综述: 肿瘤干细胞微环境与靶向干预策略

肿瘤干细胞具有自我更新和可塑性的潜能,能够维持肿瘤生长和异质性的能力．肿瘤干细胞是肿瘤产生、转移、耐药和复发的根源,肿瘤干细胞学说逐渐被肿瘤研究者所接受,因此,对肿瘤干细胞的深入理解有重大的科学和临床意义．肿瘤干细胞的微环境是肿瘤微环境的组成部分,包括细胞-细胞接触、分泌型因子等．肿瘤非干细胞和肿瘤干细胞本身都可以作为肿瘤干细胞的微环境．肿瘤干细胞的微环境可以维持肿瘤干细胞的可塑性,保护肿瘤干细胞免受免疫系统攻击,也可以促进其转移．肿瘤干细胞对其微环境的塑造、肿瘤干细胞的微环境对肿瘤干细胞自我更新的影响,以及针对肿瘤干细胞微环境的靶向干预等问题,已成为肿瘤干细胞研究的前沿问题．本文就肿瘤干细胞的发现、自我更新维持机制、肿瘤干细胞的微环境,及其肿瘤干细胞及微环境的干预策略等研究进展进行了综述．     

免疫微环境对肿瘤干细胞影响研究进展

肿瘤干细胞是肿瘤组织中一小群特殊的未分化的细胞,由于其对化疗药耐受及致瘤潜能,被认为是造成肿瘤发生、复发和转移的根源,所以深入了解肿瘤干细胞特性对提高肿瘤治疗效率有着重要临床意义.肿瘤微环境中的免疫细胞及其分泌的分子与肿瘤干细胞之间存在复杂的相互作用,可以维持肿瘤干细胞的干性及自我更新能力.目前,肿瘤免疫微环境对肿瘤干细胞的影响、肿瘤干细胞对免疫微环境的塑造作用以及靶向肿瘤干细胞或免疫微环境等研究,是肿瘤干细胞研究领域的热点问题.本文就免疫微环境对肿瘤干细胞的影响、靶向肿瘤干细胞及微环境治疗的研究进展进行了综述.     

慢性炎症对肿瘤干细胞的调控

大量研究已证实肿瘤干细胞是肿瘤耐药、复发和转移的根源.慢性炎症与肿瘤的发生和发展密切相关,肿瘤炎性微环境中的IL-6、IL-8、EGF等炎性因子和生长因子激活了肿瘤干细胞内NF-κB/Stat3信号通路,维持肿瘤干细胞的自我更新能力,从而促进肿瘤的生长和转移.深入研究肿瘤炎性微环境对肿瘤干细胞的调控机制,可以使我们找到潜在的治疗靶点,为攻克肿瘤带来新的思路和手段.     

综述:慢性炎症对肿瘤干细胞的调控

大量研究已证实肿瘤干细胞是肿瘤耐药、复发和转移的根源.慢性炎症与肿瘤的发生和发展密切相关,肿瘤炎性微环境中的IL-6、IL-8、EGF等炎性因子和生长因子激活了肿瘤干细胞内NF-κB/Stat3信号通路,维持肿瘤干细胞的自我更新能力,从而促进肿瘤的生长和转移.深入研究肿瘤炎性微环境对肿瘤干细胞的调控机制,可以使我们找到潜在的治疗靶点,为攻克肿瘤带来新的思路和手段.     

癌变重编程的表观遗传调控机制研究进展

肿瘤发生和恶化转化过程中导致细胞的异常编程,并由此产生了肿瘤干细胞。肿瘤干细胞具有自我更新和可塑性潜能,是肿瘤起始、转移、耐药和复发的根源。因此,对肿瘤重编程和肿瘤干细胞的研究具有重大科学价值和临床意义。表观遗传调控在肿瘤重编程中发挥重要作用。染色质重塑复合物、组蛋白修饰和非编码RNA等表观遗传机制都参与了癌变重编程。这些表观遗传调控可以调控肿瘤干细胞的自我更新和分化形成新肿瘤的能力。表观遗传调控癌变重编程、肿瘤干细胞自我更新的调控以及针对肿瘤干细胞表观调控机制的靶向治疗等问题,已成为肿瘤生物学研究的重点。现就染色质重塑复合物、组蛋白修饰和非编码RNA对癌变重编程和肿瘤干细胞调控的研究进展进行了综述。     

