时间:2023-05-29 17:40:38
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇胶质母细胞瘤,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
effect and antitumor mechanism of f90 on glioblastoma cells
liu fangjun1, gui songbai2, sun zelin1, et al.
1. beijing neurosurgical institute, beijing 100050, china; 2. department of neurosurgery, beijing tiantan hospital,
capital university of medical sciences, beijing 100050, china
abstract: objective to investigate the antitumor effects and antitumor mechanism of f90, a kind of inhibitor of epidermal growth factor receptor (egfr) on glioblastoma (gbm) cells. methods antitumor activity of f90 was detected by mtt assay. the antitumor mechanism was investigated by flow cytometry and western blot assay. results u251 and shg-44 cells were inhibited by f90 in a dose-dependent manner in vitro. the 50% inhibitory concentration (ic50) of them was 5.8±1.3 and 5.1±1.2 μmol/l, respectively. f90 inhibited phosphorylation of egfr and downstream signaling proteins of mitogen-activated protein kinase (mapk) pathway, up-regulated p53 protein and down- regulated bcl-2 protein, induced cell apoptosis confirmed by flow cytometry. conclusion f90 is effective for growth inhibition of some gbm cells in vitro and has a similar effect to iressa, therefore may be a novel potent agent for gbm.
key words: glioblastoma; receptor, epidermal growth factor; 在高度恶性的胶质瘤,尤其是胶质母细胞瘤 (gbm) 中经常能见到表皮生长因子受体 (egfr) 的过表达[1]。由英国阿斯利康研发的 iressa (gefitinib,zd1839) 是一种选择性的egfr酪氨酸激酶抑制剂,在体外对高表达egfr或转染egfr基因的gbm有抑制生长及抗侵袭作用[2]。f90是中国医学科学院药物研究所自主研制开发的一种iressa前药,在体外经脂酶孵育或体内经胃酸作用后可以转化为有活性的iressa,已经申请了中国专利与国际专利。本实验旨在观察f90对gbm细胞的抑制作用及其机制。
1 对象与方法
1.1 药品与试剂 f90由中国医学科学院药物研究所化学合成室提供,经脂酶孵育24 h后用于体外实验,对照药物iressa购自英国阿斯利康公司。两种药物均采用二甲基亚砜 (dmso) 配制,对照组加入相同剂量的dmso (浓度不超过0.1%)。一抗购自美国santa cruz公司,辣根过氧化物酶标记的二抗购自美国promega公司。
1.2 细胞株 人gbm细胞株shg-44、tj899和tj905由中国医学科学院药物研究所药理室惠赠,bt325和u251由北京市神经外科研究所细胞室提供。均采用含10%胎牛血清 (fbs)、100 u/ml青霉素和100 mg/ml链霉素的dmem培养基,0.25% 胰酶-乙二胺四乙酸 (edta) 消化,在含5% co2的37 ℃培养箱中培养传代。
1.3 mtt法测定肿瘤细胞存活率 按 1 000个细胞/孔接种于96孔板,次日加含不同浓度药物及相应溶剂对照的新鲜培养基,每组设3个平行孔,培养96 h后,每孔加用无血清培养基新鲜配制的5 g/l mtt 100 μl,继续培养4 h,然后每孔加200 μl dmso溶解甲臜颗粒,振荡混匀后,mk3型酶标仪 (labsystems,dragon,finland) 测定光密度值 (od),参考波长450 nm,检测波长570 nm;抑制率 (%) = (给药组od值-对照组od值) /对照组od值 × 100%。半数抑制浓度 (ic50) 由线性方程计算,通过药物浓度对生长抑制率的回归曲线进行推算。
1.4 流式细胞术检测细胞凋亡 不同浓度化合物 (iressa 5 μmol/l,f90 2.5、5 和10 μmol/l)作用u251细胞48 h后,收集贴壁细胞,用预冷pbs洗2次,按1 ∶ 1 ∶ 50 比例将annexin v-异硫氰荧光素 (fitc)、碘化丙啶 (pi) 和4-羟乙基哌氰乙磺酸 (hepes) 缓冲液配成annexin v-fitc/ pi染液。每100 μl 染液重悬1 × 105个细胞,室温下孵育15 min后加入1 ml hepes缓冲液混匀上机。以激发波长488 nm,发射波长 525、575 nm分别检测fitc 和pi 荧光。每样本收集10 000个细胞荧光信号。
1.5 western blot杂交分析蛋白表达 将不同浓度化合物 (iressa 5 μmol/l,f90 2.5,5 和10 μmol/l) 作用u251细胞48 h后,收集贴壁的细胞,从3 × 106个细胞中提取蛋白质,裂解液裂解细胞。采用bradford法计算蛋白质含量,然后用细胞裂解液将各样品调至相同浓度,取各组蛋白质样品120 μg,上样30 μl,经8%和10% 十二烷基硫酸钠 (sds)-page电泳后,用半干法转膜,加入稀释的一抗,常温孵育2 h或4 ℃过夜,洗膜3遍,加入相应的二抗,常温孵育2 h或4 ℃过夜,洗膜后,用增强化学发光法 (ecl plus,amersham pharmacia biotech,usa) 显影并采集图像。
1.6 统计分析 所有试验均重复3遍,结果用x ± s表示,western blot结果用image j软件测条带灰度值进行半定量分析,采用spss 12.0软件进行t检验,以p <0.05为差异有统计学意义。
2 结 果
2.1 f90对gbm细胞的生长抑制作用 (表 1) mtt结果显示:f90对u251、shg-44细胞有显著的生长抑制作用,ic50值分别为 (5.8 ± 1.3) 和 (5.1 ± 1.2) μmol/l;且呈剂量依赖性,在剂量为12.5 μmol/l时能显著抑制肿瘤细胞的生长,当达到25 μmol/l时抑制率接近100%;对tj899和tj905细胞有一定的抑制作用;对bt325细胞则需高剂量才能呈现抑制作用。
2.2 f90诱导u251细胞凋亡 (图 1) 不同浓度的药物作用细胞48 h后,用流式细胞仪检测,annexin v-pi染色,将早期凋亡细胞与晚期凋亡细胞区分。与对照组相比,随着药物剂量的增加,凋亡细胞的数目逐渐增加;与阳性药物iressa相比,f90与其效果相似,在浓度为5 μmol/l时即能显著诱导细胞凋亡。
2.3 western blot结果 (图 2,表 2) 由于iressa选择性作用于磷酸化的egfr,f90是iressa的前药,因此,我们主要检测u251细胞磷酸化的egfr及其丝裂原活化的蛋白激酶 (mapk) 通路下游蛋白的关键蛋白。f90对磷酸化egfr、细胞外信号调节激酶1 (erk1)、p38和c-jun氨基末端激酶 (jnk) 蛋白表达有下调作用,且随着剂量的加大,抑制作用更加明显。药物下调bcl-2蛋白的表达,上调p53蛋白的表达,且与剂量有一定的相关性。同剂量的f90与iressa效果相似。
3 讨 论
大约40%~50%的gbm高表达egfr[3],这与gbm病人的预后不良,短时间内复发,对化疗、放疗抵抗等有关[4]。因此,阻断依赖egfr的信号传导通路即可阻止肿瘤的生长,而egfr阻断剂 (包括单克隆抗体、小分子酪氨酸激酶抑制剂) 作为肿瘤治疗的方法已成功应用于临床[5]。
本研究mtt结果表明:f90与iressa具有相似的作用,只是对某些gbm细胞的生长有较好的抑制作用,且呈一定的剂量依赖性,其原因及机制有待于进一步研究。
本研究选用了对两种药物均敏感的u251细胞来探讨其作用机制。细胞凋亡是抗肿瘤作用的重要机制之一,抗凋亡蛋白bcl-2和促凋亡蛋白p53在细胞凋亡的过程中起着关键的作用[6]。黄海燕等[7]曾报告过125i在体内及体外有诱导shg-44细胞凋亡的作用,主要机制可能与抑制bcl-2蛋白的表达、上调p53蛋白的表达有关。本研究western blot也显示了类似的结果,说明f90诱导细胞凋亡主要通过下调bcl-2蛋白、上调p53蛋白而发挥作用。
egfr重要的下游通路是mapk通路,而erk、jnk和p38是这条通路的下游信号蛋白[8]。mapk通路与胶质瘤生长及病人预后不良有着密切的关系,与正常组织相比,瘤组织中mapk的表达明显升高[9]。本研究结果显示:f90在体外作用于u251细胞48 h后,可以抑制磷酸化egfr的表达,同时下调下游磷酸化erk1、jnk和p38蛋白的表达,说明egfr-mapk信号传导通路受到了抑制。这种下调可能是f90体外抑制u251细胞生长的主要原因。因此,我们推断:f90抑制u251细胞生长的机制可能是通过直接阻止egfr的磷酸化,从而阻断了mapk下游通路的信号传导。
总之,本研究结果表明:f90有希望成为用于治疗高表达egfr的gbm病人的新药。
【参考文献】
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【关键词】 致命 脑瘤
北卡罗来纳大学教堂山分校(UNC)医学院的研究人员发现了一种化合物可在修饰后用于治疗一种最致命的癌症,并发现一个特殊的基因突变如何导致肿瘤生长。
这些发现和潜在疗法适用于一种称为继发性多形性胶质母细胞瘤(GBM)的治疗。继发性多形性胶质母细胞瘤在恶性脑胶质瘤中占很大部分。
这项研究的报道发表于最近出版的Science杂志上。在肿瘤细胞实验中,研究者通过补充α酮戊二酸(αKG)逆转一个异柠檬酸脱氢酶1基因(IDH1)形成的效应。
“IDH1基因突变后,αKG浓度降低,又通过增加向肿瘤细胞供应营养物和氧导致肿瘤发生。向肿瘤细胞加入αKG后,由IDH1突变造成的效应被逆转。” William R. Kenan Jr.教席生物化学和生物物理学杰出教授、UNC Lineberger综合癌症中心的成员熊跃博士表示:“如果科学家可以把αKG开发成临床药物,可能有潜力用于治疗发生这种特定基因突变的脑瘤患者。αKG化合物已经存在,唯一需要的是把它修饰成可供临床使用的药物,这可能节省很多时间。”
熊跃是该论文通讯作者之一,另一位通讯作者是加州大学圣迭戈分校的药理学教授管坤良博士。这些发现和潜在疗法适用于大多数继发性多形性胶质母细胞瘤,而非原发性多形性胶质母细胞瘤。约有75%的继发性多形性胶质母细胞瘤IDH1基因有突变,而原发性多形性胶质母细胞瘤中这种突变仅占5%。即便这两种多形性胶质母细胞瘤最后结果相似,但这两种肿瘤的发展方式截然不同,医生需要使用不同疗法。该论文的第一作者为复旦大学赵世民博士。
熊跃和管坤良帮助建立了复旦大学生物医学研究院分子细胞生物研究室,指导那里的研究生和项目研究。
熊跃和同事正在对IDH1突变的其他效应进行深入研究,正在开发一种继发性多形性胶质母细胞瘤小鼠模型,用于测试这种潜在疗法。
该项研究得到国立健康研究院(NIH)、中国教育部、国家重点发展项目、中国国家863项目、中国国家自然科学基金委员会以及上海市基础研究重点项目的资助。
摘 要:目的:总结用球囊法甲氨喋呤(MTX)与32磷(32P)对脑肿瘤切除后局部内化疗与内放疗的疗效进行评价。方法:通过用MTX与32P对术后不同部位,不同病理类型的肿瘤化疗与放疗进行随访,以评估疗效。结果:本组45例不同部位、不同病理类型肿瘤的病人进行内化疗与放疗治疗后的MRI及CT追踪复查6~12个月,肿瘤复发7例,均为胶质母细胞瘤,胶质瘤Ⅰ、Ⅱ级、转移瘤、生殖细胞瘤均无复发,有效率为60.3%。结论:由于脑肿瘤的病变部位及病理类型不同,其治疗的结果不同。对脑胶质瘤Ⅰ、Ⅱ级、转移瘤、生殖细胞瘤局部化疗、放疗效果好,对胶质母细胞瘤效果差。本人认为此方法简单,效果确定,联合治疗较术后单纯放疗效果好。
关键词: 球囊法; 甲氨喋呤内化疗; 32磷内放疗
Balloon MTX Internal Chemotherapy and 32P Internal Radiotherapy of Brain Tumor
Abstract: Objective: To study and evaluate the efficacy of treatment of post-operative brain tumors with balloon MTX local internal chemotherapy and 32P internal radiotherapy. Method: To evaluate the clinical effects by follow-up on MTX chemotherapy and 32P radiotherapy of brain tumors of different part and pathological type. Result: 45 patients with brain tumors of different part and pathological type have been followed up by CT and /or MRI from 6 to 12 months.Seven patients with glioblastoma have tumors relapsing.Glioma(primary or secondary),metastatic tumors and germinoma didn’t recur.The effectiveness was 60.3%. Conclusion: Efficacy is different with the tumors of different part and pathological type.Local chemotherapy and radiotherapy are prominently effective for the treatment of glioma(primary or secondary),metastatic tumors and germinoma.But they are not effective for glioblastoma.I think this method is easy and the result is remarkable.The therapeutic effects against glioma,metastatic tumors and germinoma could be enhanced if the chemotherapy combined with radiotherapy.
