腫瘤干細胞最新研究進展（第8期）

　　惡性腫瘤是嚴重威脅人類生命的疾病之一。對于多數惡性腫瘤患者而言，可采用化療、放射療法及生物免疫治療等方法來殺死大部分腫瘤細胞，但是卻無法從根本上治愈腫瘤。

　　腫瘤干細胞（Cancer Stem Cell，CSC），也被稱作癌干細胞，或癌癥干細胞，是指腫瘤中具有自我更新能力并能產生異質性腫瘤細胞的細胞。現在已經很清楚腫瘤干細胞在腫瘤惡化和產生治療抗性中起了重要作用，最突出的表現在血液系統癌癥如白血病中。因此，有學 者提出了腫瘤干細胞在腫瘤發生、發展、轉移過程中都有重要作用，但到底什么是腫瘤干細胞現在尚無準確定義。腫瘤干細胞和腫瘤組織細胞不同。這些細胞自身分化較慢，但對很多物理化學損傷（如放療和化療）耐受。據說化療和放療還能促進腫瘤干細胞的增殖。腫 瘤干細胞被認為是腫瘤治療復發的根源，因為即使多數腫瘤細胞被殺死，只要腫瘤干細胞還在，根據定義這些干細胞可以分化成腫瘤細胞。這一理論為我們重新認識腫瘤的起源和本質，以及臨床腫瘤治療提供了新的方向和視覺角度。

　　近年來腫瘤干細胞學說受到越來越多人的關注，并在乳腺癌、腦腫瘤、前列腺癌、肺癌、肝癌、結直腸癌、皮膚癌等多種惡性腫瘤中都成功分離出了腫瘤干細胞。基于此，小編針對腫瘤干細胞的研究進行一番梳理，以饗讀者。

　　1.Hepatology：癌癥相關成纖維細胞通過CLCF1?CXCL6/TGF-β信號軸介導細胞通訊交流來促進肝細胞癌進展

　　癌癥相關成纖維細胞(CAFs, cancer-associated fibroblasts)是腫瘤微環境(TME, tumor microenvironment)中的重要細胞組分，也是導致肝細胞癌(HCC)發病的關鍵因素。然而，CAFs與TME中其他細胞組分之間的通訊交流模式和機制尚不明確。來自中山大學的夏建川課題組在Hepatology雜志上發文研究探討了肝癌發病的不同階段，CAFs、腫瘤細胞和腫瘤相關中性粒細胞(TANs, tumor-associated neutrophils)之間的細胞通訊交流。

　　CLCF1通過與其受體CNTFR相互作用，增強了HCC細胞的自我更新能力。

　　這些作者發現在HCC的TME中，CAF來源的CLCF1（分泌形式不清楚）可以促進腫瘤細胞分泌更多的CXCL6以及TGF-β。CXCL6和TGF-β一方面以自分泌形式促進腫瘤細胞的干性，另一方面以旁分泌形式招募中性粒細胞并誘導其“N2”極化。同時CXCL6和TGF-β可以激活CAF中ERK1/2通路促進CLCF1本身的表達，形成正反饋。抑制ERK1/2或者CLCF1/CNTFR可以干擾CAF、腫瘤細胞和TAN的交流通訊。重要的是，在臨床樣本中，CLCF1?CXCL6/TGF-β軸的上調顯示出與腫瘤干細胞增加、“N2”極化TAN、腫瘤分期和不良預后顯著相關。這些結果暗示CLCF1可能是一個潛在的預后生物標志物，并提示選擇性阻斷CLCF1/CNTFR或ERK1/2信號可能為HCC患者提供一個有效的治療靶點。

　　2.Nat Biomed Eng：將癌癥連根拔起！特殊雙網凝膠或能將癌細胞重編程轉換為癌癥干細胞 有望開發新型抗癌療法！

　　癌癥的復發常常是因為罕見的循環癌癥干細胞（CSCs，circulating cancer stem cells）對化療和放療產生耐受性所致。日前，一篇發表在國際雜志Nature Biomedical Engineering上題為“Rapid reprogramming of tumour cells into cancer stem cells on double-network hydrogels”的研究報告中，來自北海道大學等機構的科學家們通過對6種不同的人類癌細胞類型進行研究，成功在24小時內將癌細胞轉換回了癌癥干細胞，相關研究結果或有望幫助開發新型抗癌干細胞藥物和個體化療法。

