癌症干细胞假说给癌症治疗带来了新希望

patience| 2015-02-14 00:30:00
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据外媒报道,美国癌症研究院的科学家发现了一种特殊的、仅仅存在于癌症干细胞当中的蛋白,这使得人们可以将这种蛋白作为攻击目标研制出新的药物,用来专门杀死癌症干细胞。这个癌症干细胞假说给癌症治疗带来了新希望。

 

“彻底消灭癌症”,这种说法已经显得有些老生常谈却始终没能实现,关键原因在于人们一直没有真正了解:癌症到底是怎样发生的。长期以来,人们推陈出新,从各个角度提出了无数的假说来解释癌症的发生、发展机制,并由此寻找各种治疗措施。其中“癌症干细胞假说”成为当前一种比较有希望的说法。越来越多的科学家投身于此,希望能够逆流而上,截断癌症的源头。

 

癌症干细胞假说

 

很早以前,人们便猜想,在肿瘤组织当中,究竟是所有细胞都一模一样,都同样有能力促使肿瘤生长,还是其中一群细胞比另一群细胞更“高级”、更具增殖潜力,只有它们才是真正的罪魁祸首?对于癌症,传统的治疗方法是尽力杀死所有的癌细胞,认为只要体内有一点癌细胞尚存,癌症就有可能复发。

 

然而20世纪六七十年代,少数科学家在实验中发现,其实肿瘤中存在的细胞群落差异非常大,将它们移植到体外观察发现,它们各自形成新肿瘤的能力大不相同,其中只有极小比率的癌细胞能够生成新的肿瘤组织;那么要想根除癌症,针对这些特定细胞也许会更加有效。由此科学家提出了“癌症干细胞假说”,认为“癌症是由一小群癌症干细胞所造成的”。他们喜欢用蒲公英来打比喻:修剪草坪看上去好像把它们都除掉了,但只要蒲公英的根还在,它就还会再长起来。癌症也是一样。化疗和放疗尽管可以摧毁大部分的癌细胞,但只要它没有杀灭癌症干细胞——那是癌症的根——它就会卷土重来。

 

1997年,加拿大多伦多大学分子遗传学部的约翰·狄克(John E.Dick)与多米尼克·博耐特(Dominique Bonnet)率先从急性髓细胞性白血病(一种血癌)中找到了所谓的癌症干细胞。他们发现,这种细胞只占白血病细胞的1%,而它们却是唯一可以在小鼠体内引发肿瘤的细胞,就像“种子”一样。然而当时这项研究在学界并没有引起足够的重视,因为人们怀疑它能否在实体肿瘤中重复,比如乳腺癌、结肠癌、前列腺癌或脑癌等。直到2003年,美国密歇根大学的迈克尔·克拉克(Michael F.Clarke)与麦克斯·威查(Max Wicha)终于第一次证明,乳腺癌中也存在着癌症干细胞。

 

为了找到乳腺癌干细胞,他们首先根据细胞不同的表面标记,将从人体乳腺癌中得到的肿瘤细胞分为两类,然后分别移植到小鼠体内,看它们各自具有怎样的增殖潜力。结果发现,其中占癌细胞总量中的大多数的一类癌细胞即使移植100万个也不能形成新的肿瘤,而另一类只占总量很少比例的癌细胞却只需要500个就可以在小鼠体内生成新的肿瘤——这便是传说中的癌症干细胞。

 

这一发现大大刺激了科学家们对这一领域的研究热情,从那以后,世界各地的实验室都开始在各种癌症中寻找这种具有干细胞性质的细胞群,一时间相关研究突飞猛进、捷报频传,短短几年时间,人们已经证实了包括结肠癌、头颈癌、肺癌、前列腺癌、脑癌和胰腺癌等肿瘤当中都有癌症干细胞的存在。

 

误入歧途的干细胞?

 

那么癌症干细胞与干细胞到底是什么关系呢?

 

我们知道,干细胞可以分为胚胎干细胞和成体干细胞,后者可以说是一种奇特的未完全分化的细胞:它们不再是胚胎细胞,却也还没有成熟到可以承担某种器官的具体功能,它们介于胚胎状态和成熟状态之间。成体干细胞存在于机体所有的组织,包括大脑当中,通过特殊的分裂方式,源源不断地分化为成熟细胞,以对组织进行正常更新,或在其受损时进行修复。

 

由于肿瘤在一定程度上也可以被看作一种组织或器官,一种失去调控,过度增长的“坏了”的组织、器官,因此人们猜想,在肿瘤当中应当也会有干细胞的存在,于是,科学家将在肿瘤组织中发现的具有干细胞特性的一类细胞称为“癌症干细胞”(也叫“肿瘤干细胞”)。

 

那么干细胞具有什么样的特性呢?

 

以造血干细胞为例。在成人骨髓细胞中,造血干细胞所占比例还不到0.01%,然而它是各种红细胞、白细胞、血小板等不同血液细胞的源泉。这些稀有的造血干细胞先是分化为各种血细胞的祖细胞(即“造血祖细胞”),而后再进一步分化成具有不同功能的成熟的血细胞。在这个生成功能细胞的过程当中,造血干细胞可以始终保持其未分化的状态,因为通过不对称分裂,它分裂出的两个子细胞,一个走向成熟之路,成为祖细胞,而另一个仍可维持干细胞身份,使干细胞总数保持稳定。

 

这种自我更新的能力,是干细胞最重要的特征,它赋予了干细胞不朽的生命与无限繁殖的潜能。

 

长生不死、无限繁殖,干细胞的这些特点不正是恶性肿瘤细胞的特点吗?而癌症的复发与转移也让人不由联想到干细胞顽强的生命力与迁移能力。正常干细胞受到严格的基因调控,无限生长和分化的能力受到约束;而一旦丧失这些调控机制,结果就会和癌症的情形非常相像。于是人们猜想,也许癌症干细胞其实就是一些“误入歧途”的干细胞?越来越多的科学家支持这样的看法,“如今,一切都使我们相信,是一些正常的成体干细胞经过基因突变而导致了癌变。”多米尼克·博耐特说。如果癌症来源于干细胞,这确实可以解释许多悬而未决的问题。

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