Key words: Balloon; MTX internal chemotherapy; 32P internal radiotherapy
我院自1998年至2001年6月对45例颅内肿瘤采用球囊法甲氨喋呤内化疗与32磷内放疗治疗,取得较满意的效果,现总结报道如下:
1 资料与方法
1.1 一般资料:本组男33例,女12例,年龄7~78岁,平均年龄41.8岁。
1.2 病变部位:额顶部10例、颞顶部10例、额叶10例、基底节区5例、松果体区3例、小脑半球7例。
1.3 病理类型:45例肿瘤中胶质瘤Ⅰ级10例,Ⅱ级13例,胶质母细胞瘤7例,转移瘤9例,生殖细胞瘤6例。
1.4 治疗方法:肿瘤切除后,在距骨窗边缘2.5cm处,对称钻2个2×2cm的骨孔,将容纳9毫居里32P球囊放入瘤腔,再将化疗注药泵末端的硅胶管放入瘤腔内,将两个注药泵固定在两个骨孔处,埋入头皮下,术后首次给MTX20mg、32P 9毫居里。以后每隔一周从头皮下的注药泵给MTX10mg、32P 3个月更换9毫居里,头皮上的注药泵一般为左化右放标记(两种形状的胶囊均为自行设计),一般化疗2个月为一疗程,放疗4次为一疗程。由于两个注药泵埋在头皮下,从头皮上可摸到隆起的泵,剪去头发,常规消毒,直接注射药物,由于注药泵底面有一层很薄的金属片,在穿刺过程中避免了将泵壁穿透药物注入头皮下,因为球囊及注药泵均为硅胶制作,一般不会出现排异反应。
2 结 果
术后经MRI及CT追踪复查6~12月,肿瘤复发7例,均为胶质母细胞瘤,胶质瘤Ⅰ、Ⅱ级、转移瘤、生殖细胞瘤均无复发,有效率60.3%。
3 讨 论
脑胶质瘤是神经外科的常见病之一,占整个颅内肿瘤的第一位,到目前为止,仍没有一种能预防肿瘤生长和根治的方法。自从Overton首次报道用32P治疗复发性神经胶质瘤后,国内外相继报告了32P内放疗和联合全身化疗或局部放疗[1,2]取得较好效果。32P纯β射线,组织穿透力为4mm,半衰期为14.2d。MTX为二氢叶酸的拮抗剂[3],是一种抗肿瘤代谢药物,能选择作用于DNA的合成期,抑制瘤细胞的再生,胶质瘤中DNA含量为正常人的2~8倍,含量越高肿瘤恶性程度越高。当32P注入后使射线治疗范围内的肿瘤得到大剂量的β射线照射,不但杀灭增殖期肿瘤细胞,也能使静止期瘤细胞杀灭。由于射线的穿透力差,作用范围有限,周围瘤细胞得不到有效治疗,而MTX注射后能渗透到瘤腔内,使处于增殖状态的瘤细胞被高浓度的MTX杀灭,因此32P与MTX联合应用有协同治疗作用。目前认为化疗药物直接进入瘤腔及局部放疗为最有效的给药途径,更解决了全身化疗药物难于通过血脑屏障的问题,增加了化疗药物在瘤腔的浓度,避免了化疗药物对全身系统的毒性反应,解决了脑胶质瘤术后外放疗引起的并发症,从而提高了病人的生存率及生活质量。
参考文献:
[1] TaasanV,ShapiroB,TarenJA,et al.32P therapy of cystic astrocytomas:technique and preliminary application[J]. Nucl Med,1985,26:1335.
随着高通量分子生物技术的完善,寻找胶质瘤确切的分子病因成为可能。在基因工程鼠模型制作过程中发现了多个癌基因和抑癌基因的敲除、转入或转染后发生了类似人类的恶性浸润性胶质瘤,但所谓的“癌前期变”的责任分子尚未明确。胶质瘤干细胞的研究成功和迅速发展为之开拓了新途径。胶质瘤干细胞、神经干细胞和正常胶质细胞三者间能否转化、转化条件的探索是当今研究的胶质瘤分子病因的新策略。在神经干细胞向胶质瘤干细胞演变过程中寻找上述的责任分子是研究者看好的新途径。
【关键词】 胶质瘤 胶质瘤干细胞 神经干细胞 分子病因
Molecular Etiology of Glioma
Abstract:With progress on techniques of high?鄄throughput molecular biological detection, it is possible now to pursue the precise molecular etiology of glioma. Malignant invasive gliomas like human counterpart have been obtained in genetic engineering mice models when knockout, knock?鄄in or transfected with several oncogenes or tumor suppressor genes. However, definite molecular pathways responsible for “pre?鄄cancer change” remain unclear. Successful studies on glioma stem cells and rapid progress on relevant investigation has provided new approaches on etiological study of glioma. Whether it would be transformable among glioma stem cells, neural stem cells and normal gliacells and on what condition transformation would happen, these questions form new strategies on glioma etiology study, especially for moleculars responsible of transformation from neural stem cells to glioma stem cells.
Key words:glioma; glioma stem cells; neural stem cells; molecular etiology
雄性原核中,然后转入假孕鼠输卵管,试图制作基因工程鼠肿瘤模型,遗憾的是在仔鼠中未发生胶质瘤。直至1995年,Andrew Danks用星形细胞特有的骨架蛋白(GFAP)基因和抑制p53抑癌基因蛋白活性的SV40 Tag基因联合导入受精卵雄性原核制作成功的基因工程鼠,产生了低恶性星形细胞瘤,但SV40是病毒基因,并不是人源基因。进入21世纪,研究者用多种基因修饰的方法制作胶质瘤发生的分子模型获得成功,提示胶质瘤分子病因研究进入了新时代。
1 基因工程鼠与胶质瘤分子病因
近几年,采用基因转染、基因敲除等方法已经建立了一批胶质瘤基因工程鼠。实验发现,①Ras、V?鄄Src、Rb和SV40与星形细胞瘤发生有关:把一个含有GFAP启动子及V12H?鄄Ras的基因转入鼠胚胎细胞后能发展成星形细胞瘤[2]。也有用GFAP调控元件控制下的V?鄄Src激酶制作而成[3]。还有通过Rb家族蛋白质特定性灭活制作的[4]。转染的SV40 T抗原能抑制p53也能产生星形细胞瘤。②PDGFR,RCAS/tv?鄄a,INK4a?鄄Arf与少突胶质细胞瘤发生有关:采用RCAS/tv?鄄a转基因系统,如果转到的是GFAP高表达的成熟细胞中,约40%的鼠产生少突细胞瘤或混合型少突细胞瘤;若把tv?鄄a转基因鼠与缺少INK4a?鄄Arf基因位点的次级鼠杂交繁殖则能增加间变性少突胶质瘤的发生率。也有在超声成像指引下直接把荷有PDGF?鄄B基因的MMLV载体注入胚胎鼠脑内,产生多种类型肿瘤,其中少数的是少突细胞瘤,多数的是胶母细胞瘤[5]。③Ras、Akt、Nf1、Cis与多形性胶质母细胞瘤发生有关:把Ras和Akt联合转入Ntv?鄄a转基因小鼠可诱导产生胶质母细胞瘤,而仅把其中之一注入就没有见到肿瘤形成[6],若两者同时转入带有失活等位基因INK4a?鄄ARF的Ntv?鄄a小鼠则能加速胶质母细胞瘤的形成。也有用p53敲除鼠和Nf1以及Cis杂合子敲除鼠而产生Nf1和p53双沉默鼠模型[7],可产生星形细胞瘤或胶质母细胞瘤。④Ptch、SHH、p53和Rb与髓母细胞瘤发生有关:用Ptch敲除方法制作的Ptch+/?鄄鼠在12个月内形成髓母细胞瘤的发生率为14%~19%[8],若再与p53缺陷鼠,其后代的髓母细胞瘤发生率上升到95%[9]。也有用带有逆转录病毒载体的SHH在超声成像系统指引下直接注入胎鼠小脑制作髓母细胞瘤模型获得高发生率者[10]。联合敲除小脑外颗粒细胞层中的神经祖细胞的p53和Rb也能产生髓母细胞瘤[11]。
2 从胶质瘤起源细胞中找分子病因
研究胶质瘤的分子病因,其起源细胞存在争论。回顾历史,早在上个世纪20年代Bailey和Cushing提出瘤的起源细胞来自其同名的正常细胞,理由是在显微镜下观察到星形细胞瘤的形态象星形细胞,少突胶质瘤的细胞形态象少突胶质细胞等。当这些肿瘤变得更加恶性时,细胞形态象其低分化的前体细胞,因此把恶性星形细胞瘤称为星形母细胞瘤。到了上个世纪下半叶,通过电子显微镜观察和免疫组化(GFAP)证实,星形细胞瘤由体现星形细胞分化特征的细胞组成。我们在先前的胶质瘤细胞诱导分化实验中[12],也见到了瘤细胞由双极(梭形)向多极(星形)方向分化,成熟星形细胞特有的标记蛋白(GFAP)的表达量也随之增加。鉴于此,胶质瘤是由正常的胶质细胞在特定的情况下转化而来的学说,几乎没有人怀疑过。其实Bailey和Cushing关于胶质瘤起源细胞学说,至少对神经节胶质细胞瘤和少突星形胶质瘤的细胞起源问题不能圆满解释。因为前者同时存在瘤性神经元和瘤性星形细胞,后者同时存在少突和星形两种瘤细胞。若用起源于其前体细胞或干细胞来解释,在理论上是成立的[13],因为神经干细胞可分化成神经元和胶质细胞,胶质祖细胞可分化成少突细胞和星形细胞。神经干细胞具有迁移性和多向分化特征,当受到“致癌”性刺激时,发生的分化既有正常细胞,又有瘤性细胞多向分化特征。这种理论推导,在后来的实验中得到了部分证实,如Holland[6],转导Ras、Akt、PDGF和Ink4a-等基因于胶质祖细胞的实验中,从获得的基因工程鼠肿瘤标本来看,无论在形态和浸润性等方面都非常象人的胶质瘤,而不象既往移植于裸小鼠,缺乏浸润特征的可移植性胶质瘤。
3 从肿瘤(干)细胞、神经干细胞和正常胶质细胞转化关系中寻找胶质瘤的分子病因
对一个胶质瘤患者来说,机体中存在胶质瘤(干)细胞(glioma sterm cells)、正常胶质细胞(normal gliocyte)和神经干细胞(neural stem cells),它们之间存在何种关系见图1,这是笔者在两年前提出的假设[14],根据最新进展加以修改成示意图。它们之间在特定条件下是可以转化的,其中实线箭头之间的转化已经得到公认,虚线箭头之间的转化已有实验得到部分证实,空心箭头之间尚未有人提出它们之间的相关性。从未来的分子水平研究前景来看,预计无论是顺时针还是逆时针方向均有可能发生转化,有的仅是其转化的分子条件不具备,所以看不到转化。例如神经干细胞向正常胶质细胞分化,在胚胎发育的研究中早已得到证实。而正常胶质细胞返回到神经干细胞,既往认为是不可能的,而现在已有实验证实,神经干细胞向正常胶质细胞分化的过程中,至少有部分阶段是可逆的[15,16]。又如,肿瘤细胞诱导分化的实验,可以将胶质瘤细胞返回至正常胶质细胞也有部分实验得到证实。我们早先的实验也看到了这种转化现象[17]。再往前追溯,上个世纪60年代,Pierce在鼠畸胎癌的实验中[18],发现癌细胞可以自发地向良性甚至是正常细胞方向分化。在临床上,偶然也能见到经病理证实的癌肿出现自发消退。神经干细胞向胶质瘤细胞转化的可能性虽然尚无直接证据,但作为一个推理已经受到了神经肿瘤学界的高度关注[6,14],特别是胶质瘤干细胞的研究迅速进展[19],已有充分证据证明,胶质瘤组织中存在类似于脑组织存在的具有多向分化潜能干细胞[20],胶质瘤干细胞是直接生成胶质瘤的细胞,由于它们之间存在许多相似性,已有人推测胶质瘤细胞由神经干细胞转化而来。然而胶质瘤细胞向神经干细胞转化,尚未见报道,但有许多迹象表明,两者之间存在着目前还无法说清楚的渊源关系。例如我们正研究的SHG?鄄44人脑胶质瘤细胞中存在着为数不多的CD133+和为数不少的Nestin+细胞,这与我们先前研究的人胚胎神经干细胞表达的CD133和Nestin蛋白的情况非常相似[21,22]。我们还在神经节细胞胶质瘤恶化和神经干细胞分化过程中用RT?鄄PCR方法检测到了共同调控分化基因CDC2[23]。还有曾一度作为神经干细胞的标志物Nestin在许多胶质瘤细胞系和实体瘤组织中表达[24],都能说明这一点。不仅如此,令人感兴趣的是脑内神经干细胞还有向胶质瘤迁移的特征,如Aboody等[25]将神经干细胞注入荷瘤鼠肿瘤局部,它最终能遍布整个肿瘤,并随肿瘤细胞一起向其它部位迁移;如果注入脑内远离肿瘤的部位,神经干细胞还会穿过正常脑组织向肿瘤迁移。因此,我们不妨作个推测,临床胶质瘤标本中有可能同时存在神经干细胞和肿瘤干细胞,至少是在肿瘤发生的早期是这样。正如前述,神经干细胞和肿瘤干细胞共同表达CD133和Nestin蛋白,它们之间的鉴别和是否可以转化,有待进一步研究证实。当然这种研究的难度大,风险性也高,但客观条件日趋成熟,如人类基因组草图已经完成,Gene Bank中收录的核酸序列高达1 700多万条,Swiss?鄄pro蛋白质数据库中收录蛋白质序列也有11万多条可供检索[26]。随着高通量基因检测手段不断完善[27],集分子生物学、数学和计算机科学为一体的生物信息学的产生和应用[28],即从高科技的发展速度来看,在不久的将来,从分子水平有可能阐明如图1所示的神经干细胞、正常胶质细胞、胶质瘤细胞三者之间的关系,胶质瘤的分子病因也就随之揭晓。