　　癌癥干細胞需要一種非常特殊的微環境，這篇研究報告中，研究人員調查了是否DN凝膠（雙網凝膠，double-network hydrogel）能夠重現這種合適的環境來誘導癌癥干細胞，DN凝膠由兩種化學物質組成的網絡，其中含有大量的水分，這就賦予了DN凝膠具有類似生物組織的柔軟和濕潤特性。研究者發現，DN凝膠能在24小時內將6種不同類型的人類癌細胞系的癌細胞重編程使其分化為癌癥干細胞；這6種類型的癌癥包括腦癌、子宮癌、肺癌、結腸癌、膀胱癌和肉瘤。當將癌細胞置于DN凝膠上時，其就會開始形成球狀結構并產生癌癥干細胞的特殊分子標志物，比如SOX2和Oct3/4和Yamanaka因子等，這就指示，這些癌細胞發生了重編程。

　　此外，研究人員還揭示了參與癌細胞重編程的部分分子機制，結果發現，鈣離子通道受體和特殊蛋白—骨橋蛋白（osteopontin）對于誘導癌癥干細胞非常必要；而且在DN凝膠上培育的腦癌細胞還能產生名為血小板衍生生長因子受體的特殊受體分子。通過添加這些受體的分子抑制劑，研究人員就能靶向作用并剔除癌癥干細胞，這就表明，DN凝膠或能用來幫助篩選治療性藥物，此外，當將在DN凝膠上培育的腦癌細胞植入到小鼠大腦中后，其就能有效快速形成腫瘤組織，這就揭示了癌細胞的“干性”。

　　3.Cell Stem Cell解讀！科學家開發出新型DNA療法有望清除癌癥干細胞并成功治愈多發性骨髓瘤！

　　日前，一篇刊登在國際雜志Cell Stem Cell上題為“Selective antisense oligonucleotide inhibition of human IRF4 prevents malignant myeloma regeneration via cell cycle disruption”的研究報告中，來自加利福尼亞大學等機構的科學家們通過研究開發出了一種新型DNA療法，或有望幫助清除小鼠機體中的癌癥干細胞并幫助治療多發性骨髓瘤。多發性骨髓瘤是一種血液癌癥，很多多發性骨髓瘤患者最終會對多種療法產生一定的耐受性，部分原因是癌癥干細胞會驅動疾病細胞不斷自我更新，如果一種療法不能完全摧毀這些惡性干細胞，癌癥很可能會繼續復發。

　　這項研究中，研究人員開發出了一種針對多發性骨髓瘤的新型靶向性療法，即沉默基因IRF4的表達，IRF4基因能允許骨髓瘤干細胞和腫瘤細胞增殖和存活，此前多項研究表明，高水平的IRF4與多發性骨髓瘤患者總體生存率下降直接相關。文章中，研究人員描述了如何利用反義寡核苷酸來成功抑制IRF4的功能并促進其降解，反義寡核苷酸是一種專門設計用來結合編碼IRF4遺傳物質的DNA，根據臨床前的研究數據，這種寡核苷（由lonis公司開發的研究性反義藥物，被稱為ION251）酸能夠幫助降低患者的疾病負擔，并減少骨髓瘤干細胞的豐度及增加攜帶人類骨髓瘤的小鼠的存活率。

　　相關研究結果支持了最近正在啟動的一項I期臨床試驗，從而用以評估ION251在治療人類多發性骨髓瘤中的安全性和有效性；Leslie Crews博士表示，作為科學家我們通常不會與患者直接接觸，我希望基于本文研究結果能幫助開發出有效的多發性骨髓瘤新型療法，并能預防疾病復發讓患者的疾病得到有效改善。加利福尼亞大學和lonis制藥公司在研究性反義藥物的開發上已經合作了多年，目前多個lonis反義藥物已經獲得了商業化的批準，比如FDA批準的用于治療脊髓肌肉萎縮癥的療法SPINRAZA，此外，其它幾種療法也正在進行相應的臨床試驗。

　　4.Nat Cancer：腦癌與組織修復之間的關系

　　在最近一項研究中，來自多倫多的科學家發現，腦損傷后的愈合過程可能會刺激腫瘤的生長，因為新產生的細胞可以替代因損傷而丟失的細胞。這項發現是由多倫多大學，病童醫院（SickKids）和瑪格麗特公主癌癥研究中心的跨學科研究小組完成的。

