肿瘤耐药基因与干细胞

LOGO肿瘤起始细胞耐药机制多药耐药(MultidrugResistance，MDR)是肿瘤耐受化疗药物的主要原因。恶性肿瘤细胞接触一种抗癌药后，继而对多种结构不同、作用机制各异的其他抗癌药产生耐药性。MDR是指对一种药物具有耐药性的同时，对其他结构不同，作用靶点不同的抗肿瘤药物也具有耐药性多药耐药(MDR)Pleotropicmechanismsofmultidrugresistance肿瘤是一类多基因异常、多步骤发生、异质性演进的细胞分化异常性疾病恶性肿瘤由异质性亚群呈等级构成，其中含有一个或多个表达特殊表面标记物，具有启动和重建肿瘤组织表型能力，并决定肿瘤耐药和侵袭转移的细胞亚群-肿瘤起始细胞（tumorinitiatingcells,TICs）众多研究证据表明肿瘤形成和进展的关键主要是肿瘤干细胞或称肿瘤起始细胞美国肿瘤研究学会对TICs下了一个共识的定义，即一群具有自我更新能力能产生不同谱系的致肿瘤的一群细胞。肿瘤干细胞一个重要特征就是抵制抗肿瘤治疗肿瘤起始细胞(TICs)2TICS内生型耐药模式内生型耐药模式即始动于TICs内部的DNA修复机制，高表达ABC转运泵，TICs静默、抗凋亡通路及乙醛脱氢酶(ALDH)2TICS内生型耐药模式－DNA修复胚胎干细胞与成体干细胞均拥有强大的基因突变修复能力，随着成体干细胞基因修复能力的不断消耗，癌症突变风险逐渐增加直至肿瘤发生射线疗法对于TICs和非TICs有着同等的杀伤力TICs内设有更为发达的DNA修复机制，能够及时修复DNA受损区域，达到自我防护DNA修复方式包括核苷酸切除修复、碱基切除修复和错配修复。DNA双链断裂通常则依赖同源性重组修复和非同源末端连接2TICS内生型耐药模式－ABC转运蛋白三磷酸腺苷结合盒转运蛋白[adenosinetriphosphate(ATP)-bindingcassettetransporters，ABC]，是一类跨膜转运蛋白泵，可转运内源性脂质、肽类、核苷酸、药物霉素等ABC泵可依赖ATP分解产生的能量主动将细胞内药物泵出，降低胞内药物的毒性作用，从而产生化疗耐药由于ABC泵在功能和结构上的独特优势，使其在恶性肿瘤中相对富集以抵御药物杀伤TICs高表达ABC泵，主要包括MDR1和ABCG2单核苷酸多态(singlenucleotidepolymorphisms,SNP)2SP细胞因在造血干细胞行DNA染料Hoechst33342染色后经流式分选，发现其染色偏弱而得名，染色偏弱因其位于细胞膜表面的ABCG2将Hoechst33342泵出所致在大鼠神经胶质瘤细胞系，SP细胞首次被证实具有类肿瘤起始细胞特性ABC家族中MDR1和ABCG2能泵出Hoechst33342染料，因而用于鉴定SP和非SP细胞一二代抗ABC蛋白的临床药物如维拉帕米、氨茴环霉素，阿霉素,紫杉醇已经研发（如ABCG2和ABCG1能泵出阿霉素）更加特异性的三代抗ABC蛋白的药物已经合成并处于临床试验阶段TICS内生型耐药模式－ABC转运蛋白2TICS内生型耐药模式－ABC转运蛋白2TICS内生型耐药模式－TICS静默细胞周期特异性药物(CCSA)包括氟尿嘧啶、阿糖胞苷、羟基脲、长春新碱，它们仅对增殖周期的某一特定时相攻击，而对G0期无明显作用由于TICs时常处于G0期，分裂增殖活动少，因而对CCSA不敏感。静默的TICs在受到细胞毒药物攻击后，能够快速的重新进入细胞周期，以及更加高效的进行DNA修复，重构损伤区域。标记滞留细胞（LRCs）体现了肿瘤异质性的特点，低表达肿瘤起始细胞标记物，却能显著降低化疗药物的敏感性LRCs的侵袭能力和EMT相关因子表达显著高于非标记的滞留细胞（non-LRCs）2TICS内生型耐药模式－抗凋亡通路化疗药物细胞毒作用机理之一是诱导肿瘤细胞凋亡TICs内部抗凋亡通路的激活是产生耐药的关键步骤TICs抗凋亡机制研究主要集中在B淋巴细胞瘤-2基因(Bcl-2)与核转录因子NF-kB两条凋亡通路Bcl-2是TICs启动促细胞程序性凋亡的重要一环，BcL-2基因家族可分为抑制凋亡基因如Bel-2，bcl-x，bcl-w，Mcl-1，促进凋亡基因如bax，bcl-XS，bad，bakNF-kB通路参与启动抗凋亡蛋白和生长因子2TICS内生型耐药模式－ALDH乙醛脱氢酶(ALDH)的活性与多功能干细胞和祖细胞关系密切，ALDH可能为TICs的标志物之一ALDH作为TICs的表面标记物在肺癌、前列腺癌、肝癌、头颈部鳞状上皮癌中得到证实在TICs中ALDH明显降低了环磷酰胺的药物作用。ALDH能够氧化和灭活环磷酰胺的活性代谢产物，从而降低环磷酰胺的药物敏感性利用RNA干扰技术或抑制ALDH后，环磷酰胺的药物敏感性显著增加。在胰腺癌中ALDH参与吉西他滨的获得性耐药2TICS外生型耐药模式外生型耐药模式主要是微环境与TICs之间的相互作用所产生的耐药，包括低氧、EMT以及相关生存信号通路2TICs微环境一般定位于低氧环境中，周围富含分化的非TICs、间质细胞、肿瘤相关成纤维细胞、细胞外基质。这种稳定的三维巢状结构，成为保护TICs免受药物杀伤的重要屏障低氧和EMT2上皮间质转化(Epithelialmesenchymaltransition,EMT)是指上皮细胞发生形态转变，变为间质细胞的过程。EMT与肿瘤细胞的运动、侵袭以及TICs特性密切相关获得性耐药的产生源自于肿瘤自身分化状态的改变，而TICs特性的获得则引发了EMT和耐药性同时发生也有报道称相对上皮细胞样肿瘤，间质细胞样肿瘤对新辅助化疗的敏感性更佳低氧和EMT2微环境生存相关通路Wnt/β-cantenin通路在维持正常干细胞和TICs中起到关键作用激动Wnt/β-cantenin通路后，肝TICs的自我更新能力增强，基因敲除β-cantenin后，其自我更新能力下调研究证实Wnt/β-cantenin通路作用于TICs对5-FU和阿霉素的耐药，神经母细胞瘤的耐药研究中，激活wnt通路会诱发多重耐药和对阿霉素的耐药卵巢癌肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的耐药被证实受ABCG2的调控，基因沉默β-cantenin后，明显提高卵巢癌肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的化疗敏感性2微环境生存相关通路Notch通路在维持TICs生存和耐药方面均发挥重要作用Notch通路营养肿瘤启动，血管侵润，上皮间质转化促发转移生长乃至自我更新的整个过程结肠癌中，敲除Notch1或使用抑制剂会明显提高其对顺铂的化疗敏感性，且有效的预防耐药产生LOGOThanks