转贴于
4 小 结
研究胶质瘤的分子病因较消化系等其它肿瘤要难得多,原因是后者无论在临床上,还是在实验动物的研究上都可明确从正常细胞演变至癌前病变、原位癌、浸润和转移等各个阶段,而胶质细胞的“癌前”病变阶段很难确立,因为它在一般情况下较少增生,虽然在外伤和某些炎症等情况下可以发生反应性增生,但没有流行病学资料支持胶质瘤的发生与胶质细胞反应性增生有关。在已经制作成功的基因工程鼠脑胶质瘤模型中也没有见到胶质瘤的“癌前”变化,而一开始就是WHO分类属于Ⅱ级和Ⅱ级以上的恶性度高的胶质瘤。从目前的胶质瘤分子生物学研究成果来看,受上述条件限制,仅对胶质瘤发生后恶性进展的信号传导通路有所了解,而对胶质瘤发生阶段(无论是正常细胞恶变还是干细胞癌性激活)的分子信息知之甚少。从我们已经建立的胶质瘤细胞诱导分化和恶性进展两个基因谱来看,发育与分化基因的改变所占比例最高[29,30]。另一方面,若胶质瘤起源细胞正如上述的来自神经干细胞或胶质祖细胞[31],那也应与那些发育、分化基因改变高度相关。故有理由认为,从神经干细胞、突变神经干细胞和胶质瘤干细胞三者之间的分子遗传学差异,结合图1所示的转化是研究胶质瘤分子病因的新途径。
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关键词:颅内血管网状细胞瘤;肿瘤;磁共振成像
颅内血管网状细胞瘤由于其细胞与网状内皮细胞类似,也被称之为血管网状内皮细胞瘤,同时也被称之为血管母细胞瘤,属于一类良性肿瘤,一般单发,主要位于患者小脑半球[1]。通常认为胚胎早期胚层细胞形成原始血管期间出现障碍,导致残余胚胎血管上皮细胞产生肿瘤,此病存在遗传因素,男性患者比较多发,大概为女性患者的1倍,主要常见于青壮年[2]。本文探讨了MRI诊断颅内血管网状细胞瘤的临床效果,现报道如下。
1 资料与方法
1.1一般资料 选取2014年1月~2015年12月利用MRI检查和手术病理证实属于颅内血管网状细胞瘤患者资料30例进行回顾性分析,30例患者中男性20例,女性10例,患者的年龄为14~55岁,平均年龄(30.4±1.1)岁;30例患者的主要临床表现为头痛、眩晕、颅内压升高、恶心、间断性枕下痛、呕吐、复视、视水肿,严重者出现视力下降等;30例患者全部通过手术病理得到证实。
1.2方法 利用西门子Magnetom Verio 3.0T磁共振机进行扫描,使用标准头部线圈,常规扫描轴位、冠状位、矢状位,扫描序列为T1WI、T2WI、DWI及T2WI抑脂,扫描层厚为5 mm,间隔1.5 mm;MRI增强扫描,对比剂剂量为0.1 mmol/kg,给予患者静脉注射,扫描方式以及参数与平扫一致[3-4]。
1.3观察指标 记录30例患者的颅内病变位置以及范围、周围结构累及情况和生长方式、信号特征、强化特点;其中生长方式包括中心或是偏心,信号特征包括是否存在囊变、壁结节,强化特点包括明显均匀强化、明显不均匀强化以及无明显强化。
2 结果
30例患者中肿瘤位置位于小脑半球患者20例,占66.67%,位于小脑蚓部患者3例,占10.0%,额叶患者2例,占6.67%,颞叶患者1例,占3.33%,小脑并累及脊髓患者1例,占3.33%,累及延髓患者1例,占3.33%,松果体患者1例,占3.33%,桥-小脑角患者1例,占3.33%;通过注射造影剂之后,患者壁结节实质部分明显强化,囊性部分没有明显强化,实质肿瘤显示非常显著强化,周围水肿明显;30例患者中囊性伴随壁结节肿瘤20例,单纯囊性患者7例,混合性肿瘤患者1例,实质性肿瘤患者2例;手术病理显示,15例患者囊性肿瘤伴随的壁结节在0.1~0.2 cm之间;其中单发患者25例,多发患者4例,额叶多形性胶质母细胞瘤合并多发性血管网状细胞混合瘤1例。
3 讨论
颅内血管网状细胞瘤的肿瘤组织来源尚不明确,虽然以往认为其来自于血管,但是免疫组化分析结果认为没有明确这类肿瘤的基质细胞存在内皮起源,同时肿瘤间质细胞存在神经内分泌分化能力,怀疑来源于神经内分泌的一类肿瘤,血管网状细胞瘤存在家族遗传性,一般为常染色体显性遗传[5]。
依照小脑血管母细胞瘤影像学结果,能够将其分为三类:实质肿块型、大囊小结节型以及单纯囊形;单纯囊形鉴别诊断需要将其和小脑单纯性囊肿进行区分,小脑单纯性囊肿囊内液体全部属于脑脊液信号,血管母细胞瘤囊内液体一般比脑脊液略高,囊周存在水肿需要考虑血管母细胞瘤;大囊小结节型在鉴别诊断时需要将其与囊形星形细胞瘤和囊性转移瘤相区别,囊性星形细胞瘤一般附壁结节大,血管母细胞瘤壁结节一般比较小,囊性星形细胞瘤附壁结节的血供一般不丰富,与血管母细胞瘤比较增强扫描强化程度比较低,星形细胞瘤钙化更为常见,增强扫描囊性转移瘤强化更加显著,血管母细胞瘤一般不强化,转移瘤患者一般在50岁以后发病,血管母细胞瘤一般在中年发病,转移瘤存在原发恶性肿瘤;实质肿块型血管母细胞瘤在鉴别诊断时需要将其与恶性星形细胞瘤区分,患者瘤内具有显著血管流空影一般怀疑血管母细胞瘤,增强扫描恶性星形细胞瘤与血管母细胞瘤比较强化程度比较低[6-7]。
通过对本文所选30例患者的研究显示,肿瘤位置处于小脑半球20例,占66.67%,小脑蚓部患者3例,占10.0%,额叶患者2例,占6.67%,颞叶患者1例,占3.33%,小脑并累及脊髓患者1例,占3.33%,累及延髓患者1例,占3.33%,松果体患者1例,占3.33%,桥-小脑角患者1例,占3.33%,位于小脑蚓部患者,肿瘤一般向枕大孔以及颈椎管延伸,其中能够出现囊壁结节,能够帮助诊断,针对出现在小脑、脑干累及脊髓等多发性肿瘤患者,在诊断过程中需要考虑血管网状细胞瘤,在幕上大脑团块状实质性肿瘤,增强扫描能够限制肿瘤明显增强时,需要考虑血管网状细胞瘤[8]。
综上所述,颅内血管网状细胞瘤利用MRI进行检查和诊断具有特征性,是现在指导治疗和预后观察的主要检查方式,具有较重要的临床参考价值。
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关键词:星形细胞瘤 脑肿瘤 磁共振成像 体层摄影术 X线计算机
中图分类号:R445 文献标识码:B 文章编号:1004-7484(2011)16-0089-02
星形细胞瘤是颅内的常见肿瘤,由于病变部位的特殊,对病人的生命威胁很大,目前主要通过手术治疗为主,辅以放疗和化疗,效果较为肯定,但部分星形细胞瘤容易复发,这与其恶性程度的高低有关系。因此,星形细胞瘤充分的治疗前评估对治疗方案的选择及预后评价有十分重要的意义【1】。本文回顾2009年2月至2011年2月68例经手术病理证实的脑星形细胞瘤患者的影像学资料,并将患者MRI表现同手术病理进行对照分析,现报告如下。
1 资料和方法
1.1 临床资料
本组患者68例,男44例,女24例,年龄24~51岁,平均为34.9±4.7岁;其中短暂性意识丧失37例,癫痫8例,语言障碍20例,伴发颅内高压症状7例。所有患者术前均经MRI诊断,按Kemohan 4级分类法分级【2】;Ⅰ级11例,Ⅱ级18例,Ⅲ级22例,Ⅳ级17例。
1.2 方法
选择Siemens 1.0T超导型磁共振扫描仪,头颅线圈,全部病例均做横断面、冠状面、矢状面平扫,层厚10mm,数据采集矩阵256×256,SE序列T1WI:TR/TE为500/14ms;T2WI:TR/TE为4000/96ms,全部病例行静脉注射Gd―DTPA增强扫描,剂量为0.1mmol/kg体重,加扫横断面T1WI(T1WI+C)。本组所有患者行肿瘤全部或部分切除后,标本用10%福尔马林固定,染色,树脂封固,光镜观察。术中观察病变的形态、大小、颜色、肿瘤与周围脑组织浸润程度,以及观察切面有无出血、坏死、囊变。
2 结果
所有患者中Ⅰ~Ⅱ级偏良性,肿瘤分化较好,病理改变少,MRI信号多较均匀,肿瘤边界多较清楚,本组Ⅰ级11例,Ⅱ级18例。Ⅲ~Ⅳ级为高度恶性肿瘤,病理改变较多,MRI信号不均匀,肿瘤边界模糊。本组Ⅲ级22例,Ⅳ级17例,多伴有中、重度水肿及占位效应,囊变多见。68例患者中,MRI显示边界清楚21例,边界模糊47例;肿瘤形态规则52例,不规则16例。肿瘤周有水肿46例,无明显水肿22例。有占位效应54例,无明显占位效应14例。伴发脑积水3 例,伴发同侧侧脑室受压、变小、消失1例。
3 讨论
胶质细胞瘤包括星形细胞瘤(含多形胶质母细胞瘤)、少支胶质细胞瘤、髓母细胞瘤、胶样囊肿等。其发病率合计约占颅内肿瘤总数的35~45%左右【3】。星形细胞瘤分Ⅰ~Ⅵ级。为胶质瘤中最常见的一类。Ⅰ级者,在成人多在大脑白质浸润生长,分为原浆型与纤维型两类。肿瘤组织呈灰白色或灰黄色,硬度如橡皮样,一般无出血坏死,但可呈囊性变,一种为囊内含有瘤结节,另一种为肿瘤内含有囊肿。儿童的星形细胞瘤多位于小脑半球。临床表现在成人常先有癫痫,逐渐出现瘫痪、失语、精神改变,而后出现颅内压增高。儿童多先表现为颅内压增高。X线片少数可发现肿瘤钙化影像。Ⅱ级者属分化不良的星形细胞瘤,或称星形分母细胞瘤。这两型的病程进展较缓。星形细胞瘤Ⅲ~Ⅳ级即多形性胶质母细胞瘤,恶性程度高,常见于中年之后,多位于大脑半球,并侵犯基底节与丘脑,血管丰富,易出血,周围脑组织水肿明显,从而致病情突然恶化,病程多较短。
良性星形细胞瘤由于肿瘤的生长,使细胞内外水分增多,造成T1和T2延长,表现Tl加权像呈低信导,T2加权像呈高信号,信号强度均匀,瘤周水肿轻微,注射Gd-DTPA增强不明显。随着肿瘤的生长,瘤内发生囊变使得MRI不均匀,瘤体与周围水肿在T1加权像不如T2加权像容易区分开来,肿瘤可有轻度增强。恶性星形细胞瘤在T1加权像里混杂信号,以低信号为主,间以更低或高信号,体现了瘤内坏死或出血。T2加权像呈高信号,信号强度不均匀,可见到肿瘤血管所造成的曲线状或圆点状低信号区。在质子密度加枚图像上,肿瘤信号低于周围水肿信号,而肿瘤内部坏死区信号却高于周围水肿信号;在长TR长TE图像上,肿瘤内部坏死区信号强度近似于周围水肿信号强度,瘤体信号强度相对减低。由于四周组织的神经胶质增生,有时在瘤周可见一因低信号晕环绕,介于肿瘤和水肿之间,这在恶性度高的肿瘤较为多见。后者常有显著的异常对比增强,增强持续时间长,增强部分呈斑块状、线条状、花环状或结节状,但在肿瘤坏死或出血区不发生对比增强。
