1、腫瘤微環境對膠質瘤干細胞影響機制的研究進展膠質瘤源自神經上皮，是大腦和脊髓最常見的原發腫瘤，其惡性程度高、預后差，很難根治，往往會復發。2004年，Singh等通過對膠質瘤細胞膜表面干性標志物CD133陽性的細胞進行分選，成功地從人類手術標本中直接識別并分離出膠質瘤干細胞（glioblastomastemcells，GSCs）。GSCs具有促進細胞過度增殖，侵襲性生長，增加血管生成，抵抗細胞凋亡等特點。因此，GSCs的研究對于臨床膠質瘤的防治十分重要。近年來，隨著對GSCs研究的不斷深入，發現腫瘤微環境（tumormicroenvironment，TME）對GSCs的生存和發展具有重要作用。現

2、就TME對GSCs影響和機制的最新研究進展作一綜述。1.膠質瘤干細胞2007年WHO根據膠質瘤組織病理學及預后情況將膠質瘤細胞分成4個不同的等級（IIV級）。IV級星型細胞瘤膠質母細胞瘤（Glioblastoma，GBM）是一種具有高度侵襲性和致命性的腫瘤，通常被認為無法治愈。GBM中有一群罕見的亞群細胞，能夠自我更新、分化，具有可塑性，研究者們將其命名為GSCs。目前，多項研究已經確定并分離出具有腫瘤啟動特性的GSCs。一般認為GSCs具有3個特征：自我更新能力。GSCs能通過不對稱分裂產生一個與之性質相同的GSC和一個普通的膠質瘤細胞，維持GSC數目的穩定。自我更新能力需要通過體外重復形成

3、克隆球和體內重復成瘤等功能實驗確定。增殖和分化能力。GSCs可分化產生快速增殖的祖細胞，再分化和產生“成熟”的、帶有神經元和/或膠質細胞標志的膠質瘤細胞。GSCs的快速增殖通常表現為以克隆球的形式生長，而分化成熟能力則依靠特定的分化成熟標志進行判斷。表達干細胞標志分子。GSCs可以表達與正常干細胞類似的“干性”標志分子。這些分子一類是維持干性所需要的分子，如干性相關的轉錄因子Oct4、c-Myc以及Sox2、端粒酶等；另一類只是干細胞的標志分子，如CD133。在膠質瘤發生發展的過程中，GSCs處于異質性的腫瘤細胞層級的頂端，能夠誘導血管生成、促進腫瘤轉移。此外，GSCs擁有強大的DNA修復能力

4、，能夠從傳統的治療手段中迅速恢復，從而導致膠質瘤患者產生耐藥性，疾病易復發。GSCs特異性表達的細胞表面分子不僅能夠維持細胞干性，而且是篩選和靶向GSCs群體的理想標記。其中，CD133是用來標記GSCs的經典生物標志物。膠質瘤的CD133+亞群細胞能夠在體外表現出強大的自我更新和增殖能力。同時在體內試驗中，這些細胞能夠在大腦內形成腫瘤，并保持原始的組織學特征。研究發現，通過過表達4種關鍵基因（Pou3f2、Sox2、Olig2、Sall2），膠質瘤細胞會發生去分化生成GSCs。這表明關鍵的促腫瘤基因能夠促進GSCs的形成并且能夠調控膠質瘤的發生與發展。2.腫瘤微環境TME在腫瘤的自我更新、分

5、化、轉移過程中都發揮著重要的作用。TME包括免疫細胞、血管周細胞、成纖維細胞、膠質細胞等各類細胞，它還包括細胞分泌的外泌體、細胞因子以及多糖、激素、一氧化氮等各類非生物分子。此外，TME具有低氧、低pH、高壓等特點。腫瘤與微環境之間有著重要的交互作用，微環境的改變甚至可以決定腫瘤未來的命運。TME使得腫瘤細胞具有明顯的遺傳和表觀遺傳特征。研究發現，侵襲性間充質型腫瘤干細胞存在于細胞密度高的區域，即腫瘤邊緣靠近其他TME細胞的位置。這說明了TME在腫瘤干細胞形態和功能特征形成中發揮重要作用，并且當腫瘤細胞脫離TME時，腫瘤的生存能力、侵襲能力將大幅下降。TME具有多種負反饋調節機制，一旦某種不利

