干细胞与肿瘤

近年的一些研究表明，在白血病以及一些实体肿瘤中，只有一小部分肿瘤细胞具有无限增殖和形成新肿瘤的能力。这些具有肿瘤形成能力的细胞被称为癌干细胞（cancer stem cell）。因此，目前人们一般认为，肿瘤组织中的细胞是不均一的，含有癌干细胞以及大量异质性的、不具肿瘤形成能力的相关肿瘤细胞。癌干细胞概念的提出为肿瘤发生机制的认识和肿瘤的治疗提供了一条新的思路。

癌干细胞在癌症组织中所占比例很小，具有肿瘤形成能力是癌干细胞的本质特征。鉴定癌干细胞的方法通常是首先通过分子标志将肿瘤细胞悬液用流式细胞仪分选为若干亚群，然后将不同的细胞亚群移植到裸鼠体内观察其成瘤性，癌干细胞就存在于具有成瘤性的细胞亚群中。1997年，Bonnet等成功分离了急性髓细胞性白血病（acute myeloid leukemia，AML）患者体内的白血病干细胞（leukemic stem cell，LSC）。他们发现只有表型为CD34+CD38-Thy-的白血病细胞才能够在体外形成克隆。这一细胞亚群虽然在肿瘤细胞中仅占0.2%，但它们移植到糖尿病重症联合免疫缺陷小鼠（NOD/SCID小鼠）体内之后能形成类似于人类急性髓细胞性白血病的肿瘤细胞。2003年，Al-Hajj等首次从人类乳腺癌中成功分离出癌干细胞，这一成果极大地推动了实体瘤干细胞的研究，他们首先通过特异性细胞表面标志（黏附分子CD44和CD24，乳腺/卵巢肿瘤特异性标志B38.1和上皮特异性抗原ESA等）分选转移或原位乳腺癌组织细胞，然后将分选的细胞注射到NOD/SCID小鼠的皮下观察其致瘤性，结果发现，表型特征为LIN-ESA+B38.1+CD44+CD24-/LOW的细胞在细胞移植中具有干细胞样生长特性，能无限增殖并分化生成多种类型细胞，可以在NOD/SCID小鼠中致瘤，而这一群细胞仅占癌组织细胞数的2%。癌干细胞这个发现为临床药物研发提供了新的思路，所以引起了研究人员的广泛兴趣，随后，脑瘤干细胞、慢性髓细胞性白血病干细胞、结肠癌干细胞、胰腺癌干细胞、肺癌干细胞、前列腺癌干细胞、肝癌干细胞等相继被鉴定。

癌干细胞的起源目前尚不清楚，它们与正常的干细胞有许多相似处，但也有本质性的区别。正常干细胞受机体调控，能精确地生成人体需要数量的正常细胞，但癌干细胞以不可控制的方式自我更新和分化。从理论上讲，组织特异性干细胞、过渡细胞和成熟细胞都有可能是癌干细胞的源头细胞，但组织中的干细胞发生突变的可能性最大。尽管目前仍然缺乏直接证据证明癌干细胞来源于正常干细胞，但是癌干细胞与正常干细胞之间的许多相似点提示，癌干细胞很可能由正常干细胞转化而来，因为在那些细胞更新旺盛的组织器官内，总是持续地需要有分化成熟的细胞进行补充，而这些分化成熟的细胞是从其所存在的相应组织器官中的组织特异性干细胞分化而来的，这些细胞更新旺盛的组织器官中的干细胞发生突变和积累突变的可能性会很高，出现增殖和分化特性失控的异常干细胞系（即癌干细胞系）的可能性也就相应地增大。分化的功能细胞通常寿命短暂，不容易产生基因突变的积累，因此癌干细胞更可能是来源于干细胞而不是分化细胞。Kopper等认为，某些分化细胞也可能在癌变之前重新获得自我更新能力，突变为癌干细胞，但这方面的相关理论依据，仍需进一步实验支持。

随着研究的不断深入，癌干细胞理论将对肿瘤发生机制的研究、肿瘤的预防和治疗产生深远的影响。首先，人们对癌干细胞的认识对肿瘤传统治疗模式提出了巨大挑战。目前常规的肿瘤治疗方法是不加区分地杀灭增殖的肿瘤细胞，而癌干细胞可能并不是肿瘤组织中增殖最旺盛的细胞，因此对这类方法并不一定敏感和有效，反而可能在肿瘤治疗后继续产生新的肿瘤，导致癌症复发。其次，癌干细胞理论的提出也会影响人们对肿瘤耐药性的认识。已有研究发现，正常干细胞表面存在许多与耐药性相关的转运通道，这些通道可以将药物泵出细胞，类似的通道也存在于癌干细胞中，这提示，癌干细胞很可能是导致肿瘤耐药的细胞。总体来说，肿瘤的复发转移和耐药性都可能与癌干细胞有关。因此，肿瘤治疗的关键是寻找对癌干细胞有特异性杀伤作用的分子，这些分子有望成为更加有效的肿瘤治疗药物。(https://www.daowen.com)

科学小故事

中国造血干细胞之父——吴祖泽

吴祖泽是中国造血干细胞研究的奠基人、中国实验血液学研究的先驱、军事医学科学院研究员，1993年当选为中国科学院院士。吴祖泽完成了世界首例胎肝造血干细胞移植治疗急性重度骨髓型放射病人的手术，被誉为“中国造血干细胞之父”。

吴祖泽一生角色多变，从学界翘楚到科学大师，再到军事医学最高科研机构的带头人。改变的是人生角色，不变的是乐道与济世的情怀。20世纪六七十年代，国际生命科学界掀起了造血干细胞研究的热潮，吴祖泽也一头扎进造血干细胞研究领域。当时，由于中西学术交流的中断，我国生物界对造血干细胞领域的认识还是一片空白。1973年夏天，38岁的吴祖泽被派往英国帕托森肿瘤研究所，开展造血干细胞研究和学术交流。在英国的日子里，吴祖泽业余时间都躲在宿舍里写书。回国时，他带回了一件重要的行李——30万字的厚重手稿。这份书稿很快得以出版，书名为《造血细胞动力学概论》，这是中国造血干细胞研究的启蒙之作。回国后，吴祖泽探索了如何深化造血干细胞的理论研究，并将研究成果应用于临床。吴祖泽为造血干细胞相关领域的研究人员和医务工作者开设了培训班，培养了大批医学人才。在造血干细胞动力学研究中，吴祖泽通过一系列科学研究和对比分析实验发现，胎肝中的造血干细胞在妊娠4～5个月达到数量和功能的双重旺盛期，该系列相关成果获得了国家自然科学奖。