星形胶质细胞瘤分级与治疗及预后密切相关,这是由于星形胶质细胞瘤呈浸润性生长,很快病灶已扩展到临床、影像和功能上被认为是未受影响的邻近组织。本组病例观察肿瘤周边的MRI和病理特点,力求分清肿瘤侵犯范围,结果表明MRI能基本反映瘤周病理改变,对于完整地切除肿瘤及改善预后有重要意义。此外,必须综合考虑患者各方面情况,包括年龄、肿瘤大小、占位效应、肿瘤位置及患者的神经功能状况等情况,进行区别对待。对病变较小且位于重要功能区尚未出现神经系统症状患者,较为保守的治疗可能是正确的,待到MRI证实肿瘤增大时,可行更广泛的肿瘤切除术。本组资料显示,所有患者中Ⅰ~Ⅱ级偏良性,肿瘤分化较好,病理改变少,MRI信号多较均匀,肿瘤边界多较清楚,Ⅲ~Ⅳ级为高度恶性肿瘤,病理改变较多,MRI信号不均匀,肿瘤边界模糊,多伴有中、重度水肿及占位效应,囊变多见。说明随着肿瘤恶性程度增高,其MRI信号的不均匀性有递增倾向,这主要与Ⅲ~Ⅳ肿瘤内出血、囊变、坏死有关。I级星形细胞瘤很少发生水肿及占位效应,Gd―DTPA增强扫描一般不增强;III、IV级星形细胞瘤周围有中、重度脑水肿,占位效应明显,注射Gd-DTPA后瘤组织明显增强,周围水肿区不增强;II级星形细胞瘤瘤周水肿介于I级与III、IV级之间,增强后局部增强或囊壁增强。
至于鉴别诊断,星形细胞瘤应注意与脑梗死、局灶性脑炎等鉴别,脑梗死一般起病急,病程短,发生在脑血管分布区呈扇形,皮髓质均可累及,急性期多有灶周水肿和占位效应,星形细胞瘤起病缓慢,病程长,症状以头痛、癫痫、精神症状为主,一般不累及颞叶表面皮质区,随访随病程延长占位效应出现或加重。
综上所述,星形细胞瘤在MRI上有一定的特点,根据肿瘤的边界、信号均匀性、瘤周水肿与占位效应、囊变、坏死以及增强后改变等,可以对肿瘤分级作出预测,进而为临床上制订治疗方案及患者的预后提供重要信息。
参考文献
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【关键词】替莫唑胺;恶性胶质瘤;术后;生存时间
doi:10.3969/j.issn.1006-1959.2010.05.045文章编号:1006-1959(2010)-05-1077-02
1.引言
脑胶质细胞瘤约占中枢神经系统肿瘤发生率的45%~50%[1],以Ⅲ级间变性星形细胞瘤和Ⅳ级胶质母细胞瘤的恶性程度较高,难以根治。近年来,随着CT、MRI、手术辅助技术如磁共振术中导航技术和清醒开颅手术等在临床上的应用,诊断和治疗方面取的了很大的进步,但预后仍没有明显的改善,患者的生存时间仍然较短[2]。为了提高恶性胶质细胞瘤(Ⅲ~Ⅳ级)的疗效,我们对36例恶性胶质细胞瘤进行术后放疗加化疗和术后单纯化疗的相关研究,现报告如下。
2.资料与方法
2.1 入选标准:①脑肿瘤明确诊断后行手术治疗,术后组织病理学证实为Ⅲ级或Ⅳ级胶质瘤;②患者血常规:HGB≥100g/L,WBC≥4×109,PLT≥100×109/L;③非严重肝肾功能损害患者,非妊振期或哺乳期妇女,无感染症状。
2.2 一般资料:36例患者均来自2008年3月~2009年3月云南省肿瘤医院神经外科收治的患者。男性20例,女性16例,年龄在18~73岁之间,平均49.2岁;间变性星形细胞瘤20例,胶质母细胞瘤18例;肿瘤大小≤5cm的22例,>5cm的14例;均行肉眼下肿瘤全切除。将病人按完全随机分为替莫唑胺(TMZ)联合外放射治疗组和单纯替莫唑胺组。
2.3 处理方案:单纯替莫唑胺化疗组患者在术后三周左右开始接受TMZ(由天津天士力公司提供,药物规格:50mg及5mg)化疗。按体表面积(许文生氏公式)接受治疗方案,每28天为1个周期,每周期的15天给药,每天一次,在第1天化疗前30分钟给予盐酸格拉司琼葡萄糖注射液100mL静滴以减轻胃肠道反应。第一周期剂量为150mg/m 2/d;若下一周期给药的第1天,绝对中性白细胞计数值≥1.5×109/L,血小板计数≥100×109/L,应将剂量增至200mg/m2/d;如果在任一周期中,中性白细胞计数低于1.0×109/L或血小板计数
2.4 观察方法:所有患者放化疗前一周左右行增强MRI检查,判断实体肿瘤复况。随访期间每周进行一次血常规检查,每隔4周检查肝、肾功能及常规体检,评价药物毒性和患者耐受性,以便调整用药,直至给药结束为止。以后每4~6周复查头颅CT或者增强MRI检查以观察肿瘤生长情况,若肿瘤的最大直径不超过放化疗前的25%或无新的肿瘤形成判定为肿瘤无进展,直至病人死亡或实验72周终结。观察患者的无进展生存时间和总生存时间。
3.结果
36例患者随访72周,数据采用SPSS15.0进行分析,实验组的60周、72周生存率明显高于对照组(秩和检验P
表1 观察时间和生存人数
观察时间(周)单纯替莫唑胺化疗组无进展生存时间生存人数替莫唑胺联合外放射治疗组无进展生存时间生存人数
2415161819
488101517
60451013
721249
4.结论
恶性胶质细胞瘤多发于大脑半球白质内,呈浸润性生长,它多与正常组织没有分辨的界限,加上其位置的特殊性,因此单独手术效果不甚理想,经常辅以放化疗。本组所有患者均完成预期给药或放射治疗,以60周和72周为观察期限,放化疗联合治疗组生存率及无进展生存时间均具有明显优势。TMZ作为烷化剂,药物的主要副作用骨髓抑制毒性反应呈剂量依赖型,毒性在骨髓内无蓄积,且容易逆转[4],本实验中患者反应轻微,仅有1例患者出现白细胞下降,TMZ减量后迅速恢复,没有出现常见的血小板减少和淋巴细胞减少等情况。定期体格检查提示联合治疗可以有效地延缓肿瘤增殖,改善临床症状,减少患者痛苦。综上所述,Ⅲ-IV级脑恶性胶质瘤患者术后TMZ联合外放疗比单纯的化疗更有效,具有良好的耐受性和低毒性反应,可延长患者的生命,提高生活质量。但由于个体化差异的存在,分类分级相同的病例,对放化疗的敏感度及预后有着明显差别。病人术后的总体生存时间仍然不长,预后总体较差。
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【关键词】MicroRNA;癌细胞;抑癌基因;癌基因
1 MicroRNA的介绍
MicroRNA一般简写作miRNA ,是一种21-25nt长的单链小分子RNA,成熟的miRNA,5’端有一个磷酸基团,3’端为羟基。它广泛存在于真核生物中,是一组不编码蛋白质的短序列RNA。编码miRNAs的基因最初产生一个长的pri-RNA分子,这种初期分子被剪切成约70-90个碱基大小、具发夹结构的单链RNA前体,并经过Dicer酶加工后生成。成熟的miRNA 5’端的磷酸基团和3’端羟基则是它与相同长度的功能RNA降解片段的区分标志。
目前只有一小部分miRNAs生物学功能得到阐明。这些miRNAs调节了细胞生长,组织分化,与生命过程中发育、疾病有关。通过对基因组上miRNA的位点分析,显示其在发育和疾病中起了非常重要的作用。而最近的研究发现,miRNA表达与多种癌症相关,大约50%得到注解的miRNAs在基因组上定位于与肿瘤相关的脆性位点,这说明miRNAs在肿瘤发生过程中起至关重要的作用。同时据推测,miRNA调节着人类1/3的基因。
2 癌细胞的介绍
癌细胞是一种产生了变异的细胞,可以无限生长、转化和转移,能够无限增殖并破坏正常的细胞组织,难以消灭,它是癌症的根源。
大部分细胞的分裂次数是有限的,即“海弗利克极限”。在分裂40-60次之后,细胞的生长速度会下降直至终止,这时细胞就进入衰老期,但是依然存活。这是由于细胞分裂跟端粒有关,如果没有端粒,细胞每分裂一次染色体都会变短,基因信息就会缺失。但是如果存在端粒,每次细胞分裂都会损失端粒的一部分核苷酸,而正常细胞中没有端粒酶,不能正常合成端粒,随着细胞分裂的进行,最后就没有端粒可以保护染色体的末端DNA,所以正常细胞会衰老死亡。而癌细胞中有端粒酶,可以在染色体末端增加端粒DNA。
3 充当抑癌基因作用的miRNA
3.1 MicroRNA-486对肺癌细胞的抑制作用
由俄亥俄州立大学综合癌症中心研究人员Ohio State等人带领完成的一项发表在《美国国家科学院院刊》杂志上的最新研究表明,在肺癌中,microRNA-486是一种强效的抑癌分子,它调节肺癌细胞的增殖和迁移,并诱导程序性细胞死亡或凋亡,但是其在肺癌中的作用机制尚不清楚。
研究人员证实microRNA-486(miR-486)能直接靶向胰岛素样生长因子途径(胰岛素样生长因子是一类多功能细胞增殖调控因子,在细胞的分化、增殖、个体的生长发育中具有重要的促进作用),这一途径对于细胞的存活和增殖具有重要意义,并且研究也表明这一途径发生改变,对于早期肿瘤的发生和发生具有影响。
3.2 miRNA-224及221对大肠癌细胞的生长和转移的抑制作用
大肠癌(colorectal cancer,CRC)又称结直肠癌,是目前在临床上非常常见的一种肿瘤,在国内的发病率处于第三位,而且其发病率仍呈逐渐上升的趋势,是一种导致人死亡的重要疾病。人们对于大肠癌认识不足,因此在临床上发现的大肠癌多数为中晚期肿瘤,治疗效果差,复发率高。
由来自四川大学、美国北达科他大学的研究人员发表在在国际胃肠病学杂志上的论文表明,miR-224及miR-221过客链水平降低,通过上调MBD2,抑制Maspin,促进了小鼠体内的大肠癌生长和转移,它们有潜力成为大肠癌进程的生物标记物,并为开发出靶向性治疗指明了新方向。
3.3 MicroRNA-10a对肝癌细胞的抑制作用
肝癌是一种严重威胁人类健康的疾病,病死率在恶性肿瘤中居第3位。它的发病因素可能是乙型肝炎病毒(HBV)和丙型肝炎病毒(HCV)引起的肝炎、肝硬化以及黄曲霉素、化学致癌物等其他因素。
来自天津医科大学和中山大学癌症中心的研究人员发表在在国际著名肝脏疾病杂志Hepatology上的论文表明:一种名为MicroRNA-10a的miRNA通过调控EphA4受体介导的上皮间质转化和细胞粘附,参与了肝癌细胞转移过程。
3.4 MicroRNA-7对胃癌细胞转移的抑制作用
胃癌在我国各种恶性肿瘤中居首位,转移是临床上成功治疗胃癌的一大障碍,大多数胃癌患者的死亡率与转移密切相关,而microRNAs通过调控多种信号通路已成为影响转移的关键因子。在Oncegene杂志上的一项研究表明证实在高转移性胃癌细胞株和肿瘤转移组织中miR-7的表达都显著下调,miR-7表达的增加能降低胃癌细胞的迁移和侵袭能力,而miR-7表达的降低能显著增强肿瘤细胞的迁移和侵袭能力。
4 充当癌基因作用的miRNA
4.1 miR-17-92 基因簇作为致癌基因诱导肿瘤发生
现已发现,miR-17-92 基因簇在肺癌、B 细胞淋巴瘤、外套细胞淋巴瘤、肝癌、前列腺癌、胃癌等多种肿瘤细胞中均高表达,而且在淋巴瘤、肺癌等多种癌细胞中均存在 miR-17-92 基因扩增现象,其主要是通过抑制抑癌基因和细胞周期调控基因的表达实现的。
4.2 miR-21可能作为胶质母细胞瘤的癌基因
胶质母细胞瘤是星形细胞肿瘤中恶性程度最高的胶质瘤,患者预后差,95%未经治疗的患者生存期不超过3个月,对人类的危害很大。
据研究表明miR-21在包括胶质瘤在内的多种肿瘤中高表达,由此表明其可能是癌基因。研究表明,利用互补寡核苷酸抑制恶性胶质瘤细胞的内源性miR-21的功能将导致caspase(Caspase与真核细胞凋亡密切相关,并参与细胞的生长、分化与凋亡调节)的活性增加,并导致细胞活性减低。此外,抑制miR-21的功能可以协同增强恶性神经胶质瘤细胞对细胞毒素NPC-S-TRAIL的敏感性。
5 结论与展望