　　研究人員應用了最新的單細胞RNA測序和機器學習技術來繪制膠質母細胞瘤干細胞（GSCs）的分子組成圖，Dirks的研究小組此前證明，這些細胞可導致腫瘤的發生和治療后的復發。

　　他們發現了新的GSC亞群，它們具有炎癥的分子標志，并且與患者腫瘤內的其他癌癥干細胞混合在一起。這表明某些膠質母細胞瘤在正常的組織愈合過程中開始形成，這種過程會產生新的細胞來替代因受傷而丟失的細胞，并因突變而脫軌，甚至可能在患者出現癥狀之前很多年就消失了。

　　根據這項研究，一旦突變細胞參與傷口愈合，它就無法停止繁殖，因為正常的對照被破壞了，從而刺激了腫瘤的生長。

　　5.Cell Stem Cell：阻斷蛋白質的生物合成或有望遏制癌癥干細胞的功能

　　腫瘤中并非都是均一的細胞，結腸癌中就含有分化樣的細胞（其類似于腸壁的功能性細胞）和所謂的腫瘤干細胞（多潛能細胞），腫瘤干細胞會促進腫瘤生長并引發癌癥轉移，近日，一項刊登在國際雜志Cell Stem Cell上的研究報告中，來自巴塞羅那生物醫學研究所等機構的科學家們就通過研究發現，結腸癌干細胞多潛能性的本質就是其合成蛋白質的能力，而這一特性或能被研究人員用來作為靶點開發新型的抗癌療法。

　　這項研究中，研究者觀察到腫瘤中蛋白質的合成會發生在于癌癥干細胞生境相一致的特定區域，此外，腫瘤也會展現出蛋白產生的梯度，一旦活性被耗盡，腫瘤細胞就會不可逆地失去其回歸到癌癥干細胞狀態的能力，因此，這種生物合成能力會使得癌癥干細胞無限制地促進腫瘤生長。研究者表示，本文研究或能幫助我們基于功能而并非個性來清除癌癥干細胞，下一步研究者將會深入研究調查是否有可能通過治療性地干預腫瘤干細胞的生物合成能力來阻斷腫瘤的生長和轉移。

　　研究者Clara Morral解釋道，利用結腸癌小鼠模型進行研究，我們觀察到，通過阻斷癌細胞中蛋白質的合成或消除癌細胞蛋白質合成的能力，或許就能以一種不可逆的方式來阻斷腫瘤生長，下一步研究者將會深入研究腫瘤環境中特殊的信號如何介導或維持特定腫瘤細胞中生物合成的能力。

　　這項研究中研究人員利用類器官進行研究，即在實驗室中培養出的衍生自患者機體的迷你腫瘤組織，這或許就能幫助研究者研究腫瘤細胞的異質性和組織架構；類器官的培養系統同時也是一種強大的工具，其能模擬患者機體中發現的癌癥的特性，此外，本文研究中，研究者還利用CRISPR-Cas9調查了腫瘤細胞的遺傳修飾狀況，該技術能幫助研究者特異性地清除具備生物合成能力的腫瘤細胞，同時還能分析其在促進腫瘤生長過程中的貢獻。

　　6.Nat Commun：鑒定出腎癌干細胞，并發現阻斷WNT和NOTCH有潛力治療腎癌

　　在一項新的研究中，來自德國馬克斯-德爾布呂克分子醫學中心等研究機構的研究人員發現了導致腎癌最常見形式---透明細胞腎細胞癌（clear cell renal cell carcinoma, ccRCC）---的腎癌干細胞。他們在這種疾病的三種模型中找到了一種阻止腫瘤生長的方法。相關研究結果近期發表在Nature Communications期刊上，論文標題為“Inhibiting WNT and NOTCH in renal cancer stem cells and the implications for human patients”。論文通訊作者為馬克斯-德爾布呂克分子醫學中心的Walter Birchmeier教授。論文第一作者為Birchmeier實驗室博士后研究員Annika Fendler博士。

　　并非所有癌細胞都是一樣的。腫瘤中含有強有力的癌癥干細胞（cancer stem cell，也譯作腫瘤干細胞，癌干細胞），這些癌癥干細胞會產生轉移性腫瘤，如果它們逃避治療，那么它們就會讓疾病復發。如果科學家們能夠分離出它們并探究其弱點，這將使它們成為治療的重要靶標。但是這些細胞通常非常稀少，以至于尚未在許多類型的癌癥中發現它們。