6、因素出現，TME會反饋性地形成多種互補或可替代的代謝途徑，當某條通路受到阻斷時，與其功能相似的通路會迅速啟動并發揮作用。3.膠質瘤干細胞與腫瘤微環境GSCs的起源存在爭議，很可能在不同情況下有不同的發生機制，但無論是來自于正常神經干細胞的突變，或是來自于體細胞GBM細胞的去分化，GSCs的形成都高度依賴于TME及其旁分泌信號網絡。這些信號分子和腫瘤細胞自身內在通路相互作用，促進腫瘤細胞基因組或表觀組的不穩定，促使GSCs的形成和維持。臨床膠質瘤標本的免疫組織化學結果顯示，GSCs僅在膠質瘤內特定的壁龕中普遍存在，而不是在整個腫瘤中均勻分布。這提示我們，實體腫瘤中微環境條件對GSCs的分子和生物

7、學特性的調控至關重要。因此，研究GSCs及其與微環境中之間的交互作用不僅對理解GSCs的生物學特性有重要意義，而且還可以預測GSCs對治療的反應，并基于耐藥腫瘤細胞確定新的治療靶點。3.1GSCs與缺氧微環境缺氧是腫瘤微環境的重要特征。GBM的快速生長使得細胞處于一個相對缺氧的環境，同時，低氧水平可以通過激活血管內皮生長因子（vascularendothelialgrowthfactor，VEGF）促進腫瘤細胞生長。在膠質瘤中，VEGF能夠誘導細胞增殖，促進細胞侵襲，并維持GSCs的未分化狀態。研究表明，缺氧可以促進已分化的單個膠質瘤細胞形成克隆球，誘導干細胞標志物Sox2、Oct4、Nano

8、g、CD133等表達升高。低氧狀態下，細胞會穩定表達低氧誘導因子1（hypoxia-induciblefactor1，HIF1）。研究發現，HIF1能夠促進膠質瘤細胞在低氧條件下發生去分化。Notch、STAT3等信號通路在GSCs的“干性”維持方面發揮重要作用。HIF1可以通過與NICD相互作用并使其穩定，從而激活Notch信號；缺氧可以激活STAT3信號通路，STAT3還是HIF1的啟動分子，誘導其RNA轉錄和蛋白表達。近期還有研究表明，缺氧可以誘導FAT1基因的表達，FAT1可以上調HIF1、VEGF的表達，促進Sox2、Oct4、Nestin等干性標志物表達升高，還可以調控上皮細胞間充

9、質轉化（epithelial-mesenchymaltransition，EMT）。3.2GSCs與酸性微環境在絕大多數腫瘤當中，實體瘤的微環境pH值低于正常組織，并可能隨著實體瘤體積的增大而降低。酸性微環境以往常被認為與缺氧有一定聯系，但Fukumura等在體內膠質瘤異種移植的研究中發現，大腦腫瘤中確實存在著pH降低但氧含量正常的微環境，提示低pH可能是微環境中獨立存在的特性。酸性微環境能夠上調GSCs的Oct4、Nanog、Olig2基因表達，還可以促進VEGF、IL-8等細胞因子的生成，進而通過旁分泌作用促進膠質瘤細胞生長。Hu等發現，酸性微環境下，GSCs的自我更新能力、線粒體活性以及