通常情况下,MRS的定位技术可分为单体素MRS、多体素MRS和化学位移成像定位方法(chemical-shift imaging,CSI)或磁共振波谱成像术(MRSI)。1H MRS通常用的定位方法包括:深部分辨表面线圈法(depth-resolved surface coil spectroscopy,DRESS)、点分辨表面线圈法(pointed- resolved surface coil spectroscopy,PRESS)、空间分辨法(spatially resolved spectroscopy,SPARS)、激励回波法(the stimulated-echo acquisition method,STEAM)、在体成像选择波谱分析法(image selected in vivo spectroscopy,ISIS)、快速旋转梯度波谱(fast-rotating spectroscopy,FROGS)、点分辨旋转梯度表面线圈波谱(point-resolved rotating-gradient surface-coil spectroscopy,PROGRESS)和提高选择体激励法(volume-selective excitation,VSE)。其中,ISIS是采用选择性脉冲及梯度磁场的MRS定位方法,它测量出的波谱可直接在常规MR图像上定位(位置、形状、大小都可变),且可定义一维、二维及三维敏感体。STEAM缩短了回波时间,提高了代谢物的分析,然而它对于运动更加敏感;而PRESS技术对运动不太敏感。为了更充分地观察到其他代谢物的波谱峰,需要抑制水的信号,最常应用的抑制水信号的方法是化学位移选择性激励法(chemical shift selective excitation,CHESS)。VSE、SPARS、FROGS、PROGRESS等技术有的仅处于实验室阶段,有的已用于临床,但大多未广泛应用。
1 代谢物的测定及意义
1.1 NAA 人脑中含有大量的N-乙酰氨基酸,其中含量最多的为NAA。NAA的存在主要基于N-乙酰甲基团,其化学位移在2.02ppm。NAA主要存在于神经元内,被公认是神经元的内标志物(endogenous marker),其含量多少可反映神经元的功能状况及脑神经元细胞的完整性,许多对脑有损害的疾病均引起其浓度的下降。Canavan病是唯一NAA浓度增高的疾病[1]。在正常脑波谱中,NAA是最大的峰。现在已经证实,肿瘤内NAA浓度降低是由于神经元的缺失或正常神经元功能下降所致,常提示肿瘤侵犯神经元导致神经元减少或功能受损。对于起源于脑外的肿瘤,因肿瘤不含神经元结构,因此肿瘤内不会检测到NAA浓度。
1.2 Cho Cho主要存在于脑胶质中,是细胞膜磷脂生物合成的主要成分,它包括磷酸甘油胆碱、磷酸胆碱和磷脂酰胆碱,反映了脑内总的胆碱量(TCho)。Cho的化学位移在3?22ppm。胆碱是细胞膜磷脂代谢的中间产物,是髓鞘形成、细胞代谢和胶质增生的指标,反映了细胞膜的转运。它还可预测乙酰胆碱和磷脂酰胆碱,后者是细胞膜的组成成分,而前者是有关记忆、识别和情绪行为的关键性神经递质。正常情况下脑白质的Cho含量比脑灰质高,在病理状态下,神经细胞膜、髓鞘和神经脂类崩解以及胶质细胞增生、神经细胞膜修复等因素导致Cho浓度升高[2,3]。Cho浓度升高反映肿瘤细胞膜的转换增强[4]。但研究发现,Cho浓度升高与肿瘤细胞表面弥散系数(apparent diffusion coefficient,ADC)呈负相关;换言之,Cho浓度升高提示肿瘤细胞密度增加[5]。那么Cho浓度升高是不是意味着肿瘤的增殖活跃呢?有研究发现,Cho浓度升高肿瘤细胞确实增殖活跃[6];但也有实验显示,Cho浓度和肿瘤细胞增殖无关[5]。因此,肿瘤内的Cho浓度升高的原因目前仍是一个推测,需要做更深入的研究,以便更确切地了解脑肿瘤Cho浓度升高的临床意义。
1.3 Cr Cr反映的是能量代谢,化学位移在3.03ppm,包括肌酸、磷酸肌酸及较低水平的γ-氨基丁酸、赖氨酸、谷胱甘肽。在3.94ppm位置上可以看到Cr的附加波峰。Cr的作用可能是在脑细胞中通过贮存高能磷酸键—三磷酸腺苷和二磷酸腺苷充当缓冲剂来维持能量依赖系统,Cr/PCr是一个能量代谢提示物[7],Cr在能量代谢减退情况下增加,而在能量代谢增加时降低。在正常脑1H MRS中,Cr紧连Cho右侧,是第三高的波峰,Cr波峰值总是非常稳定,常用来作对照值。
1.4 Lac 乳酸峰具有一种非常独特的波形,它包含两个明显的共振峰,称为双尖波;Lac双峰的位置是1.32ppm,第2个Lac峰发生在4.1ppm,因为后一个峰非常靠近水,所以常被抑制下去。正常情况下细胞能量代谢以有氧氧化为主,脑内Lac水平很低,Lac在正常人脑波谱中往往测不到,而在病理状态下,它常常是糖酵解的最终产物而积聚。在脑缺氧、癫痫、肿瘤等情况下会出现Lac峰;Lac峰的出现常提示正常细胞的有氧呼吸过程不能有效进行,Lac通过改变局部神经元的兴奋性来行使神经调节者的职能。可以肯定1.32ppm的关于Lac的波峰可通过改变回波时间(TE)来得到。恶性胶质瘤的有氧代谢能力虽减低,但是乏氧代谢不是恶性肿瘤的特有表现,良性肿瘤的MRS中也会出现Lac波或Lac峰增高。良性肿瘤内出现Lac信号,说明良性肿瘤的代谢活动增强,特别是以无氧酵解为主要途径提供能量时,葡萄糖的吸收增多。良性肿瘤的Lac浓度增高并不一定就是肿瘤坏死所致,可能和肿瘤的线粒体减少、功能异常、肿瘤携氧能力和携氧比例下降有关。
1.5 Lip 正常脑组织中的Lip结合于细胞膜和髓鞘上,MRS检测不到。当这些结构遭到破坏时,Lip转运加快,产生更多的游离Lip,而在波谱的0.9ppm、1.3ppm出现波峰。在高级别胶质瘤和脑膜瘤中Lip的增加反映了组织坏死的进展状况。肿瘤内的Lip信号,以往认为来自于Lip膜,而最新研究解释为肿瘤细胞内的Lip小体[8]。这个观点有助于了解和评估成活细胞和调亡细胞内的Lip生化过程。一般认为,Lip是肿瘤细胞分解、坏死所致。肿瘤内出现Lip信号提示为恶性肿瘤。虽然在长TE(TE=135ms)MRS中,良性肿瘤如脑膜瘤、听神经鞘瘤、垂体瘤、纤维细胞型胶质瘤、低分化级星形细胞瘤以及少数胶质瘤中没有测到Lip信号[9],其实并不是肿瘤中不存在Lip,只是在1?3ppm处肿瘤的Lip信号和Lac峰重叠,利用反转Lac信号技术,就可以发现肿瘤内的Lip成分[10],用短TE的MRS能较容易获得Lip信号,还能定量分析与Cho的比率。现已知道良性肿瘤中的Lip类型和恶性胶质瘤不同,如多形性胶质母细胞瘤在短TE MRS序列中在1.3ppm处可测得明显的Lip信号,而用同样的序列就不能发现纤维型星形细胞瘤的中性Lip信号[11],这就提示结合长TE和短TE的MRS评估Lip/大分子的代谢比率,有助于鉴别良、恶性胶质瘤。
1.6 Inosine Inosine是激素敏感性神经受体的代谢产物,是一种星形细胞标志物和渗质,调节渗透压,营养细胞,抗老化作用[12]。肌醇峰的位置在3.56ppm。肌醇是短T2物质,需要在STEAM序列才能检测出。在新生儿时,肌醇的水平较高,后迅速下降。肌醇升高见于阿尔茨海默病、肾功能衰竭、糖尿病、可复性低氧、高渗状态等;肌醇降低见于慢性肝性脑病、乏氧脑病、休克、弓形虫病、淋巴瘤和某些低级别的恶性肿瘤。此外,三磷酸化派生出的肌醇,肌醇-1,4,5-三磷酸,被确信是细胞内钙调激素的第二神经递质[13]。肌醇峰在中枢神经系统以外的组织中出现具有临床意义,例如头颈部癌。
1.7 Glu和Gln Glu和Gln的共振峰相邻很近,它们的总峰常在2.1~2.4ppm。Glu是一种兴奋性神经递质,在线粒体代谢中具有重要功能,参与脑内氨的解毒,γ-氨基丁酸是Glu的重要代谢产物。Gln参与解毒和常规的神经递质活动;同时,它是星形细胞标志物之一[14]。Glu和Gln在脑组织内含量低,MRS信号弱,需在高场强(≥1.5T)、短TE(10~20ms)下才能获得好的谱线。
1.8 Ala Ala是一种不太重要的氨基酸,它的功能还不十分确定,它的波峰在1.3~1.44ppm之间,因此可被Lac峰的出现所掩盖,可能测不到。Ala峰与Lac峰相似,当TE从136~272ms变化时也会发生翻转。
正常人脑中代谢物浓度随年龄的增长而变化,在3岁前这种变化最明显,可持续至16岁。其中最明显的改变为NAA/Cr比值的提高和Cho/Cr比值的下降,这可作为脑成熟的标志。这些变化可能反映出新生儿脑成熟的程度和轴索、树突及突触在数量上的增加,目前还不清楚随年龄增长而产生的任何有意义的变化是否都会在MR波谱上反映出来。此外,正常人脑中不同区域其化合物浓度也不同。
如何对人脑内代谢物进行绝对定量分析一直以来是个难题。有学者通过应用外置标准溶液或内置标准溶液的方法来定量地测量代谢物浓度,虽所取得了一定的进展[15],但是由于受许多MR设备和生物体本身有关因素的影响,准确绝对定量分析是很困难的。因此,在临床工作中许多研究者仍习惯于采用半定量和(或)相对定量的方法。半定量是通过测算某代谢物波峰下面积来比拟代谢物浓度,而相对定量是利用某代谢物波峰下面积与某内参照物(多用Cr)波峰下面积进行测量。
2 在脑肿瘤中的临床应用
2.1 胶质瘤[11,13,16] 胶质瘤分级研究发现:(1)肿瘤组织和对侧正常组织及低级和Ⅳ级肿瘤组织间的NAA/Cr和Cho/Cr比值差异存在显著性。(2)低级与Ⅳ级的Lac/Cr比值差异也存在显著性。(3)Cr一般较稳定,可随肿瘤恶性度的增高而轻度下降,NAA呈显著下降,Cho则显著增高。(4)在肿瘤坏死组织内,NAA、Cho和Cr浓度达到最低点,STEAM序列Lip峰常见。(5)胶质瘤可在NAA/Cho、Cho/Cr、NAA/Cr和Lac/ Cr基础上分级,其中NAA/Cho和Cho/Cr比值反映肿瘤级别较稳定。另外,Lip信号可有助于辨别低级别和高级别胶质瘤,Negendank等[17]报道在41%的高级别胶质瘤中可见Lip峰,而低级别胶质瘤中出现的比率仅为16%,且Lip峰值差异有显著性。星形细胞瘤典型的1H MRS特点包括NAA峰的显著下降,Cr峰的中等下降和Cho的升高。Lac峰出现于各级别组胶质瘤中,且峰值差异无显著性。因此,Lac峰的存在不能反映肿瘤的良、恶性,但其浓度的增加可反映肿瘤的缺氧程度。NAA的减少可能提示正常神经元由于被破坏和(或)被恶性肿瘤细胞所代替而减少。在星形细胞瘤,NAA减少到正常组织的40%~70%,低Cr浓度常与坏死或水肿有关,而Cho的升高可反映细胞膜合成和细胞增殖。1H MRS可以指导星形细胞瘤的治疗,在某些情况下,于MR成像出现异常之前发现肿瘤的复发。Tarnawski等[18]研究51例Ⅲ~Ⅳ级胶质瘤的预后与MRS的关系,发现Lac/NAA值>2时,1年生存率为20%,而Lac/NAA值<2时,1年生存率为85%,二者的显著差异提示MRS可评价胶质瘤的预后。
2.2 脑膜瘤 Castillo等[1]发现,脑膜瘤典型的MRS表现为Cho显著升高(可达正常的300倍),NAA和Cr显著下降或消失,Cho/Cr显著升高,而NAA/Cho和NAA/Cr比值为零。这与肿瘤细胞增殖活性增加致细胞膜代谢异常增加、细胞能量耗竭和缺氧有关。脑膜瘤生长于中枢神经系统轴以外,理论上无神经元,故无NAA峰,但有时会出现较低的NAA峰,部分原因可能与感兴趣体素中包括邻近脑组织所致的部分容积效应有关;亦可能由于肿瘤侵犯了正常的脑组织。某些脑膜瘤患者可见到Ala峰、Lac峰增高。在1?47ppm出现增强的信号峰为Ala峰,被认为是脑膜瘤的特征峰,可区别于神经鞘瘤,后者显示Cho升高和变化的Lip和(或)Lac。此外,脑膜瘤细胞的Ala/Cr比值较星形细胞瘤、少突神经胶质瘤高3~4倍[7]。
2.3 转移瘤 颅脑转移瘤的MRS表现为Cho显著升高,Cr下降或消失,Cho/Cr比值升高,无NAA峰,可出现Lac峰和Lip峰,这与肿瘤细胞增殖旺盛和有丝分裂增加,导致细胞膜代谢异常增高、能量耗竭、无氧糖酵解增加有关[2,19]。Sijens等[2]通过与MRI对比研究发现,尽管MRS不能识别脑转移瘤的来源,却能区分常规影像不能鉴别的孤立转移灶,并可对转移瘤分期:早期转移瘤仅含有Cho峰,中期转移瘤含有Lip峰和稍高Cho峰,晚期转移瘤含有Lac峰和低Cho峰。进一步对比研究高级别胶质瘤和转移瘤,在胶质瘤中均显示Cr峰,而排除正常脑组织的干扰后,转移瘤均无明确的Cr峰显示。在转移瘤和胶质母细胞瘤中均显示有Lip峰,而间变性胶质瘤中很少显示Lip峰。提示可通过Cr峰和Lip峰来区别转移瘤和不同级别的胶质瘤。Kimura等[19]比较了在MRI中出现环形强化的各种病变,发现Cho/Cr比值可以用于鉴别,Cho/Cr>2.48时诊断转移瘤和胶质母细胞瘤的正确率分别为88.9%和60.0%,Cho/Cr<2.48时诊断放射性坏死和脑梗死的正确率分别为71.4%和100%。而对于转移瘤和胶质母细胞瘤的进一步鉴别,73.7%的转移瘤存在Lip峰,NAA峰缺失,而在胶质母细胞瘤中仅10.0%表现如此。
