人胰腺癌肿瘤干细胞样SP细胞的分离鉴定及生物学特性研究

摘要

胰腺癌是消化系统中预后最差的肿瘤之一，即使接受根治性切除术后的患者其5年生存率也只有5～10%。因而深入阐明胰腺癌发生机制，寻找胰腺癌治疗的新靶点对于改善预后具有重要意义。最新研究认为肿瘤是一种干细胞疾病，是由少数具有成瘤能力的肿瘤干细胞增殖发育而成的异常组织。近年来国内外学者通过特异性的细胞表面标志已在急性髓细胞样白血病、乳腺癌、脑肿瘤、前列腺癌、肺癌和结肠癌等肿瘤中成功分离出相应的肿瘤干细胞，并证明它们在肿瘤的形成和生长过程中的决定性作用。亦有学者从事胰腺癌干细胞的分离鉴定，但迄今尚未确定出公认的表面标志物。
　　 Li等通过鉴定提出CD44+CD24+ESA+的细胞亚群是胰腺癌干细胞，Hermann等认为胰腺癌干细胞的表型是CD133+。另外，他们的研究主要是证明胰腺癌是由肿瘤干细胞形成的，调控其生长增殖的信号通路尚未报道。肿瘤SP细胞的分离鉴别是被一致公认的研究肿瘤干细胞生物学特性的替代方法。本研究采用流式分析证实了胰腺癌中SP细胞的存在，通过体内体外实验研究其包括干细胞特性在内的生物学特性，并初步探讨了PI3K/mTOR信号通路对其生存增殖的调控作用。
　　 第一部分：胰腺癌SP细胞的分离和表型分析
　　 目的：分离胰腺癌中的SP细胞亚群并确定其表型。
　　 方法：应用Hoechst 33342染色，流式细胞仪检测6个胰腺癌细胞系及3个原代培养的临床胰腺癌标本中SP细胞的含量。选取典型的具SP细胞的细胞系检测SP细胞的表型。
　　 结果：除了BXPC-3，其他胰腺癌细胞系及原代培养标本都存在Verapamil敏感的SP细胞。PANC-1、CAPAN-1、ASPC-1、PC-3和SW-1990中SP细胞的比例分别为7.84%,11.22%，16.88%，0.43%和2.25%。3个临床标本中SP细胞的比例分别为0.33%,2.79%和0.98%。PANC-1、CAPAN-1和ASPC-1中的绝大多数SP细胞的表型为CD133+和CD44+CD24-ESA+.
　　 结论：胰腺癌中的确存在SP细胞，其表型为CD133+和 CD44+CD24-ESA+。
　　 第二部分：胰腺癌干细胞样SP细胞生物学特性及化疗耐药机制初探
　　 目的：分离鉴定胰腺癌干细胞样的SP细胞亚群并探讨其生物学特性及化疗耐药机制。
　　 方法：应用Hoechst 33342 染色，FACS 分选胰腺癌细胞系PANC-1中的SP细胞。通过平板克隆形成试验和NOD-SCID小鼠异种移植成瘤试验比较SP细胞与non-SP细胞的克隆形成能力及成瘤能力，通过对体外培养的SP细胞和SP细胞衍生肿瘤的Hoechst 33342复染SP再分析判断其是否具有分化潜能。通过成球实验评价SP细胞的自我更新能力。采用Transwell试验和MTT试验比较分选的SP细胞与non-SP细胞的侵袭能力及其对化疗药物的耐药性。应用实时定量PCR检测SP细胞与non-SP细胞中ABCB1和ABCG2的表达。采用流式细胞术比较SP细胞与non-SP细胞的细胞周期。
　　 结果：PANC-1 SP细胞具有较高的自我更新能力和成瘤能力并且能够发生不对称分裂生成non-SP细胞。SP细胞的侵袭力及其对化疗药物的耐药性明显高于non-SP细胞。SP细胞中ABCB1和ABCG2的表达水平明显高于non-SP细胞且大多数细胞处于G1期。
　　 结论：胰腺癌SP细胞富集了具有高侵袭能力的干细胞样肿瘤起始细胞，其耐药机制可能与其大多数细胞处于静息期及某些ABC转运体的高表达相关。
　　 第三部分：PI3K//mTOR信号通路参与胰腺肿瘤干细胞样SP细胞生存增殖的调控
　　 目的：分离鉴定胰腺癌中肿瘤干细胞样的SP细胞亚群并探讨PI3K/mTOR信号通路对其生存与增殖的调控。
　　 方法：应用流式分析检测胰腺癌细胞系PANC-1中SP细胞的含量。观察加入PI3K/mTOR信号通路特异性抑制剂LY294002或雷帕霉素培养后PANC-1中SP细胞的含量变化。采用MTT试验和克隆形成试验检测LY294002或雷帕霉素对分选的SP细胞和non-SP细胞的抑制作用。
　　 结果：加入LY294002 或雷帕霉素培养后PANC-1 SP细胞的含量明显降低（LY294002，7.60±0.27% vs 1.90±0.22%，P=0.000；雷帕霉素，7.60±0.27% vs 1.14±0.20%，P=0.000）。LY294002对SP细胞和non-SP细胞的生存抑制率（1-细胞存活率）分别是47.87±3.82%和27.64±2.09%，差异有统计学意义（P=0.001）。雷帕霉素对SP细胞的生存抑制率亦高于non-SP细胞（57.04±2.78% vs 35.99±3.11%，P=0.001）。LY294002和雷帕霉素对SP细胞的克隆形成能力的抑制率也高于non-SP细胞（LY294002，54±6.56% vs 34.67±3.06%，P=0.01；雷帕霉素，48±3.61% vs 30.67±3.21%，P=0.003。
　　 结论：PI3K/mTOR信号通路参与对其生长增殖的调控，可能成为根治胰腺癌的治疗新靶点。