中的角色，但這些研究都是誘導人類腫瘤在小鼠機體中生長，而且研究者還質疑這種狀況同人類機體癌癥的相關性到底怎么樣。

　　為了更加精確地反映驅動少突神經膠質瘤發生的機制，研究者們利用RNA測序技術，直接在單細胞水平上對6份早期人類腫瘤樣本的基因表達進行了研究。文章中，研究者對4000多名個體機體的腫瘤細胞進行了分析，他們發現這些癌細胞主要能夠分為三種發育類型，其中一種類似于神經干細胞，另外兩種細胞類型由一些基因驅動了不同的分化路徑；隨后研究者觀察到，每位患者機體中僅有一組癌癥干細胞能夠表現出增殖的跡象，而其它的癌癥干細胞則沒有這種表現，更重要的是，研究者在不同的腫瘤細胞基因克隆中發現了這三種不同的發育類型。

　　【7】Nature：治療實體瘤有了明確靶標，腫瘤干細胞確實存在

　　Nature上2016年11月2日在線刊登的一篇文章從單細胞水平分析腦瘤基因組的研究文章顯示癌癥干細胞促進少突膠質細胞瘤的生長。這是一種生長緩慢但無法治愈的腦瘤。麻省總院和MIT的Broad研究所以及哈佛的研究人員合作，首次在人腦腫瘤樣本中鑒定出腫瘤干細胞和其分化的子代。 通訊作者，麻省總院病理科的Mario Suvà大夫說：“我們的工作有力地支持了腫瘤干細胞是腫瘤增長的主要來源，因此，應考慮將其作為治療的靶點。”

　　他們盡最大努力在腦腫瘤中，對超過4000個腫瘤細胞進行了分析，找到了癌細胞中的三種發育的類型：一種類似于神經干細胞，另外兩種由兩組基因為特征標志著分化的不同途徑。大多數癌癥細胞按照這兩個特定的膠質細胞程序分化，而有一個罕見的細胞亞群是未分化的并和神經干細胞的表達程序相關。細胞增殖的表達標記高度富集在這罕見的亞群中，這和腫瘤干細胞主要負責少突膠質細胞瘤在人體中生長的模型是一致的。

　　拷貝數變異分析（CNV）表明不同的CNV亞克隆顯示腫瘤內細胞結構相似，這提示了少突膠質細胞瘤的結構主要是由發育途徑所決定的。單細胞分析在單細胞分辨率提供了洞察少突膠質細胞的細胞結構并支持癌癥干細胞模型，對疾病的管理有重大影響。

　　Suvà大夫說：“這項研究發現了腫瘤內不同的細胞分干細胞和分化的腫瘤細胞兩大類別，表現出同樣的發育模式。這是支持腫瘤干細胞模型的關鍵。試圖了解盡可能多的腫瘤組織的遺傳與非遺傳決定因素讓我們可以了解腫瘤的擴散，是設計新療法的關鍵。我們的工作表明，針對一個特定的干細胞表型，例如免疫療法，可能對少突膠質細胞瘤的患者有益。”

　　【8】Cell：基因WNT5A調節膠質瘤干細胞分化為內皮細胞樣細胞

　　doi:10.1016/j.cell.2016.10.039

　　多形性膠質母細胞瘤（glioblastoma multiforme）仍然是最為常見的高度致命性的腦癌，而且因它的復發能力而聞名于世。在一項新的研究中，來自美國德州大學MD安德森癌癥中心的研究人員鑒定出一種允許癌細胞在大腦中侵襲性地擴散和生長的過程。相關研究結果發表在2016年11月17日那期Cell期刊上。

　　論文共同第一作者Baoli Hu博士和他的同事們開發出一種膠質母細胞瘤模型來確定膠質瘤干細胞的位置，其中膠質瘤干細胞像所有的干細胞那樣能夠變成其他的癌細胞。他們進一步發現基因WNT5A當被激活時允許膠質瘤干細胞發生轉變，從而導致浸潤性腫瘤生長。臨床證據揭示出相對于原發性腫瘤，WNT5A在這些衛星病灶和復發的腫瘤中具有更高的表達水平，而且GdEC也具有更高的數量，這就證實WNT5A介導的膠質瘤干細胞分化和膠質瘤細胞在整個大腦中擴散存在關聯，從而導致這種癌癥非常致命。