2.4 囊性肿物 Chang等[20]发现,所有的囊性肿物与感染性囊肿(脓肿或脑囊虫)和一些非肿瘤样囊肿都存在Lac峰,囊性肿瘤中无Cho峰。在脑脓肿中,发现波谱显示乙酸盐、丁二酸盐和一些氨基酸,主要是颉氨酸、亮氨酸和Ala[7],包括Lac峰和Lip峰均有所增高。这些可区别于脑肿瘤的囊变和坏死,反映糖酵解和发酵机制的活跃,氨基酸是脓液内中性粒细胞释放的酶蛋白分解的产物,可作为脑脓肿的标志物。在活体1H MRS研究中表皮样囊肿显示全面的信号减低,伴有1.3ppm Lac峰和1.8ppm小波峰出现,不强化的非肿瘤样囊肿(如蛛网膜囊肿)无此现象。因此,1H MRS可鉴别囊肿、感染性囊肿(脓肿或脑囊虫)与囊性脑肿瘤。
2.5 其他 结核瘤显示大的Lip峰,而无其他代谢物峰,这主要是由于其干酪样物质,此特点可与转移瘤、高级别胶质瘤相鉴别,后者Lip峰与其他波峰并存。颅咽管瘤显示只有Lac峰[7]。在室管膜瘤和亚室管膜瘤中发现大量的肌醇Inosine,两者可被不同的Cho/Cr和不同的Ala值而显著地区别。小儿脑肿瘤具有较高的TCho值或Cho/NAA,在小儿恶性脑肿瘤TCho/NAA尤其高[21]。TCho值在肿瘤的边缘地带较中心高,在实体肿瘤较囊性肿瘤高。肿瘤周围的水肿显示NAA、TCr、TCho均普遍降低。在神经外胚层肿瘤TCr、甘氨酸较胶质瘤高。成神经节细胞瘤、垂体腺瘤中牛磺酸含量较高。
3 MRS在脑肿瘤治疗决策和评价疗效中的价值
MRS可以了解脑肿瘤代谢特性,反映肿瘤生长潜能,从而评价不同治疗方法的疗效,对选择正确的治疗方案提供帮助。Lin等[3]对15例MRI和临床可疑的脑肿瘤患者行MRS检查,并以此指导临床决策,预计手术效果及预后,结果发现,MRS对病理特征及临床预后的判断准确率达96%,从而准确地指导了临床决策和手术方案的制订。Lazareff等[22]对10例脑肿瘤患儿治疗前后行连续代谢物成像技术(MRSI)检查,发现6例肿瘤体积减少者肿瘤/正常脑组织的Cho比值下降并保持稳定,4例肿瘤进展者Cho比值明显升高,证实MRSI可以评估治疗效果和判断预后。Tamiya等[23]采用增生性抗原Ki-67的表达来评价MRS组织分级和组织增生的能力,结果显示,Cho/Cr的增加和NAA/Cho的减少与Ki-67符合,提示Cho反映瘤细胞增生能力。Floeth等[24]观察2例胶质母细胞术后行放疗、化疗和IL-4免疫综合治疗的患者,MRI高度怀疑为广泛的肿瘤复发增强表现,而MRS在这些区域中未显示增加的Cho信号,提示并不是复发的肿瘤。在继续化疗后,追踪其MRI显示的增强均消失,提示MRS有助于鉴别肿瘤和非肿瘤组织,从而帮助治疗决策的制订。
4 MRS鉴别肿瘤复发与放射性损伤
放射性坏死与原发或复发肿瘤常难鉴别,1H MRS在此方面似有明显优势。放射性损伤以血管内皮损害为病理特征,从而导致缺血和坏死,1H MRS显示脑部接受40Gy或更大剂量照射患者的Lac峰抬高[25],这些损害MRI可表现正常。Schlemmer等[25]研究发现,在肿瘤复发患者中,Cho/NAA和Cho/Cr比值升高,Lac峰出现,而具有放射性坏死的患者则显示NAA、Cho和Cr的大幅度降低和0~2.0ppm之间宽而厚的波峰,这些波峰是由坏死组织产生的,这个细胞坏死峰可能是由自由脂肪酸、Lac和氨基酸组成,Lac峰升高,反映组织严重缺血和线粒体受损。Rock等[26]采用MRSI来鉴别放射性坏死和肿瘤复发,并在MRS检查后48h内行立体定向活检证实,Cho/Cr和Lip-Lac/Cho可以用于鉴别肿瘤和坏死组织。Schlemmer等[27]报道1例低级别胶质瘤术后放疗患者,MRI发现Gd-DTPA的显著增强,FDG-PET亦显示肿瘤的恶性进展,而MRS则提示为放射性坏死波谱表现,术后病理及19个月的随访显示了MRS的正确性。
MRS虽在脑肿瘤的临床应用中已得到了一些可喜的经验,但还只是初步的探索,还有许多问题需要更深入的研究才能逐渐明了。MRS技术仍在迅速发展中,如主要代谢物相对浓度到绝对浓度的测定、MRSI、人工神经网络(artificial neural network,ANN)等。许多学者将脑肿瘤MRI及1H MRS资料建立数据库,引入ANN,研究脑肿瘤的自动分类及脑肿瘤的鉴别诊断。Poptani等[7]利用MRS和ANN研究98例各种脑内病变,ANN可完全区分肿瘤与正常组织及炎性病变。在病理组织学分级诊断中,ANN对肿瘤良恶性鉴别的准确率达到82%,相当准确地估计脑肿瘤类型,从而提供一种脑肿瘤自动分类的非侵袭性方法。我们相信随着软硬件的不断进步和MRS技术的广泛应用,必将为脑肿瘤的诊断及治疗研究提供更多、更准确的信息。
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肿瘤干细胞(Cancer Stem Cell,CSC)是目前肿瘤研究中的热点问题。依照肿瘤干细胞观点,肿瘤细胞呈异质性,少数的CSC决定了肿瘤的形成、复发及转移,这无疑是对传统的肿瘤治疗形成很大的冲击,因此也是目前争议很大的问题。1997年第一次分离出肿瘤干细胞-血液系统急性髓样白血病肿瘤干细胞,随后实体肿瘤中肿瘤干细胞的研究也逐步开展,已从人脑肿瘤、乳腺癌、肝癌、肾癌等患者的癌组织及细胞系中成功分离、鉴定了肿瘤干细胞。可见为弄清楚CSC的本质,首当其冲的任务是将肿瘤组织及细胞系中的CSC分离、纯化并进行鉴定。现结合文献资料将各种分离鉴定方法总结如下,以便对CSC更好地进行研究。
1 肿瘤干细胞的分选方法
目前文献中分离CSC的方法主要有利用肿瘤干细胞细胞表面标志物(cell-surface marker)的分选及根据其生物学特性进行的功能分选两大类。
1.1 利用细胞表面标志物分选 目前发现的肿瘤干细胞多是利用marker分选发现的。实体瘤CSC 的标志物及分离鉴定方法均借助了正常干细胞的研究,干细胞的严格鉴定和分离也仅在极少的组织中完成,许多实体组织自身的干细胞表面标志物尚未确定。因此对CSC 的表型分离鉴定还仅限于少数实体肿瘤。分离出的带有此标志物的细胞往往是正常组织干细胞也具有的。因此,这就涉及到SC与CSC之间的差别。这方面的进展还只是起步阶段。有学者认为,既然肿瘤干细胞属于未分化细胞,那其表面的标志物应当很少甚至没有。一旦细胞具有了表面标志,就不能再称其为“干细胞”。据此认为目前根据marker分离出的应该属于肿瘤干细胞下一个级别的细胞——肿瘤起始细胞。尽管各家对CSC的定义、阶段及分化时间有异议,但一致公认根据marker分离出的目的细胞往往处于决定细胞分化方向的重要阶段,这部分细胞对对肿瘤的形成发展、放化疗抵抗,术后及放、化疗后复发非常重要。因此对这一特殊细胞亚群的研究将对肿瘤研究有极大推动。Marker的确定是很困难的事情,对肿瘤干细胞marker的研究多沿用干细胞的marker,CD133标记分子在目前CSC研究中应用较多。
利用marker分选的原理是:假定某抗原分子阳性或阴性的细胞为该肿瘤细胞中的CSC,以相应抗体与抗原结合(预先以一抗与细胞表面分子结合,再以二抗与之结合),再经特定仪器和设备将阳性与阴性细胞分离开来得到目的细胞。目前常用的有荧光激活细胞分选(Fluorescence activated cells sorting,FACS)和磁性激活细胞分选(Magnetic activated cells sorting,MACS)。
细胞亲和板结合分离法也是利用抗原抗体反应,将具有某种抗原标志的细胞结合到平皿上,从而与悬浮细胞中的阴性细胞分离。有些学者利用这种方法来分离肿瘤干细胞。
1.1.1 磁性激活细胞分选(MACS) 磁性激活细胞分选术(MACS)是高效简捷的免疫细胞及其它细胞的分离纯化方法,因其应用免疫磁珠来进行分选,故又称免疫磁珠分选。原理是已包被一抗的磁珠与细胞表面相应分子特异性结合(直标),或者已包被二抗(羊抗小鼠或羊抗大鼠)的磁珠与预先已与细胞表面分子特异结合的一抗结合(间标)。让标记好的细胞经过置于磁场的分离柱,磁珠携带与之结合的细胞吸附于分离柱内面,未结合细胞则经分离柱流下。再经洗涤,实现阳性细胞分离或阴性细胞的分离,从而纯化CSC。若加以相应荧光抗体,则利用流式细胞仪来评价MACS的分选效率。
目前报导经MACS成功分选肿瘤干细胞的文献较多,例如以CD133免疫磁珠分选喉癌Hep-2细胞系中CSC[1],关于MACS分选效率报导不一。原代分离的效率在46.9%~79.8 %[2]。分选脐血单个核细胞,CD133表达率为86.04%。有学者从人胎脑中分离纯化CD133细胞,分选后所得细胞纯度为85.57%,回收率为62.3%[3];CD133免疫磁珠分选喉癌Hep-2细胞的分选效率达90.26%。考虑可能原因为所分选的细胞不同或所用的仪器不同,或为分选率和细胞得率的区别。
免疫磁珠分选纯度比流式低,不过对细胞活性影响小。磁珠直径仅50 nm,体积约小于真核细胞的百万分之一,不会对细胞造成机械性压力;其组分多为氧化铁和多糖,可被生物降解,因此不影响细胞的生理功能及活力[4];分选过程无菌,便于后续培养。如果marker已知,免疫磁珠法有很大的优越性。
MACS在实际应用中也受到以下因素的限制:分选前的细胞收集、处理过程耗时较长;分选设备及磁珠价格昂贵;分选柱的容积限制了分选细胞的数量。为后续实验工作带来了一定的限制。
1.1.2 荧光激活细胞分选(FACS) 荧光激活细胞分选(Fluorescence activated cells sorting,FACS)是利用流式细胞仪来进行的分选方法,故又称流式分选。流式细胞仪分选特定标志细胞的原理为:预先将特定抗体与待分选细胞一起孵育,结合后,利用流式细胞仪的适合电压,将结合抗体与未结合抗体的细胞分为两群,从而得到不同表面标志的亚群细胞。以被公认为CSC标志物的CD133为例:流式细胞仪分检出CD133+及CD133-两大类细胞,分别进行培养,发现CD133+细胞可以增殖、分化,长期传代;而CD133-细胞则经过几代的传代就死亡。CD133+细胞可以使异种移植体成瘤。这证明了CD133+细胞富集CSC。其他还有一些CSC的表面标志物,如神经胶质瘤细胞中的Nestin等均可用FCM来进行检测。
FACS收集细胞纯度较高,分选较为简捷,但因对分选设备无菌条件要求高,目前国内尚不能广泛开展,不利于分选细胞的后续培养。且此法是在分选血细胞的过程中建立起来的分选方法,其使用的高压小直径的液流可能是许多肿瘤细胞不能承受的,对细胞表面标志有破坏。因而可能会影响分选细胞活性,降低分选后细胞得率。
1.1.3 亲和板结合分离法 亲和板结合分离法在上世纪70年代就已展开,也是利用抗原抗体结合而分选肿瘤干细胞的一种方法。周思朗等以此法分离大鼠肝癌干细胞[5],操作方法大体为:将纯化的羊抗鼠IgG加入无菌平皿中,加缓冲液3ml,4℃过夜,次日吸弃上清液,磷酸盐缓冲液(PBS)洗3次,用含体积分数为1%小牛血清的PBS室温下孵育15min,PBS洗3次,4℃保存备用。取肿瘤细胞,每1×106个细胞中加入待测肿瘤干细胞各个表面标记物单克隆抗体工作液100μl,4℃作用1h,培养液悬浮细胞;吸1.5×107~2×107个细胞加人到上述准备好的塑料平皿中,用Hanks液稀释为3ml,轻轻摇匀,4℃下作用1h。吸出悬液中细胞标记为阴性细胞,洗脱粘附在平皿上的肿瘤细胞,标记为阳性细胞,分别继续常规培养,发现CK7-、Thy-1+、AFP+细胞跟对应亚群细胞比较,体外增殖能力较弱,倍增时间长,最大倍增倍数小。因此认为这三种细胞具备大鼠肝癌干细胞的初步特征。
简便亲和板结合分离法易行,但准确率低于FACS和MACS。可作为后两者分选前的粗略分选。
1.2 利用生物学特性进行的的功能分选(SP分选) 肿瘤干细胞理论中,有一种观点倾向于肿瘤干细胞并非形态学概念,而应属于功能学的范畴。跟这一观点对应的是侧群细胞(Side Population,SP)的发现。因此又将肿瘤干细胞的功能分选称为SP分选。
