我国学者在乳腺癌干细胞与小分子RNA研究方面取得重要进展

    国家杰出青年科学基金（30525022）等项目资助下，我国中山大学附属第二医院宋尔卫博士领导的课题组对调控乳腺癌干细胞特性的小分子RNA的功能研究，目前取得长足进展，其题目为“Let-7 调节乳腺癌细胞自我更新和成瘤性”的论文在2007年12月14日的生命科学国际权威杂志——“Cell”（影响因子29）杂志上以article形式发表该项以宋尔卫课题组在国内工作为主的研究，首次提出低剂量的化疗压力可以富集乳腺癌干细胞，为乳腺癌干细胞的研究奠定了一个良好的模型；同时采用芯片技术以及各种分子生物学技术，阐明了小分子RNA（Let-7）对乳腺癌肿瘤干细胞“干性”的分子调控机制，为其分子靶向治疗奠定了基础，是肿瘤基础理论领域的重要突破。

    肿瘤干细胞学说是一门新近发展起来的理论，该学说认为肿瘤组织中的癌细胞的生物学特性不尽相同，即肿瘤组织内的细胞本身具有异质性，其中有一小群细胞数目极其稀少，分化缓慢，但其成瘤能力较强， 多具有与干细胞相似的自我更新能力和一定的分化潜能，并表达某些正常干细胞相同的细胞标记蛋白。因此，这些数目极少但具有很强肿瘤形成能力的细胞被学者称为癌干细胞（Cancer Stem Cells，CSCs）或肿瘤起源（驱动、发生）细胞（tumor-initiating cells， T-IC）；这些T-IC逐渐快速分化形成早期前体细胞（early precoursor cells， EPC）和分化的肿瘤细胞。目前研究认为只有少数T-IC进入细胞周期，而多数T-IC处于静止状态，故T-IC对常规的化疗药物并不敏感。因此，现有的物理、化学药物治疗手段所针对的是大多数的肿瘤细胞，对肿瘤中少数的T-IC无法达到最有效的杀灭效果，不能防止恶性肿瘤的复发及转移，而肿瘤的复发与转移是患者死亡的主要原因。 T-IC被认为是肿瘤发生、发展与维持的基础，与肿瘤的复发、转移和对治疗的抵抗有关。对肿瘤干细胞的研究是肿瘤基础研究领域的热点之一，从T-IC角度研究抗肿瘤的真正靶标、针对肿瘤细胞群的生物学特性制订治疗方案具有重要意义。

    到目前为止，学者们已成功的从造血系统恶性肿瘤、脑肿瘤、乳腺癌、前列腺癌、肝癌、胰腺癌和结肠癌等肿瘤中分离鉴定了T-IC.国家自然科学基金委自2002年开始资助有关肿瘤干细胞的课题，据不完全统计共资助62项，其中资助以胶质瘤为代表的脑肿瘤干细胞研究最多，共20项，白血病和乳腺癌各6项，肝癌5项，此外对胃癌、胰腺癌、食管癌、口腔癌、肾癌等泌尿系肿瘤、皮肤癌、肺癌、鼻咽癌等相关研究也有资助。说明我国该方面的研究已经起步，期望近期能有较好的进展。

    虽然有关T-IC的研究发展迅速，但是这一新兴的研究领域尚有许多有待解决的问题。首先是肿瘤干细胞研究的瓶颈问题，即如何筛选和富集肿瘤干细胞，更重要的是如何阐明调控肿瘤干细胞起源和特性的分子调控机制，及其与肿瘤复发、转移和耐药的关系，并在这些理论研究的基础上，研发靶向肿瘤干细胞治疗恶性肿瘤的新方法，研究针对肿瘤细胞群的生物学特性制订治疗方案。

    为探讨抗肿瘤化学治疗是否能富集乳腺癌干细胞，宋尔卫课题组首先从临床病人的组织标本入手，证实接受化疗的原代乳腺癌标本所分离的肿瘤细胞的自我更新能力显著高于未化疗的乳腺癌患者组，其形成球囊的能力差异是14倍，从乳腺癌接受化疗患者中分离的肿瘤细胞74%为乳腺T-IC（CD44+CD24-/low），而未接受治疗的乳腺癌患者中分离的只有9%为乳腺T-IC； 课题组进一步对7例乳腺癌病人化疗前后活检组织自身对照研究，也证实了上述结果；对一例2－6年前接受化疗的乳腺癌患者近期肺转移的组织标本研究，其CD44+CD24-/low 的乳腺T-IC也大量增加，达31%.

    在临床标本的体外研究的基础上，该课题组进一步进行动物的体内试验研究。他们将乳腺癌SKBR3细胞株种植于免疫缺陷的NOD/SCID 鼠脂肪垫，形成乳腺癌肿瘤移植模型，同时给予低剂量化疗压力，将形成的移植瘤细胞再次移植到NOD/SCID 鼠，并给予化疗，如此反复，结果认为第三次传代形成的移植瘤细胞（SK-3rd）传代力、成瘤（100倍的差异）和侵袭转移能力较强，约16%的SK-3rd细胞具有T-IC的所有特征，如球囊形成（mammosphere formation）增加、多潜能分化、化疗抵抗和乳腺癌干细胞的表型特征（OCT4+CD44+CD24-lin-），筛选出富集乳腺癌干细胞的细胞株模型。该研究表明，乳腺癌传代细胞系的体内化疗压力富集了T-IC.

    小分子RNA（miRNA）是一种大小约21－25碱基的单链小分子RNA，自1993年第一个miRNA被发现以来，现在已经鉴别出200余个miRNAs，miRNA与组织器官发育及干细胞增调控调殖的研究已经成为国际热点。有研究表明miRNA具有调节肿瘤发展，其表达的水平可以作为肿瘤分期、分型和预后的指标。宋尔卫博士领导的课题组将其建立的富集了T-IC的模型，与miRNA的研究联系起来，利用其获得的较多自我更新细胞，比较乳腺癌中不同细胞、亚群间miRNA 表达谱与其体外分化潜能的关系，结果显示，与其他表达差异的miRNA相比，let-7家族所有成员在肿瘤干细胞中的表达下降或缺失最明显，且排除了化疗对let-7表达的影响；进一步对let-7的功能研究表明 let7 miRNA 通过抑制转录抑制Ras癌基因和HMGA2表达，这种let7的低表达，在维持乳腺癌干细胞的“干性”及成瘤性上起了至关重要的作用，有let7表达的肿瘤转移潜能下降。

    虽然有关肿瘤干细胞的学说目前仍存在争议，但通过宋尔卫课题组的该项目源于临床化疗病人标本的体外研究，到进一步的动物体内深入的机理和功能研究，不仅可以从基础研究方面提供很好的模型，化疗富集T-IC的结果对其他肿瘤的研究有普遍意义；而且有关let7及其他miRNA表达差异的研究结果有助于了解调节肿瘤发生、分化、增殖、侵袭、转移、凋亡和放疗化疗抵抗的确切机制，有助于涉及以let7为代表的靶向药物的研发，乳腺癌肿瘤中let7的表达水平对判断预后和对化疗的敏感程度有重要临床意义。相信该课题组和国内外该领域的科学家一样，将继续深入探讨肿瘤发生发展的关键问题，争取在不远的将来在肿瘤基础理论和向临床的转化应用方面有所突破，提高肿瘤的诊疗水平，造福人类。