10、ATP的產生均有所提升，從而促進和維持了GSCs的干性。研究還發現，活化的1.25二羥基維生素D3（1，25（OH）2D3）能夠抑制Sox2、Oct4、Nestin等干性標志物的表達。酸性微環境下，25羥基維生素D3-24-羥化酶（25-hydroxyvitaminD3-24-hydroxylase，CYP24A1）高表達，并且能夠催化1，25（OH）2D3的快速降解。3.3GSCs與HMGB1死亡的腫瘤細胞或應激的腫瘤細胞會釋放損傷相關分子模式分子（damage-associatedmolecularpatternmolecules，DAMPs）到TME。如高遷移率族蛋白B1（highmob

11、ilitygroupbox1，HMGB1）、熱休克蛋白70（heatshockprotein70，Hsp70）、三磷酸腺苷（ATP）以及鈣網蛋白（calreticulin，CRT）等。在這些DAMPs中，HMGB1在生理條件下通常定位于細胞核內。當腫瘤細胞受到刺激時或者受到化療、放療的影響時，HMGB1會移位并釋放到細胞外基質。細胞外釋放的HMGB1可以與GBM表面高親和力受體結合，包括晚期糖基化終產物受體（receptorforadvancedglycationend-products，RAGE）、toll樣受體（Toll-likereceptor，TLR）-2、TLR-4以及TLR-9。當

12、HMGB1與受體結合時，激活關鍵信號通路和免疫反應，參與GBM生長、分化、運動和凋亡的調控。Cheng等發現，細胞內HMGB1的高表達能夠促進GBM細胞的增殖和侵襲；HMGB1高表達的患者與低生存曲線相關；GBM釋放的HMGB1可以通過自分泌途徑激活AKT和ERK信號通路從而提高GBM的侵襲能力。這些信息提示抗HMGB1治療可能是GBM的一種新興的治療方法。有趣的是，Zhao等在CD133陽性的人膠質瘤細胞系中，使用慢病毒轉染過表達HMGB1，發現腫瘤細胞的增殖受到抑制，細胞凋亡增多。此外，Chen等在膠質瘤細胞系U87中加入人重組HMGB1蛋白，Oct4、Nanog干性標志物表達上調。3.4

13、GSCs與細胞外囊泡外泌體是直徑為50-110納米的脂質雙分子層細胞外囊泡（extracellularvesicles，EVs）。幾乎所有與膠質瘤相關的細胞都會釋放外泌體，存在于TME中。以外泌體作為載體，GSCs能夠與TME中其他的細胞進行通訊和物質交換。外泌體可以攜帶腫瘤相關的mRNA、miRNA以及蛋白分子，從而對GSCs的生長、侵襲、耐藥等過程發揮調控作用。Skog等研究發現GBM外泌體中攜帶的RNA和蛋白質能夠促進腫瘤生長；并且可以通過血液檢測GBM來源的外泌體為膠質瘤患者提供診斷信息和輔助治療決策。Figueroa等研究發現，來自與GBM相關間充質干細胞的外泌體通過轉移miR-15

14、87增加了GSCs的致瘤性。Bronisz等研究發現，GBM分泌的外泌體可以將miRNA-1傳遞給其他的GBM細胞，從而改變GBM的侵襲和增殖能力；此外，來源于GBM的外泌體還可以傳遞給基質細胞促進血管內皮的形成。vanderVos等使用活體熒光顯微鏡技術直接觀察到GBM分泌的外泌體將RNA轉移到附近的小膠質細胞。這提示我們，外泌體可能是GBM控制其周圍環境的一種手段。Setti等研究發現，與正常組織相比，氯離子細胞內通道1（chlorideintracellularchannel-1，CLIC1）在GBM中過表達，并且在預后差的患者中表達最高；CLIC1能夠促進GBM的增殖和自我更新能力。此外，CLIC1可以由GBM以外泌體為載體分泌出細胞。從CLIC1過表達的GBM細胞中提取的外泌體是GBM體外增殖和體內腫瘤移植的強誘導劑。綜上所述，對TME的研究讓我們更加深刻地了解到TME對GSCs增殖、侵襲、自我更新等方面具有重