　　Hu說，“我們的初步數據表明貝伐單抗可能增加WNT5A介導的GdEC分化和現存的內皮細胞的招募，而這種招募會給膠質母細胞瘤病人帶來未被證實的益處。這種新的策略通過抑制新的腫瘤生長和浸潤以及腫瘤復發而應當會改善接受抗VEGF療法的腦癌患者的治療結果。”

　　【9】Nature：利用白血病干細胞LSC17評分可預測AML病人治療反應

　　doi:10.1038/nature20598

　　在一項新的研究中，來自加拿大大學健康網絡（University Health Network, UHN）瑪嘉烈公主癌癥中心的白血病研究人員開發出一種源自白血病干細胞的17基因標志（17-gene signature），從而能夠在診斷時預測急性髓系白血病（acute myeloid leukemia, AML）病人是否將對標準治療作出反應。相關研究結果于2016年12月7日在線發表在Nature期刊上。

　　這種新的生物標志物被命名為LSC17評分（LSC17 score，白血病干細胞17基因標志評分），這是因為它來自促進疾病產生和復發的白血病干細胞。這些休眠的干細胞具有允許讓它們抵抗標準化療的性質，其中化療被設計用于擊敗快速分裂的癌細胞。盡管在治療后病情獲得緩解，但是這些干細胞的持續存在是病人癌癥復發的原因。AML是最為致命性的白血病類型之一，也是成年人最為常見的白血病類型；隨著我們年齡增加，它的發病率會增加。

　　研究人員利用測量基因表達的分子分析技術檢測來自78名AML病人的血液或骨髓樣品的白血病干細胞性質，從而鑒定出這種LSC17評分。基于瑪嘉烈公主癌癥中心白血病診所、美國和歐洲合作者提供的AML病人數據，他們利用嚴謹的統計學方法開發和測試這種新的“干性評分（stemness score）”。在這項新的研究中，對病人樣品進行分析證實高的LSC17評分意味著當前的標準療法取得較差的結果，即便病人已接受過異基因造血干細胞移植。低的LSC17評分表明病人將對標準療法反應良好，而且具有長期的病情緩解。

　　【10】中國科學家發現傳統中藥成分可靶向卵巢癌干細胞

　　DOI: 10.18632/oncotarget.13071

　　最近來自香港大學、香港浸會大學和臺北醫科大學的研究人員共同在國際學術期刊Oncotarget上發表了一篇文章，他們發現一種中藥成分能夠對癌癥干細胞發揮有效的細胞毒性作用，有望治療一些難治癌癥解決化療抵抗等問題。

　　在這項最新研究中，研究人員首次發現從傳統中藥西洋參和三七的根莖中分離得到的一種天然皂苷成分——人參皂苷Rb1對癌癥干細胞表現出強力的細胞毒性作用。人參皂苷Rb1及其代謝產物化合物K能夠有效抑制癌癥干細胞的自我更新，受到藥物處理的細胞不會出現再生長。人參皂苷Rb1及化合物K處理還可以增加癌癥干細胞對化療藥物順鉑和紫杉醇臨床使用劑量的敏感性。

　　在觀察到藥物作用效果之后，研究人員又對其中的機制進行了研究。他們發現人參皂苷Rb1及化合物K的作用效果與Wnt/β-catenin信號途徑有關，藥物處理能夠下調β-catenin/TCF依賴性轉錄及其靶基因ABCG2和P-glycoprotein的表達。研究人員還發現人參皂苷Rb1及化合物K介導的對癌癥干細胞的抑制還會導致EMT過程的逆轉。他們從卵巢腺癌病人樣本中分離得到癌癥干細胞，進行藥物處理之后也會抑制癌癥干細胞的自我更新，除此之外，他們也在異種移植腫瘤小鼠模型中對人參皂苷Rb1及化合物K的作用效果進行了檢測。

　　研究人員表示，他們除了發現人參皂苷Rb1及化合物K對癌癥干細胞的作用效果，并未觀察到任何毒性作用。因此他們認為人參皂苷Rb1可以在未來得到進一步開發用于治療一些目前難以治療的腫瘤。