SP分选常用的染料为核酸结合染料Hoechst33342,其在紫外光激发下可发出蓝光(波长450 nm 左右)和红色(波长650 nm 左右)两种荧光。SP细胞在肿瘤细胞中占极少量,拥有耐药泵,有拒染Hoechst33342等染料的特性,能将染料泵出而不发出荧光[6]。根据这一特点,应用流式细胞仪可将未被Hoechst33342等染色的细胞群与绝大部分肿瘤细胞分离开来,实现SP分选。SP细胞外排染料的机理是这部分细胞高表达ATP结合盒(ATP-binding casette,ABC)转运蛋白,包括P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gp)、乳腺癌耐药蛋白(Breast cancer resistance protein,BCRP/ABCG2)、ABCG1等能将药物及毒物“泵出”胞外的膜蛋白,故而对化疗药物不敏感,是CSC化疗耐药的原因。
神经母细胞瘤标本、胶质瘤、乳腺癌[7]和肺癌细胞系中均发现了SP 细胞[8];大鼠C6胶质瘤细胞系也分离出SP细胞,在含有10% FBS的培养基中可长期保持干细胞特性比非SP细胞具有更强的致瘤能力,还能同时表达双向分化的标志[9];Wang等从5种鼻咽癌细胞系中检测到SP细胞存在,其中CNE-2细胞系中分离出的SP细胞表现出干细胞特性,具有强的体内致瘤性,且高表达细胞因子19,可能是鼻咽癌CSC的一个表面标志。
SP分选也存在着一定的局限性:拥有耐药泵并非肿瘤干细胞的独特特征,干细胞本身也有耐药泵。因此SP细胞是否属于CSC尚需要进一步论证。染料本身对CSC可能有一定的毒性作用,而使CSC失去拒染能力,被排除在SP之外;被筛选到SP之内的CSC也可能由于染料的作用,影响其进一步的培养研究。
SP分离的最优条件为355 nm左右的紫外光激发,但紫外光需要特殊的氪气或氩气激光光源、水冷却系统及相应的滤片等设备,这些设备价格昂贵,体积庞大,目前国内能进行SP分选的流式细胞仪尚不多。有报导利用Rho123(蓝光激发)、DyeCycle Violet(紫光激发)等染色剂对肿瘤细胞进行SP分选,且与Hoechst33342分选SP比例类似。由于普通的流式细胞仪具有蓝光、紫光激发功能,有望将SP技术得以推广应用。
2
肿瘤干细胞的鉴定方法
经各种方法分离、筛选出来的细胞究竟是不是肿瘤干细胞尚需要进一步鉴定。目前从形态学来鉴定干细胞尚有一定困难,主要是从功能学方法来进行鉴定。
多数文献中报导CSC的数量较少,占细胞总体的10 %以下:乳腺癌ESA+Lin-CD44+CD24-/low细胞占小鼠移植乳腺癌细胞的2%[10];结肠癌干细胞中CD133+细胞群占2.5%[11];喉癌Hep-2细胞系中CD133+比例为3.15。也有学者认为肿瘤干细胞并不一定是稀有细胞,在某些肿瘤组织或细胞系中,检测到其所占的比例较大。Singh等报导因病理类型及级别不同脑肿瘤干细胞所占比例从0.3%到25.1%不等;Galli等报导多型胶质母细胞瘤中为0.5%~30%,髓母细胞瘤中为50%~80%[12]。
常采用检测分选细胞是否具有自我更新能力与不断分化能力来测定其生物学特性,并与对应的细胞群或未分选细胞进行比较。体外克隆、传代实验能直接证明这些细胞是不是能自我更新。CSC在含生长因子的SFM(无血清维持干细胞未分化状态,添加的生长因子则能促进CSC 的增殖)中能快速增殖形成细胞球,若将此细胞球打散重悬制成单细胞悬液,能够连续传代形成细胞球,此培养特性反映了细胞的自我更新能力和无限增殖能力。细胞球细胞在不同诱导条件下可分化为不同细胞,反映了CSC的多向分化潜能。
2.1 细胞增殖能力 根据增殖能力不同鉴定是否CSC是目前的主要方法。肿瘤干细胞在特定的生长环境下,具有很强的自我更新和增殖能力。而非CSC则没有增殖能力或者经过几代传代则死亡。Singh等通过有限稀释实验和亚克隆培养分析证实:在稀释为每孔100个细胞时,髓母细胞瘤平均形成20.27个肿瘤球,纤维型星形细胞瘤为5.85个,作为对照的正常神经干细胞仅2.88个。培养CD133+胶质瘤干细胞发现其具有很强的自我更新和增殖能力,而对应的CD133-肿瘤细胞则贴壁生长,不分裂、不增殖。即使在含血清培养基中培养胶质母细胞瘤来源的CD133+细胞,也可以长期保持未分化状态[13]。喉癌Hep-2 细胞中CD133+细胞在加入生长因子的无血清培养液中生长,经MTT比色法测定,其增殖能力强于CD133-细胞和未分选细胞。
2.2 多向分化能力 除了具有自我更新能力外,肿瘤干细胞还应具有多向分化能力。除了保持原有CSC数量的稳定,还要分化为子代细胞,直至终末的肿瘤细胞以维持肿瘤的生长。CSC分化期间,表面标志是不断变化的。根据这一原理可对分离出来的CSC进行了分化能力的检测。恶性胶质瘤患者标本及恶性胶质瘤细胞株U251中CD133+细胞可分化为神经元和星形胶质细胞[14]。人视网膜母细胞瘤组织中存在的非黏附性细胞球样未分化细胞,在体外诱导下可形成不同的视网膜细胞[15];CD133+喉癌Hep-2细胞在含10%胎牛血清的培养基中生长,CD133比例逐渐减少,到第12天时,达到分选前水平。
2.3 体内成瘤实验 行体外实验在一定程度上可证实前面任何方法分离出来的某些细胞亚群具有CSC的生物学功能,动物体内成瘤实验才是必须进行的最重要的证据。肿瘤干细胞具有比非肿瘤干强得多的体内致瘤能力。将分离出来的各细胞亚群按不同细胞浓度接种于动物体内,观察是否成瘤及肿瘤生长,比较各组成瘤能力,从而筛选出优势细胞表面标志。或者将几种优势细胞表面标志进行组合(例如A+B-C+),筛出各种组合的细胞群,按不同浓度组接种NOD/SCID小鼠比较各细胞群成瘤能力,确定目的细胞。形态学上,成瘤组织应与原发瘤相似。1994 年Lapidot 等发现CD34+ CD38-急性白血病肿瘤细胞接种NOD/ SCID 小鼠能增殖形成肿瘤[16],从而发现了肿瘤干细胞的存在。随后的研究中逐步发现实体肿瘤干细胞的成瘤能力:具有ESA+Lin-CD44+CD24-/low表面标志的乳腺癌干细胞是唯一在连续移植中具有致瘤能力的细胞,只需100~200个细胞即可在小鼠乳腺中再形成肿瘤;Singh等报道只需脑肿瘤中100个CD133+细胞移植入NOD/SCID鼠脑,3~6月后就会长出肿瘤,通过免疫组化染色证实与患者原始肿瘤有高度相似性,连续移植重复出现,而植入105个CD133-细胞也未见肿瘤形成,提示脑肿瘤细胞的功能异质性。喉癌Hep-2细胞系中CD133+细胞具有很强的致瘤能力,与未分选细胞及CD133-细胞,有显著性差异。从神经胶质瘤U373和乳腺癌细胞系MCF7及前列腺癌细胞中分离的SP细胞,均有比非SP细胞更高的致瘤性。
3 兼具分选和鉴定肿瘤干细胞的方法
根据肿瘤干细胞自我更新和多向分化、抵抗放化疗等特点,可以进行肿瘤干细胞的富集。同时,由于富集细胞体现了CSC的相应特点,因此从相对应的角度起到了鉴定作用。
3.1 悬浮球培养法 肿瘤细胞体外培养可以形成肿瘤球(sphere)的特性被用来研究肿瘤细胞自我更新能力或用其作为鉴定CSC的方法之一。此法基本是沿用干细胞的培养方法。其原理为:肿瘤细胞在添加了生长因子的无血清培养基中生长,其中的CSC增殖而形成致密球状,保持不分化状态;而非CSC则贴壁生长,且在无血清条件下生长速度缓慢。如:在此条件下培养大鼠C6胶质瘤细胞系,培养出悬浮生长的的细胞球,经验证其具有脑肿瘤干细胞球的特征[17]。
分选后的假定肿瘤干细胞细胞是否具有CSC特性,也经常采用观察其是否可以形成sphere的方法。原理同分选前无血清悬浮培养法。无血清培养条件下,肿瘤干细胞可维持肿瘤细胞的未分化状态,形成肿瘤球。将此悬浮球在加入表皮生长因子、碱性成纤维生长因子等的培养基中培养,可促进肿瘤细胞增殖,并传代多次;置于含血清培养基中,则可发生多向分化;接种于裸鼠,可体内成瘤。因此,目前脑肿瘤干细胞的研究多沿用此法。CD133+ 胶质瘤干细胞、乳腺癌ESA+Lin-CD44+ CD24-/low细胞、喉癌Hep-2细胞系中CD133+细胞均可形成干细胞球,CD133+结肠癌细胞在体外无血清条件下可以呈细胞球生长1年,并能保持原代的形态学特征。
3.2 有限稀释法 有限稀释法是测定单个细胞增殖能力的有效方法。如软琼脂克隆形成实验。肿瘤细胞群体中的单个细胞形成克隆潜能并不相同,其增殖潜能也不同。能形成完全克隆的细胞则是CSC。筛选分离原理为将肿瘤细胞单细胞接种于96孔板,筛选出具有连续克隆能力的细胞进一步筛选扩增,进行体内外实验,最后再鉴别marker[18、19]。体外克隆形成能力通常与异种移植体内成瘤能力相一致。如:鼠黑色素瘤BL6F10细胞的CD133+和+细胞在软琼脂培养皿上细胞克隆形成率以及在小鼠体内致瘤能力分别高于CD133-和CD44-细胞[20]。
具体操作为:取对数生长期的第10次传代细肿瘤细胞,用胰蛋白酶消化、离心、计数;将细胞稀释成100μl约含50个细胞,打匀;用20μl移液枪吸取细胞悬液点入96孔板,每孔约2μl。倒置显微镜下观察,仅向单个细胞的孔中加入200μl培养液,然后置CO2培养箱37℃培养。标记单细胞培养孔,待孔内细胞增殖至大部分孔底盖满时,经胰酶消化、分离转种植到24孔板上扩大培养。最后形成几个克隆集落,选取其中形态差别最大的两类细胞株,代表了两组不同的细胞亚群,继续进行单细胞亚克隆培养以确定两组细胞间差别。将细胞球悬浮法及有限稀释法结合起来进行克隆球的传代培养,可以扩增肿瘤干细胞。将肿瘤干细胞球打散,单细胞接种于96孔板中,可观察肿瘤干细胞克隆成球过程[21]。
实验验证有体外的集落形成试验和体内的脾集落鉴定。例如小鼠骨髓瘤中只有1%~0.01%的细胞能在软琼酯中形成集落,同样肺癌、卵巢癌或神经母细胞瘤在软琼酯中具有集落形成能力的也只有0.1%~0.02%的比例。白血病细胞也只有1%~4%的细胞在体内能形成脾集落。据此现在认为少数肿瘤细胞有持久的致瘤能力和形成肿瘤能力,它们就是肿瘤干细胞。其他瘤细胞只有有限的自我更新能力。
如果marker已知,MACS及FACS有很大的优越性,分选的细胞纯度较高,而且高效快捷。但在marker未知的情况下,则可先以有限稀释法做初选,得到单细胞克隆,再进行免疫磁珠分选即可得到较多的CSC。肿瘤干细胞有可能会分化,那么单克隆实验条件下,会出现具有不同marker的细胞,包括肿瘤干细胞、过渡细胞和其它各类肿瘤细胞。因此,有限稀释法在得到单细胞克隆的同时,还可同时鉴定肿瘤干细胞的分化能力。
3.3 利用放化疗抵抗的特点 肿瘤干细胞可能与正常干细胞相似,通常处于慢周期,对接受放射线损伤的几率较其它多数细胞小,且由于其抗凋亡蛋白及ABC转运蛋白的高水平表达,对化疗药物的敏感性比成熟细胞低。传统的放化疗可以杀灭绝大多数非CSC,但对CSC并不起作用,故放化疗后可导致CSC的富集,成为肿瘤复发与转移的基础。
有报导用悬浮培养联合化疗药物筛选小鼠乳腺癌TM40D干细胞。先采用无血清悬浮培养法富集肿瘤干细胞,再分别加入不同浓度的紫杉醇和表柔比星作用24 h,杀死非CSC,而CSC则逃脱了化疗药物的杀伤作用得以存活。继续无血清培养,使CSC得以扩增。如此得到富集表面标志为CD44+CD24-的细胞,经检测具有CSC特性[22]。
放化疗后存活肿瘤细胞是否能保持原有的生物学特性有关。化疗药物作用后,存活的肿瘤细胞恶性程度是有所降低,还是会发生进一步的基因突变,得到恶性程度更高、具有更强抵抗化疗能力的CSC,尚需进一步的研究探讨。
实体肿瘤中CSC 的分离纯化及鉴定将为实体肿瘤的临床诊断、治疗、预后及其基础研究带来突破性进展,有利于CSC 分子调控机制等后续研究工作顺利进行,进而为肿瘤发病机制及临床靶向治疗提供新的思路和方向,是目前实体肿瘤干细胞研究中的重要内容。
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一个男孩和同学一起复习功课时打闹起来,他的同学随手拿钥匙拽了过去,砸到了男孩的眼睛,他很快就看不清楚了。去医院检查后,医生的诊断证明上写着“左眼外展神经麻痹,外伤性瞳孔扩大”。