间充质干细胞与肿瘤转移

间充质干细胞是一类能够自我更新、具有多向分化潜能的成体干细胞。近年来,有证据认为间充质干细胞是肿瘤组织中基质细胞的祖先,因此间充质干细胞微环境与肿瘤转移的关系逐渐成为研究热点,但间充质干细胞对肿瘤转移是促进还是抑制,目前的研究并不一致。我们简要综述了间充质干细胞参与肿瘤转移的研究进展。     

果蝇生殖腺干细胞和它们的微环境

干细胞微环境是由容纳一个或多个干细胞,并控制干细胞自我更新和子代细胞产生的组织细胞以及细胞外基质组成。干细胞必须在微环境内才能增殖,才能保持自我更新的特性。通过对果蝇生殖腺干细胞微环境的结构及其产生的信号路径（该路径可以调节干细胞自我更新）的研究,发现微环境中支持细胞和它们发出的信号路径在调节干细胞的增殖和分化中起重要的作用。     

肿瘤干细胞生物学特性及其干性维持机制的研究进展

肿瘤是威胁人类健康和社会发展最为严重的疾病之一,也是全球第二大常见疾病死因。最新统计数据显示,恶性肿瘤在发达国家已取代心血管疾病成为第一大疾病死因。肿瘤的耐药、转移和复发,仍然是临床治疗中亟需解决的难题。肿瘤干细胞(tumor stem cells, TSCs)是一类具有自我更新、分化潜能、高致瘤性和高耐药性等特征的细胞亚群,能够抵抗放化疗等非特异性治疗手段,在肿瘤发生、转移、耐药和复发中发挥关键作用。肿瘤干细胞标志物、干性维持机制、微环境和代谢重编程等领域已成为了研究热点,最新研究成果为肿瘤干细胞的鉴定和靶向治疗提供了新的靶标和策略。本文对肿瘤干细胞的表面标志物(CD133和CD44等)、自我更新和上皮细胞间充质转化(epithelial mesenchymal transition, EMT)信号通路(Wnt/β-catenin和Hedgehog等)、微环境特征、代谢重编程(糖酵解和氧化磷酸化等),及其在肿瘤的起始、发展、转移和耐药中的作用进行了综述。     

肝干细胞的可塑性和分化机理的研究进展

对肝干细胞的可塑性、多向分化潜能、分化机理及其与肝癌发病机制的关系等方面进行综述.肝干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞. 在不同的条件下,肝干细胞可分化为肝细胞、胆上皮细胞、胰腺细胞和肠上皮细胞. 肝干细胞的分化涉及微环境、细胞因子和细胞外基质等多种调控因素. 肝干细胞分化为成熟肝细胞受多种转录因子和信号通路的调节,其分化异常有可能诱发形成肝细胞癌.     

成体骨髓造血的神经调控

造血干细胞可以重建整个血液和免疫系统,其自我更新和分化等功能的维持受内源微环境和外源信号的调控.神经调节作为调节机体稳态的三大体系之一,对成体造血干细胞和骨髓微环境的调控发挥重要作用.该文结合目前国内外已有的研究成果,对神经系统在造血干细胞功能调控和造血稳态维持中的作用进行综述.     