　　Birchmeier及其團隊鑒定出腎癌干細胞并發現它們存在的弱點。它們依賴于兩種關鍵的生化信號。在這種疾病的多個實驗室模型中，阻斷這兩種生化信號就會阻止腫瘤生長，這提示著一種有前景的治療人類腎癌患者的新方法。

　　7.Cell Stem Cell：新研究揭示人膠質母細胞瘤的起源

　　膠質母細胞瘤是腦癌中最具侵襲性的形式，它在大腦中迅速生長和擴散，幾乎不可能根除，通常會在診斷后一兩年內導致死亡。科學家們一直在尋求更有效的靶向療法，但到目前為止還沒有取得成功，這部分上是原因是這類腫瘤在實驗室環境中難以研究。美國加州大學舊金山分校博士后研究員Aparna Bhaduri博士說，“膠質母細胞瘤在患者中具有侵襲性和頑強性，但在實驗室中一直很難存活。在以前針對小鼠的膠質母細胞瘤研究中，在移植到它們的體內后，只有5％到10％的人類腫瘤能夠存活下來，這使得我們猜測這類腫瘤可能在許多重要的方面不同于那些不能存活的腫瘤。”

　　如今，在一項新的研究中，Bhaduri、加州大學舊金山分校伊萊-艾迪斯布羅德再生醫學與干細胞研究中心Arnold Kriegstein實驗室博士后研究員Elizabeth Di Lullo博士首次在實驗室中使用人大腦類器官---由人干細胞培育出的腦組織球狀體---成功地讓多種膠質母細胞瘤存活。相關研究結果發表在2020年1月2日的Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Outer Radial Glia-like Cancer Stem Cells Contribute to Heterogeneity of Glioblastoma”。

　　膠質母細胞瘤細胞（綠色）入侵由人干細胞（藍色）培育出的大腦類器官

　　這些研究人員首次創建出從人類患者進行手術治療時獲取的膠質母細胞瘤的圖譜，對數十種不同的細胞類型以及它們的獨特基因表達模式進行分類。他們隨后利用人干細胞培育出的大腦類器官來模擬這些通過遺傳手段鑒定出的癌細胞類型在人大腦組織中的行為。

　　他們發現膠質母細胞瘤似乎并非起源于單個細胞類型（其他人稱之為“膠質母細胞瘤干細胞”），而是起源于多種種子細胞（seed cell），包括一種看起來和在行為上非常類似于Kriegstein實驗室在十年前發現的稱為外放射狀膠質細胞（outer radial glia cell, oRG）的神經干細胞。

　　8.兩篇Cell子刊揭示寨卡病毒入侵大腦干細胞機制，利用這種機制有望治療致命性的腦癌

　　在兩項新的研究中，來自美國加州大學圣地亞哥分校醫學院的兩個研究團隊獨立地鑒定出相同的分子---αvβ5整合素---是寨卡病毒入侵大腦干細胞的關鍵。他們還發現了利用這種整合素來阻止寨卡病毒感染細胞并讓它發揮有益作用的方法：減少腦癌干細胞。

　　在第一項新的研究中，加州大學圣地亞哥分校醫學院的Tariq Rana博士及其研究團隊使用CRISPR基因編輯系統性地剔除了在實驗室培養皿中進行三維培養的人膠質母細胞瘤干細胞（glioblastoma stem cell, GSC，一種腦癌干細胞）中的每個基因。隨后，他們讓每種GSC細胞突變體暴露于寨卡病毒，以便確定哪些基因及其編碼的蛋白是這種病毒入侵GSC細胞所必需的。這種病毒首次用綠色熒光蛋白（GFP）加以標記，從而允許這些研究人員可視化觀察這種病毒入侵這些細胞。相關研究結果于2020年1月16日在線發表在Cell Reports期刊上，論文標題為“Integrin αvβ5 Internalizes Zika Virus during Neural Stem Cells Infection and Provides a Promising Target for Antiviral Therapy”。

　　Rana團隊發現了92個特異性的人腦癌干細胞基因是寨卡病毒入侵這種細胞并在其中復制所需要的。但是，其中的一個基因尤其重要，它就是編碼αvβ5整合素的基因。

　　在第二項新的研究中，鑒于了解很多病毒使用整合素入侵人細胞，加州大學圣地亞哥分校醫學院的Jeremy Rich博士及其研究團隊使用不同的抗體來抑制每種整合素，以便觀察哪種抗體具有最好的抑制效果。相關研究結果于2020年1月16日在線發表在Cell Stem Cell期刊上，論文標題為“Zika Virus Targets Glioblastoma Stem Cells through a SOX2-Integrin αvβ5 Axis”。

