肿瘤的起源与演进
对肿瘤的起源有两种见解,其一是认为来源于去分化的体细胞,其二是认为来源于干细胞。虽然在某些低等动物中已分化的细胞可以去分化[1],但是在哺乳动物中通常已分化的细胞不再具备自我更新(self-renewal)能力,即使发生突变也只是功能异常而不致于转化,而干细胞是一直存在的,并不断更新,突变更容易在干细胞中累积,所以现在普遍倾向于认为肿瘤来源于恶性干细胞。有些组织,如肝、肾虽然不具有干细胞,但是其细胞在特殊情况下也具有分裂能力,因而也是致癌物的靶细胞。
干细胞是体内具有定向分化能力和分裂能力的细胞,如骨髓细胞可以分化出各种血细胞。肿瘤细胞和干细胞有很多相似之处,如:均有自我更新和无限增殖的能力;较高的端粒酶活性;相同的调节自我更新的信号转导途径,如Wnt、Hedgehog、Notch、NF-κB等信号途径(图16-11)。
Hedgehog信号通道参与早期神经系统发育和毛囊形成的调控。Hedgehog途径中的抑制物突变后,信号系统活性增高,可诱导中枢神经系统肿瘤的产生,如Patched基因突变,可引起Gorlin’s综合征和小鼠的小脑肿瘤。Notch信号通路调控造血干细胞的自我更新,通过抑制造血干细胞的特定分化阶段,控制造血干细胞向粒系或淋巴系分化,Notch信号通路的过度表达可诱导恶性淋巴瘤的产生。在黑色素瘤和一些肠道肿瘤中存在异常Wnt信号,尤其是Wnt途径的组成成分,如β-catenine、APC、Axin等发生基因突变。
多数肿瘤来源于单克隆细胞,如在女性中,胚胎发育时期,细胞中的一个X染色体随机失活,某些X染色体连锁的酶(如葡糖-6-磷酸脱氢酶)在组织中具有异质性,即:不同细胞中表达不同的同工酶,而在肿瘤细胞中却是相同的,从这一点上来看一个肿瘤中的细胞具有相同的起源(图16-12)。
前面提到肿瘤的形成涉及多个基因的突变,因而是一个渐进的复杂过程。多次突变形成肿瘤细胞的异质性,其中少量的细胞具有很强的增值能力,被称为肿瘤干细胞(tumorstemcell)。早在70年代Park等研究发现从小鼠腹水中分离得到的骨髓瘤细胞移植体内,只有1%到4%的骨髓瘤细胞能在脾脏形成克隆,这些骨髓瘤细胞与通常造血细胞一样,只有少量的细胞能形成克隆,这些能形成克隆的骨髓瘤细胞很可能就是骨髓瘤干细胞。
当前肿瘤治疗的目的是尽可能杀死所有肿瘤细胞,认为每个肿瘤细胞都有无限增殖能力,如果肿瘤体积缩小认为治疗方案有效。但实际上大部分肿瘤经过一段时间缓解期后又复发。根据干细胞理论,这种传统的治疗方法并没有将肿瘤干细胞完全杀死,仍具有无限增殖能力。越来越多的学者提出肿瘤治疗应该针对肿瘤干细胞,即使肿瘤体积没有缩小,但由于其他细胞增殖能力有限,肿瘤将逐渐退化萎缩,也许人类能够真正治愈肿瘤。