上皮干细胞参与肿瘤恶变的机制

上皮干细胞是一类具有自我更新能力和多向分化潜能的细胞,在维持上皮稳定中起到关键作用。随着研究不断深入,发现上皮干细胞可作为上皮肿瘤发生的起始细胞,上皮干细胞恶变不仅受干细胞微环境影响,它还与多条信号通路失调及基因突变相关。但上皮干细胞如何恶变为肿瘤的具体机制依旧不清楚。本文就上皮干细胞和肿瘤干细胞两者的联系以及上皮干细胞恶变为肿瘤的作用机制进行阐述。     

微流控芯片在干细胞研究中的应用

干细胞以其多潜能性和自我更新能力成为人类早期胚胎研究、干细胞治疗和组织工程修复中的主要细胞来源和种子细胞。但传统细胞研究方法难以提供干细胞生长和分化所需的复杂多层次的微环境,使研究结果与体内真实情况相差甚远,尽可能模拟和精确调控干细胞培养微环境,进而控制干细胞自我更新或分化命运,成干细胞研究的难点。微流控芯片可以更真实地模拟干细胞小生境(niche);实时可控的对单个干细胞加载剪切力和生长因子;其透明的装置可对细胞行为进行跟踪观察等研究细胞微环境中占有优势,从而受到越来越多干细胞研究者的关注。结合对微流控技术研究经验,对干细胞微环境构建所需条件进行了综述,总结了微流控在干细胞研究中所取得的成果,并展望了微流控技术在干细胞研究中的应用前景。     

肿瘤细胞Hedgehog信号通路及其抑制剂

越来越多的证据显示, 肿瘤的发生、生长、转移、复发以及耐药等均与肿瘤干细胞密切相关.Hedgehog (Hh)信号通路调节胚胎发育和成体许多组织器官干细胞的自我更新与增殖.然而, 那些在正常发育过程中受到Hh信号通路调节的组织器官, 在该信号通路异常时常常发生肿瘤.这些肿瘤包括肝癌、神经胶质瘤、基底细胞癌、横纹肌肉瘤、胰腺癌、小细胞肺癌、胃癌、结肠癌、前列腺癌、黑色素瘤和多发性骨髓瘤等.介绍了近年来Hh信号通路在肿瘤发生和发展过程中的机制、在维持肿瘤干细胞自我更新方面的作用, 以及该通路的特异性抑制剂, 以显示其在肿瘤治疗中潜在的重要意义.最后, 提出了今后肿瘤干细胞Hh通路研究的重点和新思路.     

编委推荐

<正>Cell|造血干细胞微环境的形成和维持具有不同的表观调控机制造血干细胞具有自我更新和多谱系分化的潜能,可以维持血液系统稳态。在生理状态下,成体造血干细胞位于骨髓微环境中。间充质细胞(MSC)是骨髓造血干细胞微环境的关键组成成分,其中LepR⁺ MSC通过分泌造血干细胞维持因子,如SCF和CXCL12,支持造血干细胞的功能。     

精原干细胞niche的研究进展

精原干细胞(spermatogonial stem cells,SSCs)是指睾丸内位于曲精细管基膜上既能自我更新维持自身适量恒定,又能定向分化产生精母细胞的一类原始精原细胞。随着干细胞深入的研究,人们发现了一种控制着干细胞可塑性与命运的微环境,此微环境被称为干细胞niche,干细胞niche由niche细胞、细胞外基质、细胞因子等构成。精原干细胞niche是由黏附因子、生长因子、支持细胞、间质细胞以及小管周肌肉细胞组成。大量的研究表明支持细胞在睾丸中是主要的成体细胞,通过分泌可溶性的因子来影响精原干细胞niche的结构与功能,同时支持细胞还能够间接的影响其他的成体细胞。随着年龄的增长使得精原干细胞niche的功能下降。精原干细胞数量以及精原干细胞niche为我们研究组织特异性干细胞生物学以及保持再生组织平衡提供了很宝贵的线索,精原干细胞对于保持组织的自我更新具有很重要的作用,并且受到人们大量的关注,然而精原干细胞niche也起到很重要的作用,它为治疗一些疾病提供新途径.本文将综述精原干细胞niche及其变化对精原干细胞功能调节的相关研究进展。     

维持胚胎干细胞自我更新分子机制的研究进展

胚胎干细胞通过特殊内源性分子的表达,以及微环境中多种细胞因子和胞外基质的刺激,构成信号网络,共同调控自我更新.近年来,通过对Oct3/4、Nanog等胚胎干细胞特殊分子标记,以及LIF-STAT3,Wnt-β-连环素,BMP-Id等信号通路的研究,探讨了胚胎干细胞自我更新信号网络的分子机制.维持自我更新的关键在于胚胎干细胞生长微环境中的各种细胞因子和胞外基质的含量,以及细胞内源性特异分子表达量之间的平衡.     

