表皮樣干細胞瘤化的發(fā)生和TGF-β1信號通路的關(guān)系以及極性相關(guān)分子的變化.pdf

1、表皮樣干細胞瘤化的發(fā)生和TGF-β1信號通路的關(guān)系以及極性相關(guān)分子的變化
　　 研究背景和目的
　　 近幾十年來，癌變的體細胞突變理論占據(jù)癌研究的主導地位，認為癌是體細胞突變積累的結(jié)果。盡管該理論取得眾多成果，但在這一理論指導下的腫瘤臨床治療并未能取得重大突破。最近研究表明，并不是所有的腫瘤細胞都有重建腫瘤的能力，只是具有干細胞特性的一小群細胞(即腫瘤干細胞)才能驅(qū)動腫瘤的發(fā)生、發(fā)展和復發(fā)。由于干細胞存活時間較長，可以積

2、累較多的突變，有更多的突變機會成為腫瘤干細胞，所以有研究者認為，在已明確有干細胞存在的皮膚、胰腺和結(jié)腸等組織中，都極有可能存在由各自干細胞經(jīng)突變轉(zhuǎn)化而來的腫瘤干細胞。目前已在白血病、乳腺癌、腦膠質(zhì)瘤、黑色素瘤和一些腫瘤細胞系中證實存在腫瘤干細胞。隨著對腫瘤干細胞研究的不斷深入，提出了腫瘤干細胞的學說，認為腫瘤是產(chǎn)生于積累多次突變的干細胞，這也和體細胞突變理論中的多次突變致癌相一致。
　　 干細胞在機體組織中的居住環(huán)境即壁龕(ni

3、che)，在正常干細胞的維持及功能上發(fā)揮著關(guān)鍵作用。干細胞只有發(fā)生突變后才可能出現(xiàn)表型明顯的變化，根據(jù)腫瘤干細胞學說，這個過程可解釋為：首先壁龕中突變干細胞克隆擴增，亦即瘤前演進，然后逃離所在的壁龕形成顯微鏡下可見的斑塊甚至更大的區(qū)域。伴隨著此過程，細胞微環(huán)境的改變、致癌劑等可使干細胞獲得額外突變，從而促使早期致瘤的演進。比如，結(jié)腸癌的發(fā)生被認為至少要經(jīng)歷五個過程，亦即瘤性克隆性斑塊(patches)，增生(hyperplasia)，原

4、位癌(carcinoma in situ)，侵襲癌(invasive carcinoma)和轉(zhuǎn)移癌(metastatic carcinoma)。
　　 最近腫瘤微環(huán)境的作用受到了越來越多的關(guān)注。就像干細胞壁龕在正常干細胞的維持及功能上發(fā)揮著關(guān)鍵的作用一樣，瘤前及惡性細胞的微環(huán)境在腫瘤發(fā)生及演進過程中也起著重要作用。即腫瘤微環(huán)境具有兩面性：一些情況下，它作為腫瘤促進者加強惡性上皮表型的影響，另外，可規(guī)范化上皮腫瘤細胞的表型(雖然基

5、因型改變)。腫瘤干細胞具有和正常干細胞壁龕類似的微環(huán)境，正處于轉(zhuǎn)化的細胞及其基質(zhì)環(huán)境的表觀遺傳的相互作用可能也反映了兩者間正常交流的失常。在這個過程中，異常的基質(zhì)可促進轉(zhuǎn)化的細胞生長和發(fā)生，同時上皮細胞也可促使異?；|(zhì)的發(fā)生。例如，正常的人前列腺上皮細胞系BPH-1移植到帶有人前列腺癌相關(guān)的成纖維細胞(CAFs)的裸鼠上時，不能形成腫瘤，而當SV40端粒永生化人前列腺上皮細胞系BPH-1移植到裸鼠時，較大的腫瘤就能形成。同時具有代表性的

6、例子如，干細胞和黑色素瘤細胞間的相互作用也受到了大家的關(guān)注。兩種細胞間可在分泌的可溶性細胞因子或者胞外基質(zhì)的作用下，通過細胞間的直接接觸、自分泌因子和旁分泌因子進行雙向的微環(huán)境信息交流。Postovit及其同事用創(chuàng)新的三維細胞培養(yǎng)模型研究了胚胎干細胞的微環(huán)境對黑色素瘤細胞的表觀調(diào)控的作用，發(fā)現(xiàn)胚胎干細胞的微環(huán)境可轉(zhuǎn)分化黑色素瘤細胞為黑色素樣細胞。進一步研究這個模型表明，即侵襲性黑色素瘤的基質(zhì)環(huán)境可誘導正常黑色素細胞轉(zhuǎn)化為具有血管擬態(tài)生成

7、的黑色素瘤樣細胞。這些研究表明胚胎微環(huán)境對腫瘤細胞的表型特性有重要的作用，但是腫瘤微環(huán)境對正常細胞的影響還尚未充分探究。
　　 在本研究中我們建立了體外誘導表皮樣干細胞惡性轉(zhuǎn)化的共培養(yǎng)模型，運用了腫瘤發(fā)生的兩步法，即首先用腫瘤啟動劑DMBA處理表皮樣干細胞然后再經(jīng)黑色素瘤細胞誘導的方法。研究發(fā)現(xiàn)表皮樣干細胞經(jīng)兩步誘導后，體外不但發(fā)生了表皮向間質(zhì)樣細胞的轉(zhuǎn)型(epithelial-mesenchymal transition，EM

8、T)而且具有了腫瘤細胞的相關(guān)生物學特性，體內(nèi)可致裸鼠黑色素瘤，這為腫瘤微環(huán)境可以造成干細胞自我更新能力的失控提供了一定的依據(jù)。隨后進一步探討了表皮樣干細胞發(fā)生瘤化時TGF-β信號通路及其下游分子p-Smad2和整合素alphaV(ITGAV)的關(guān)系，以探明腫瘤細胞對周圍干細胞的影響在腫瘤發(fā)生中的重要性及其分子機制，旨在了解腫瘤的病因并尋找有效方法將腫瘤扼殺在發(fā)生早期。最后，從細胞極性分子的變化入手，研究極性分子PAR3、Tiam1和p-

9、PKCζ在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用。
　　 第一部分黑色素瘤細胞體外誘導人胚表皮樣干細胞瘤化模型的建立。
　　 第二部分表皮樣干細胞瘤化的發(fā)生和整合素aV介導的TGF-β1信號通路。
　　 第三部分表皮樣干細胞瘤化的發(fā)生和極性相關(guān)分子PAR3、Tiaml和p-PKCζ。
　　 創(chuàng)新點與結(jié)論：
　　 首先成功建立了體外誘導hEpSCs發(fā)生表皮向間質(zhì)樣細胞的轉(zhuǎn)型及惡性轉(zhuǎn)化的共培養(yǎng)模型，這為干細胞在腫瘤微環(huán)

10、境中自我更新和分化能力失控提供了一定的依據(jù)。
　　 然后借助于干細胞瘤化的模型，研究干細胞與腫瘤發(fā)生之間的關(guān)系及機制，這也是本課題的創(chuàng)新點之一。研究發(fā)現(xiàn)，干細胞的瘤化是通過整合素alpha V介導的TGF-β1信號通路激活的機制，這提示整合素alpha V是致瘤的關(guān)鍵分子，為腫瘤的靶點治療提供了有力證據(jù)。
　　 最后，從細胞極性分子的變化入手，研究極性分子在腫瘤發(fā)生發(fā)展中的作用，這是課題的另一創(chuàng)新點。結(jié)果表明極性形成相關(guān)