我國學者在乳腺癌干細胞與小分子RNA研究方面取得重要進展

    國家杰出青年科學基金（30525022）等項目資助下，我國中山大學附屬第二醫(yī)院宋爾衛(wèi)博士領導的課題組對調(diào)控乳腺癌干細胞特性的小分子RNA的功能研究，目前取得長足進展，其題目為“Let-7 調(diào)節(jié)乳腺癌細胞自我更新和成瘤性”的論文在2007年12月14日的生命科學國際權威雜志——“Cell”（影響因子29）雜志上以article形式發(fā)表該項以宋爾衛(wèi)課題組在國內(nèi)工作為主的研究，首次提出低劑量的化療壓力可以富集乳腺癌干細胞，為乳腺癌干細胞的研究奠定了一個良好的模型；同時采用芯片技術以及各種分子生物學技術，闡明了小分子RNA（Let-7）對乳腺癌腫瘤干細胞“干性”的分子調(diào)控機制，為其分子靶向治療奠定了基礎，是腫瘤基礎理論領域的重要突破。

    腫瘤干細胞學說是一門新近發(fā)展起來的理論，該學說認為腫瘤組織中的癌細胞的生物學特性不盡相同，即腫瘤組織內(nèi)的細胞本身具有異質(zhì)性，其中有一小群細胞數(shù)目極其稀少，分化緩慢，但其成瘤能力較強， 多具有與干細胞相似的自我更新能力和一定的分化潛能，并表達某些正常干細胞相同的細胞標記蛋白。因此，這些數(shù)目極少但具有很強腫瘤形成能力的細胞被學者稱為癌干細胞（Cancer Stem Cells，CSCs）或腫瘤起源（驅動、發(fā)生）細胞（tumor-initiating cells， T-IC）；這些T-IC逐漸快速分化形成早期前體細胞（early precoursor cells， EPC）和分化的腫瘤細胞。目前研究認為只有少數(shù)T-IC進入細胞周期，而多數(shù)T-IC處于靜止狀態(tài)，故T-IC對常規(guī)的化療藥物并不敏感。因此，現(xiàn)有的物理、化學藥物治療手段所針對的是大多數(shù)的腫瘤細胞，對腫瘤中少數(shù)的T-IC無法達到最有效的殺滅效果，不能防止惡性腫瘤的復發(fā)及轉移，而腫瘤的復發(fā)與轉移是患者死亡的主要原因。 T-IC被認為是腫瘤發(fā)生、發(fā)展與維持的基礎，與腫瘤的復發(fā)、轉移和對治療的抵抗有關。對腫瘤干細胞的研究是腫瘤基礎研究領域的熱點之一，從T-IC角度研究抗腫瘤的真正靶標、針對腫瘤細胞群的生物學特性制訂治療方案具有重要意義。

    到目前為止，學者們已成功的從造血系統(tǒng)惡性腫瘤、腦腫瘤、乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胰腺癌和結腸癌等腫瘤中分離鑒定了T-IC.國家自然科學基金委自2002年開始資助有關腫瘤干細胞的課題，據(jù)不完全統(tǒng)計共資助62項，其中資助以膠質(zhì)瘤為代表的腦腫瘤干細胞研究最多，共20項，白血病和乳腺癌各6項，肝癌5項，此外對胃癌、胰腺癌、食管癌、口腔癌、腎癌等泌尿系腫瘤、皮膚癌、肺癌、鼻咽癌等相關研究也有資助。說明我國該方面的研究已經(jīng)起步，期望近期能有較好的進展。

    雖然有關T-IC的研究發(fā)展迅速，但是這一新興的研究領域尚有許多有待解決的問題。首先是腫瘤干細胞研究的瓶頸問題，即如何篩選和富集腫瘤干細胞，更重要的是如何闡明調(diào)控腫瘤干細胞起源和特性的分子調(diào)控機制，及其與腫瘤復發(fā)、轉移和耐藥的關系，并在這些理論研究的基礎上，研發(fā)靶向腫瘤干細胞治療惡性腫瘤的新方法，研究針對腫瘤細胞群的生物學特性制訂治療方案。