　　Rich說，“當我們阻斷其他整合素時，效果上并沒有區別。但是用抗體阻斷αvβ5幾乎可以完全阻斷這種病毒感染腦癌干細胞和正常大腦干細胞的能力。”

　　Rich團隊隨后在膠質母細胞瘤小鼠模型中利用抗體抑制αvβ5，或者讓編碼它的基因失活。這兩種方法都可阻止寨卡病毒感染，并且允許這些經過治療的小鼠比未治療的小鼠活得更長。他們還發現阻斷在外科手術期間從患者身上取出的膠質母細胞瘤腫瘤樣本中的αvβ5可阻斷寨卡病毒感染。

　　9.Sci Rep：鑒別出癌癥干細胞的新型生物標志物 有望開發出高效抗癌療法

　　在癌癥生物學的世界里，并不是所有生物標志物都是一樣的，這些分子能夠提醒醫生患者機體中不正常的過程可能正在進行，其會以一系列異常蛋白的形式出現，比如激素、酶類或信號分子等，而且其因人而異。由于其是一組混合物，因此并沒有一種藥物能有效對其進行靶向作用；近日，一項刊登在國際雜志Scientific Reports上的研究報告中，來自休斯頓大學等機構的科學家們通過研究在癌癥干細胞中發現了一種新型的生物標志物，其或能指揮癌癥的生存和擴散，相關研究結果或有望幫助研究人員開發新型藥物來靶向作用癌癥干細胞，從而抑制癌癥進展。

　　研究者Gomika Udugamasooriya表示，我們在癌癥干細胞中發現了這種名為網蛋白（plectin）的新型生物標志物，網蛋白或能作為一種新型靶點幫助研究人員開發可用的抗癌藥物；網蛋白是一種特殊的結構蛋白，其主要在細胞內進行表達，但其在細胞表面上的易位于腫瘤的侵襲性和轉移發生直接相關。

　　研究者Udugamasooriya表示，我們的研究結果表明，網蛋白和肺癌干細胞之間或許存在遺傳型和表型關聯，而且高水平的網蛋白往往與肺腺癌患者較低的存活率直接相關，這就表明，網蛋白或許能作為肺癌干細胞的特殊生物標志物。網蛋白能幫助重塑細胞，其對于癌癥擴散至關重要，能幫助癌癥干細胞在機體中擴散。

　　10.Nat Cell Biol：治療胰腺癌的新靶點

　　近日，來自克里克大學的研究人員發現了一種蛋白質可促進胰腺癌的生長，這一蛋白可能成為新的胰腺癌治療的靶標。相關研究結果發表在最近的《Nature Cell Biology》雜志上。

　　在該研究中，研究人員分析了一組被稱為“腫瘤干細胞“的亞群，這些細胞具有分化產生新腫瘤干細胞的能力，并且它們還可以分化為不同類型的腫瘤細胞亞群。通過分析這些癌癥干細胞的基因表達，研究小組發現，無論是在腫瘤發展早期還是后期，腫瘤該細胞表明均表達一種名為CD9的蛋白質。因此，這種蛋白質可以用來作為標記，以幫助找到上述細胞亞群。

　　這項研究進一步證實了這種蛋白質不僅是癌癥干細胞的標志物，而且還促進了它們的惡化行為。通過改變小鼠腫瘤細胞中CD9的含量，研究者們發現：當這種蛋白水平降低時，腫瘤的體積相應會變小。相反，CD9水平的提高會使得癌細胞更具侵略性，并能迅速形成大的腫瘤。

　　這些發現與現有臨床數據不謀而合，后者顯示腫瘤細胞中CD9含量較高的患者的預后效果較差。“這些細胞對胰腺癌的發展至關重要，因此，我們需要找到有效的方法去除這些細胞，從而阻止它們對癌癥的發展的促進作用。但是，我們需要更多的實驗來驗證CD9在人類胰腺癌中的重要性。” Crick成人干細胞實驗室的主要作者和成員Victoria Wang說。為了了解CD9促進癌癥惡化的機制，研究小組研究了癌癥干細胞的代謝情況。他們的發現表明，CD9可增加細胞攝取谷氨酰胺的速率，而谷氨酰胺是一種氨基酸，有助于為癌癥的生長提供能量。