文章內(nèi)容轉(zhuǎn)自生物探索

科學(xué)家們認(rèn)為干細胞分裂是腫瘤生長所必需的，癌癥干細胞能驅(qū)動腫瘤生長與轉(zhuǎn)移，由此提出了將去除癌癥干細胞作為癌癥治療的靶標(biāo)之一。然而這在許多類型的癌癥中都還沒有找到確鑿的實驗證據(jù)。最新一期（3月29日）Nature雜志中，來自日本和美國的科學(xué)家通過靶向去除特殊的干細胞群體，發(fā)現(xiàn)了這些干細胞在腫瘤發(fā)展中的作用，以及對于癌癥轉(zhuǎn)移的影響。

Lgr5+干細胞

小腸上皮細胞層是哺乳動物機體的自我更新支持者，它的生命周期只有4-5天。結(jié)合其特征性的隱窩-絨毛結(jié)構(gòu)，這一上皮細胞成為了研究哺乳動物干細胞的選擇模型。腸隱窩兩種干細胞群（一種快速循環(huán)，一種靜止）的功能及相互關(guān)系一直是引起注意且存在爭議的一個重要問題。

隱窩底的干細胞形成年輕上皮細胞后，在分化及離開隱窩前2天，這些上皮細胞會頻繁增殖。細胞隨后移動到絨毛側(cè)面處理營養(yǎng)物，最終在4-5天內(nèi)在絨毛頂端死亡。同樣來源于干細胞的潘氏細胞（Paneth cell）卻能在隱窩底存留1-2個月，被認(rèn)為在那里維持了干細胞更新，及保護對抗細菌。

十多年前，科學(xué)家們定義了隱窩干細胞兩種選擇性的身份。一方面，有人認(rèn)為，擠在潘氏細胞之間的小增殖細胞是隱窩干細胞。后來，蛋白質(zhì)Lgr5被確定為是這些細胞的一種靈敏標(biāo)記物，提供了它們體內(nèi)“干性”（ stemness）的證據(jù)。隨后，單一表達Lgr5(Lgr5+)的細胞被證實在體外形成了不斷擴大的、可移植的“微型腸”。另一方面，研究人員在潘氏細胞上方+4位點直接標(biāo)記出了DNA標(biāo)記滯留細胞(LRCs)。隨后他們報道了靜態(tài)“+4 LRCs”的一些分子標(biāo)記物，其中包括Bmi1蛋白。

令人驚訝的研究結(jié)果

在最新研究中，Genentech公司的Frederic J. de Sauvage等人發(fā)現(xiàn)在結(jié)腸癌中，原發(fā)性腫瘤細胞生長并不需要Lgr5+腫瘤干細胞，這是因為后者具有可塑性。研究人員去除了Lgr5+干細胞之后，并沒有觀察到預(yù)期中的退化現(xiàn)象。相反，Lgr5-細胞維持了腫瘤生長。但是研究人員也發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞在肝臟中的轉(zhuǎn)移擴散和生長受到了很大限制，這表明Lgr5+腫瘤干細胞對這一過程是不可或缺的，因此或許可以成為應(yīng)對癌癥轉(zhuǎn)移的一個靶點。

Sauvage研究組此前構(gòu)建了能在Lgr5+干細胞中表達白喉毒素受體的轉(zhuǎn)基因小鼠，同時也加入了一個能用于顯微觀察細胞的熒光蛋白。當(dāng)讓這些動物接觸白喉毒素時，就會特異性破壞Lgr5+細胞。由此利用來自這些小鼠的細胞，研究人員建立了稱為的體外腸細胞群，并利用基因組編輯技術(shù)，將大腸癌發(fā)展過程中所需的幾種突變引入到了細胞里。

研究人員將帶有突變的到了小鼠中，這樣細胞形成腫瘤，在用白喉毒素處理后，這些小鼠中Lgr5+細胞長期被剔除了。然而他們發(fā)現(xiàn)Lgr5+細胞的破壞并沒有使腫瘤縮小，腫瘤依然保持著之前的大小。這表明一些非Lgr5表達細胞可能可以補償Lgr5 +細胞的損失，來維持腫瘤大小。