    為探討抗腫瘤化學治療是否能富集乳腺癌干細胞，宋爾衛(wèi)課題組首先從臨床病人的組織標本入手，證實接受化療的原代乳腺癌標本所分離的腫瘤細胞的自我更新能力顯著高于未化療的乳腺癌患者組，其形成球囊的能力差異是14倍，從乳腺癌接受化療患者中分離的腫瘤細胞74%為乳腺T-IC（CD44+CD24-/low），而未接受治療的乳腺癌患者中分離的只有9%為乳腺T-IC； 課題組進一步對7例乳腺癌病人化療前后活檢組織自身對照研究，也證實了上述結果；對一例2－6年前接受化療的乳腺癌患者近期肺轉移的組織標本研究，其CD44+CD24-/low 的乳腺T-IC也大量增加，達31%.

    在臨床標本的體外研究的基礎上，該課題組進一步進行動物的體內(nèi)試驗研究。他們將乳腺癌SKBR3細胞株種植于免疫缺陷的NOD/SCID 鼠脂肪墊，形成乳腺癌腫瘤移植模型，同時給予低劑量化療壓力，將形成的移植瘤細胞再次移植到NOD/SCID 鼠，并給予化療，如此反復，結果認為第三次傳代形成的移植瘤細胞（SK-3rd）傳代力、成瘤（100倍的差異）和侵襲轉移能力較強，約16%的SK-3rd細胞具有T-IC的所有特征，如球囊形成（mammosphere formation）增加、多潛能分化、化療抵抗和乳腺癌干細胞的表型特征（OCT4+CD44+CD24-lin-），篩選出富集乳腺癌干細胞的細胞株模型。該研究表明，乳腺癌傳代細胞系的體內(nèi)化療壓力富集了T-IC.

    小分子RNA（miRNA）是一種大小約21－25堿基的單鏈小分子RNA，自1993年第一個miRNA被發(fā)現(xiàn)以來，現(xiàn)在已經(jīng)鑒別出200余個miRNAs，miRNA與組織器官發(fā)育及干細胞增調(diào)控調(diào)殖的研究已經(jīng)成為國際熱點。有研究表明miRNA具有調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)展，其表達的水平可以作為腫瘤分期、分型和預后的指標。宋爾衛(wèi)博士領導的課題組將其建立的富集了T-IC的模型，與miRNA的研究聯(lián)系起來，利用其獲得的較多自我更新細胞，比較乳腺癌中不同細胞、亞群間miRNA 表達譜與其體外分化潛能的關系，結果顯示，與其他表達差異的miRNA相比，let-7家族所有成員在腫瘤干細胞中的表達下降或缺失最明顯，且排除了化療對let-7表達的影響；進一步對let-7的功能研究表明 let7 miRNA 通過抑制轉錄抑制Ras癌基因和HMGA2表達，這種let7的低表達，在維持乳腺癌干細胞的“干性”及成瘤性上起了至關重要的作用，有l(wèi)et7表達的腫瘤轉移潛能下降。

    雖然有關腫瘤干細胞的學說目前仍存在爭議，但通過宋爾衛(wèi)課題組的該項目源于臨床化療病人標本的體外研究，到進一步的動物體內(nèi)深入的機理和功能研究，不僅可以從基礎研究方面提供很好的模型，化療富集T-IC的結果對其他腫瘤的研究有普遍意義；而且有關let7及其他miRNA表達差異的研究結果有助于了解調(diào)節(jié)腫瘤發(fā)生、分化、增殖、侵襲、轉移、凋亡和放療化療抵抗的確切機制，有助于涉及以let7為代表的靶向藥物的研發(fā)，乳腺癌腫瘤中l(wèi)et7的表達水平對判斷預后和對化療的敏感程度有重要臨床意義。相信該課題組和國內(nèi)外該領域的科學家一樣，將繼續(xù)深入探討腫瘤發(fā)生發(fā)展的關鍵問題，爭取在不遠的將來在腫瘤基礎理論和向臨床的轉化應用方面有所突破，提高腫瘤的診療水平，造福人類。