间充质干细胞影响肿瘤细胞增殖及其分子机理

间充质干细胞MSCs(mesenchymal stem cells)与肿瘤细胞间的相互作用是近年来肿瘤领域的研究热点之一.MSCs是一种多能干细胞,具有分化为成骨细胞、软骨细胞、脂肪细胞、纤维母细胞或肌肉细胞等多种间充质细胞的能力.MSCs在肿瘤细胞中表现出的归巢和转移能力为其成为潜在的抗肿瘤工具奠定了基础,MSCs转移到肿瘤细胞后参与重塑肿瘤微环境,并对其增殖、侵袭和转移等生物学行为产生重要影响.MSCs重塑肿瘤微环境后对肿瘤细胞的增殖究竟是促进还是抑制,相关文献报道有很大的争议.基于相关研究近况,主要综述骨髓间充质干细胞BMSCs(bone marrow derived mesenchymal stem cells)参与重塑肿瘤微环境对肿瘤细胞增殖的影响,并就已知的分子机理做一简要介绍.     

通过模拟胚胎微环境逆转肿瘤的研究进展

肿瘤的发生和发展源于一小部分具有自我更新能力的肿瘤干细胞。胚胎干细胞也具有自我更新和多向分化的特性。胚胎干细胞特异的基质微环境能够提供干细胞正常生长的调控分子,在细胞不断更新的情况下,使增殖和分化达到平衡。受胚胎干细胞调节的基质或胚胎微环境作用于肿瘤细胞,可以使肿瘤细胞获得更多的分化表型,显著降低其恶性程度,抑制肿瘤细胞的侵袭行为。进一步的分子机制研究发现,在肿瘤细胞中高表达的Nodal蛋白会抑制肿瘤细胞分化,而胚胎干细胞分泌的糖基化Lefty蛋白可以负反馈调节Nodal蛋白的作用,从而降低肿瘤细胞的恶性程度。利用组织工程来模拟胚胎干细胞微环境,保留Lefty蛋白,从而逆转肿瘤的方法具有广阔的前景。     

骨髓微环境对造血干细胞静息的调节机制

自我更新、多向分化和静息状态是造血干细胞的重要特征,其中静息状态的维持是维持造血干细胞数量及造血干细胞池稳定的重要机制。骨髓微环境是造血干细胞定居的场所,是维持造血干细胞静息必要的土壤,尤其是成骨细胞微环境可通过多种跨膜分子信号通路、黏附分子等调节造血干细胞的静息。造血干细胞静息关系到造血干细胞自我更新的平衡,其失衡与白血病的发生及白血病干细胞的干性维持相关。该文通过总结近几年最新研究进展并结合作者实验室的研究成果,对介导骨髓微环境调节造血干细胞静息的主要分子机制作一综述。     

模拟干细胞生长微环境以促进间充质干细胞的扩增

间充质干细胞（mesenchyrmalstemcells,MSCs）是当前在多种组织再生和细胞治疗研究中被最广泛采用的一类干细胞。但如何诱导MSCs的体外高效扩增并维持其干性特征（stemness）,从而为临床应用提供充足、优质的细胞源,是当前基础研究和临床治疗中遇到的瓶颈问题。日益增多的研究表明,机体内干细胞的自我更新与分化受其所处体内微环境的紧密调控。因此,精确模拟干细胞在体内生长的微环境已成为提高干细胞体外扩增效率的重要策略。该文就近期研究中如何模拟干细胞生长微环境诱导MSCs体外扩增并维持干细胞特性的研究做一综述,为今后MSCs的高效扩增和推进临床运用与转化提供思路。