以前,男孩儿老是因为头疼不上体育课,体育老师为此说他是装病。老师带着他去了趟校医室,男孩做了脑电图之类的检查,结果没发现任何问题。校医给出了“青春期血管神经性头痛”的诊断,并说除了吃止疼药,这种病没法治,也用不着治,处于发育期的孩子很容易出现这个问题,随着年龄的增长会逐渐减轻,不碍大事。
男孩儿后来又去了其他医院,得到的也是同样的诊断,但每次要犯的时候就怕运动,运动之后头疼会更厉害,虽然不是要命的病,但痛苦是确实的。因为就要上高三了,经常犯病也会影响功课。家长后来给他找了个老中医,每个星期去看一次病,吃中药,发作的次数少了一点。
这次,男孩儿在医院治了一个多星期,眼睛没见好,头疼毛病却越来越厉害了。按照医生的建议,男孩儿做了CT。CT的检查结果把大家都吓坏了:脑子里长了脑瘤!他的视力障碍并不是钥匙砸伤导致的,而是脑瘤出现的症状,就算他的同学不扔那把钥匙,男孩儿的眼睛也会坏,只是时间早晚而已。大家这才反应过来:他经常出现的头疼也根本不是什么“青春期血管神经性头疼”,可能早就是脑瘤的征兆了。
男孩儿很快做了手术,术后半身就不能动了,医生说可能是手术伤到了神经。这是这种肿瘤手术避免不了的并发症,在手术前就交代给家属了,为了救命,家长也只能接受了这个结果。
专家点评:何秀兰(北京中医药大学东方医院肿瘤科副主任医师)
不同原因引起的头痛
脑肿瘤中有20%至40%的初发症就是头痛。而引起头痛的疾病又很多,其中血管神经性头疼比较常见,由肿瘤引起的毕竟是少数。当初家长如果带男孩在正规医院看上一段时间,发现疼痛无缓解,医生一般会建议做个CT,做了就能确诊。频繁地换医院,始终是在没有搞清头疼原因的情况下吃药,贻误了诊断。
血管神经性头痛是反复发作性头痛,是搏动性的疼痛,有时候会随着心脏的节律一样搏动。严重时还会有刀割样痛、跳痛,或像锥钻一样的疼痛,会突然眼花,也可能出现视野缺损,严重的伴有痛侧眼球部充血、恶心呕吐、眩晕等症状。
脑瘤引起的头痛一般是进行性加剧的头痛,早期常呈发作性,且以晨起为重,到后期多为持续性的钝痛,常伴有呕吐,而且是喷射性的呕吐,头痛加剧时,可使患者坐卧不安,在咳嗽、打喷嚏、排便时头痛加剧,而且很少有缓解不痛的时候。头痛会一天比一天重,伴视力模糊、复视、偏身麻木甚至偏瘫或其他神经科症状。相比来说,呕吐是个很值得重视的症状,特别是肿瘤导致的颅内压增高的呕吐,应该是喷射状的,不是消化系统失调引起的那种,而是势头很猛,是喷出去的,这种情况如果经常发生就要小心了。
脑胶质瘤病人的存活期
根据国外的统计,脑肿瘤的发病率为21/10万人,约占人类所有癌症的2%,其中脑胶质瘤的发病率约占脑肿瘤的60%,我国每年新发脑肿瘤病人大约有4万人。脑胶质瘤病人的存活期平均2年左右,但也有超过5年的。胶质瘤中星形细胞瘤患者生存期相对较长,将近20%的患者可超过5年。如果是胶质母细胞瘤一般进展快,患者绝大多数活不过1年。星形母细胞瘤介于两者之间。另外,长的部位不同也影响生存时间,长在要害处的,影响治疗,必然使生存期缩短。
如果有颅内占位,CT基本能发现。如果CT不能确定,做个核磁共振基本能明确。有些头晕头痛考虑是脑供血不好的,可以做个脑血流图,对有癫痫发作或者怀疑癫痫的可以做脑电图检查。
本案提醒
1.脑瘤的早期症状是头疼、呕吐,如还出现视野缺损或呕吐、癫痫就更便于确定,肿瘤导致的呕吐是喷射状的。
0 引言
染色体上特定位点遗传物质的丢失是肿瘤发生的通常特征,并且表明此区域有肿瘤抑制基因(Tumor Suppressor Genes,TSG)的存在。如果某候选基因在已知类型的肿瘤中始终大量丢失或突变,则该基因可能是真正与该疾病有关的基因。等位基因的杂合缺失(Loss of Heterozygosity,LOH)分析技术是研究肿瘤抑制基因的常用工具[1],通过等位基因的LOH寻找肿瘤抑制基因是目前肿瘤基础研究的一个重要内容。近年来,在多种肿瘤中发现10号染色体长臂(10q)存在等位基因的杂合缺失,下面综述研究的进展情况。
1 10q LOH与神经系统肿瘤
在神经系统肿瘤中,10q LOH研究较多,该分子事件与肿瘤的发生、进展以及预后有关。DMBT1(deleted in malignant brain tumors 1)基因是神经系统肿瘤中发现的相关肿瘤抑制基因。
1.1 10q LOH与神经肿瘤的发生 Leuraud等[2]把54例切除的神经胶质瘤种植到裸鼠皮下,有23例在裸鼠中生长。在间变最重的肿瘤中,通过对短期生存病例的原发肿瘤和成功移植后的肿瘤进行了病理和分子学研究,显示10q LOH及表皮生长因子(EGFR)的扩增明显促进了肿瘤的发生。
1.2 10q LOH 与神经肿瘤的进展 与分级相似的典型浸润星形细胞癌相比较,颗粒细胞星形细胞癌10q LOH发生率要高。Castellano等[3]分析了11例颗粒细胞星形细胞癌,几乎所有肿瘤发生10q LOH(包括低分级病灶),研究认为10q LOH与肿瘤的浸润生长潜力以及快速临床进展显著相关。原发性和继发性胶质母细胞瘤的遗传发生通路不同,前者出现整条10号染色体的缺失率达88%,继发性胶质母细胞瘤只显示部分或完全的10q缺失,不存在10p(短臂)的缺失。多形胶质母细胞瘤是上述两种胶质母细胞瘤遗传通路的终结点,10q LOH在其进展中起主要作用[4]。
1.3 10q LOH与神经肿瘤病人预后 Leuraud等[5]研究了神经膜瘤中等位基因的缺失和端粒酶活性,发现10q LOH与世界卫生组织(WHO)的组织分级显著相关(P=0.002)。10q LOH与无进展生存(Progression Free Survival,PFS)时间缩短显著相关(P
2 10q LOH与普通外科肿瘤
2.1 10q LOH与乳癌 40个乳癌复发病例(平均为首次手术后3.6年), 包括10q在内的染色体臂用微卫星做了LOH分析, 研究发现所有存在于原发肿瘤的10q LOH依然存在于相应的复发组织中, 说明不是同一乳腺的二次恶变;但在复发组, 每个病例的LOH平均值显著高于原发组。另外, 研究发现乳癌细胞系中的LOH(64%)高于乳腺癌标本中的LOH(48%),可能与被检测组织的相对纯度有关[8]。
2.2 10q LOH与肝癌 De Miglio等[9]研究了鼠10号染色体上肝癌发生阻滞1基因(Hcr1)位点的LOH, 10q的详细杂合缺失作图定位该基因在D10Rat51D10Rat121之间大约3.2cM的距离。大多数的等位基因杂合缺失发生在低、中分化癌, 少数发生在高分化癌中。研究表明10q上肿瘤抑制基因的改变对肝细胞肝癌(HCC)的进展至关重要, 结合人类HCC染色体的变异, 说明人、鼠之间肝细胞肝癌的分子发生有共性。Fujiwara等[10]发现32%的肝癌中至少一个位点发生LOH, 确认了在10q2426远端的两个共同杂合缺失区:一个在D10S597 D10S206大约20cM的区间, 另一个在D10S216 D10S590之间24cM的区间,此区域存在的候选肿瘤抑制基因对肝细胞肝癌的发生、发展有关。
2.3 10q LOH与散发性结直肠癌 结直肠癌在西方社会占肿瘤死亡的第二位,它多阶段发生模型所涉及的主要肿瘤抑制基因是APC(5q21), p53(17p13)和DCC(18q21)基因,都存在高频LOH。多条染色体臂的缺失与结直肠癌的发生进展以及预后有关[11],但是10q LOH与散发性结直肠癌的关系研究较少。Fraying最早(1997年)发现散发性结直肠癌中10q LOH达37%,并推测10q1121有肿瘤抑制基因存在。Fawole等[11]检测了114例散发性结直肠癌,发现一个以上位点的LOH达66%, 位于10q21.1的D10S1790位点LOH达44%, 并且此位点的LOH在70岁以前是68%, 大于70岁是23%, 差异显著。另发现此位点腺瘤中的LOH只有10%, 腺癌中是44%,说明此区域发生LOH是结直肠癌发生的晚期事件。
我们应用400个微卫星标记物,在83例结直肠癌中做了全基因组的杂合缺失扫描,发现位于10号染色体长臂的D10S185(10q23.3)位点的LOH是46.88%[12,13]。通过进一步的LOH精细定位,发现除了PTEN基因外,CD39、CYP2C18、PPP1R5、CFLAR、CHUK可能是10q上的肿瘤抑制基因;并且发现D10S1265位点与Duke’s分期显著相关,此位点杂合缺失出现于结直肠癌进展的早期阶段,推断此位点附近可能存在与散发性结直肠癌进展或转移相关的基因[14]。
3 10q LOH与泌尿系统肿瘤
3.1 10q LOH与膀胱癌 膀胱上皮癌有复杂的分子遗传改变, Bulashevska等[15]研究发现10q LOH 仅与8p相关,认为10q LOH是膀胱上皮癌发生的晚期事件。分析发现285例膀胱癌中10q LOH是23%,在Ta期是8%,T1期是20%,T2期为29%,说明LOH频率随着恶性程度提高而增加。Tzai等[16]发现膀胱上皮癌中10q LOH是39.4%,与肿瘤分期相比较,LOH评估不能提供独立的预后指标。10q上未发现与膀胱上皮癌进展相关的肿瘤抑制基因。
3.2 10q LOH 与前列腺癌 Leube 等[17]在前列腺癌中定位了10q2326区域大约63cM的距离, LOH频率也随着分级和分期提高而增加;并且发现了3个高频缺失区,第一个位于PTEN基因处,第二个在D10S1692位点处,第三个在D10S1757D10S587之间,覆盖DMBT1基因。在散发性晚期T3、T4期前列腺癌病人,Latini 等[18]分别分析了PTEN基因位点以及遗传性前列腺癌易感基因(HPC1)位点,前者在良恶性组织中都存在LOH,但发现D10S215 位点仅在肿瘤标本发生LOH,说明此区域可能存在与前列腺癌进展相关的肿瘤抑制基因。
3.3 10q LOH 与肾细胞癌 Alimov等[19]分析肾细胞癌10q LOH达34%;然后用8个微卫星标志物分别分析发生LOH及未发生LOH病例,找到两个最小缺失区域,分别在10q23(D10S554D10S579)和10q2526之间(D10S587D10S212)。
4 10q LOH与头颈部肿瘤
Gasparotto等[20]发现上呼吸道鳞状细胞癌 10q LOH是43%, 找到两个明显的高频缺失区域:10q2223和10q2526。浸润性癌中10q LOH发生率明显高于原位癌, 并且发现10q LOH与预后不佳有关。在喉增生病灶发现LOH频率随病灶分级的提高而增加[21]。
5 10q LOH与肺癌
肺癌的肿瘤异质性比较高,包括10q在内的染色体臂存在LOH现象。LOH区域内的肿瘤抑制基因失活在肺癌的发生、发展中起了重要作用[22]。Sasatomi等[23]在肺癌原发灶发现10q LOH在44%~76%之间, 与淋巴结转移灶比较, 显示了不同程度的异质性, 但发现10q LOH的单一缺失与预后无关。
6 10q LOH与妇科肿瘤
卵巢癌中10q23区域的LOH在子宫内膜样病灶中达43%, 浆液型中是28%, 在其他组织亚型中偶发[24],所有PTEN基因突变的病例都伴有野生型等位基因缺失。在卵巢非典型子宫内膜异位症中, 10q LOH也达到40%, 该研究证实了以前的假说:子宫内膜样和透明细胞卵巢癌可起源于子宫内膜异位症的恶性转移。子宫内膜癌中10q2326区存在高频缺失[25],平均LOH达40%,研究发现存在两个独立的缺失区域,10q23和10q25qter(长臂末端)。
7 展望
目前研究显示多种肿瘤在10号染色体长臂上存在杂合缺失,两个明显的高频缺失区域是10q23和10q2526,具体到每种肿瘤缺失范围不完全相同,以上两个区域分别存在两个已知的肿瘤抑制基因:PTEN(10q23.3)和DMBT1(10q25.326.1)。随着第三代遗传标记物单核苷酸的应用,结合全基因组测序的研究成果,此区域会有新的肿瘤抑制基因发现。
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