此外，當(dāng)研究人員停止使用白喉毒素，Lgr5+細胞迅速再次出現(xiàn)，腫瘤生長速度與未用白喉毒素治療的對照腫瘤移植中中立的生長速度并沒有出現(xiàn)多少差別（見下圖）。與對照相比，來自Lgr5+剔除后腫瘤的癌細胞出現(xiàn)了Myc下游靶標(biāo)的增加（Myc是一種可以驅(qū)動細胞周期進程的蛋白質(zhì)），而這可能是由于Lgr5 +細胞缺失情況下，癌細胞的代償性生長。

研究證明，Lgr5+細胞并不是腫瘤維持所必要的，這一結(jié)果無疑令人感到驚訝。不過研究也表明這能增加腸道中細胞可塑性，也就是細胞從一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的能力，在腸道中，是指在再生，以及腫瘤起始階段，通過去分化從腸上皮細胞逆轉(zhuǎn)變成干細胞的能力。

研究表明干性（具有能夠自我更新和分化的干細胞特性）是癌轉(zhuǎn)移的先決條件，癌轉(zhuǎn)移一般認(rèn)為是腫瘤細胞從腫瘤形成的主要部位遷移到遠處的腫瘤的過程。

在這項研究中，當(dāng)研究人員將腫瘤形成的組織細胞移植到小鼠結(jié)腸中時，發(fā)現(xiàn)發(fā)生了轉(zhuǎn)移，并在肝臟中形成腫瘤。然而如果用白喉毒素治療小鼠，轉(zhuǎn)移性肝腫瘤顯著減少，這表明Lgr5+細胞參與了癌轉(zhuǎn)移。而且更加令人驚訝的是，研究人員發(fā)現(xiàn)已出現(xiàn)肝轉(zhuǎn)移的細胞，如果缺失Lgr5+細胞，就會導(dǎo)致這些腫瘤收縮，當(dāng)停止白喉毒素治療時，這些轉(zhuǎn)移也沒有再次開始生長。

這些研究結(jié)果引發(fā)了對一種癌癥干細胞模型的質(zhì)疑，單向?qū)哟文Ｐ停锿ㄗg）。干細胞通常被認(rèn)為僅占細胞群體的一小部分，然而，考慮到在研究中發(fā)現(xiàn)的腫瘤Lgr5 +細胞數(shù)量相對較高，因此可能有另外一種解釋：結(jié)腸癌Lgr5+細胞不具有相同的干細胞特征，因為它用于支持組織平衡。

但是，鑒于之前的細胞譜系跟蹤實驗（證實了Lgr5+細胞的干細胞特性），并且腫瘤也能快速補充丟失的Lgr5+細胞，因此存在另外一種類型干細胞參與了癌癥和體內(nèi)平衡的可能性并不大。也許缺乏專門的干細胞群體可能是一個更合理的解釋，這也支持之前的一個觀點：干性應(yīng)該是細胞細胞生命期中任何時間可以獲得的屬性，與它的分化狀態(tài)無關(guān)。

另外一項研究提出的新問題

日本慶應(yīng)義塾大學(xué)的研究人員也發(fā)表論文，指出在人結(jié)腸癌中，LGR5+細胞的選擇性破壞會導(dǎo)致暫時腫瘤的消退，其它細胞則會出現(xiàn)補償性增殖。因此，必須確定負責(zé)Lgr5+細胞再出現(xiàn)的信號通路。Genentech的研究結(jié)果初步指出了Myc信號傳遞的作用，但是Lgr5+細胞丟失如何被腫瘤中的剩余細胞所發(fā)現(xiàn)，以及在缺失Lgr5+細胞時，哪些信號級聯(lián)也許會導(dǎo)致Myc激活，還并不清楚。此外，研究并沒有檢測Myc的抑制或丟失是否會阻止儲備干細胞池的運作，也沒有檢測Myc抑制是否可以在沒有Lgr5+細胞的情況下引起原發(fā)性腫瘤的消退。

目前，Myc藥理學(xué)抑制研究存在許多挑戰(zhàn)，因此鑒定其上游信號通路或其它必需途徑可能具有重要意義，研究指出剔除Lgr5 +細胞可能是一種針對肝轉(zhuǎn)移值得嘗試的新方法，未來也許會給我們帶來好消息。