甲状腺肿瘤干细胞的分子生物学特征

肿瘤干细胞是以自我更新、分化潜能、耐药等为特性的一类特殊细胞。目前，已经能够鉴定出不同类型的肿瘤干细胞。除胃肠道、胰腺、肺部肿瘤组织等存在肿瘤干细胞外，肾上腺、甲状腺、甲状旁腺等内分泌肿瘤组织中亦存在这类细胞。迄今为止，尚不清楚肿瘤干细胞是正常来源的干细胞遗传和表型发生改变而来，还是成熟细胞去分化形成幼稚细胞，也许这两种机制都参与肿瘤干细胞的起源。

目前认为，干细胞的自我更新失调可能导致肿瘤的发生，而甲状腺肿瘤干细胞可能是由于甲状腺正常干细胞发生基因突变而形成。因此，甲状腺肿瘤与甲状腺干细胞存在一定的联系。早在2005年，Takano和Amino就对甲状腺肿瘤的形成提出假设，认为干细胞具有自我更新能力，并存在于正常和肿瘤组织中，正常甲状腺干细胞不仅能够分化成甲状腺滤泡细胞、C细胞，而且，在特殊基因作用下，尚能够演变成肿瘤干细胞，最终形成乳头状癌、滤泡状癌、甲状腺髓样癌以及未分化癌。

因此，探索甲状腺肿瘤干细胞的形成及其生物学特性，能够提高对甲状腺癌发病机制的认识，并为甲状腺癌的治疗提供新的思路。

1.甲状腺肿瘤干细胞的分子生物学特征

肿瘤干细胞特异性的分子标志物已经在白血病、脑肿瘤、乳腺癌和直肠癌等疾病中发现。肿瘤干细胞特殊的生物标志物包括八聚体结合转录因子4（OCT4）、ATP-结合盒转运载体蛋白2（ABCG2）、CD133、Nanog、巢蛋白、醛脱氢酶的酶（ALDH）以及侧群细胞等。业已证实，在甲状腺癌的细胞中含有肿瘤干细胞，包括乳头状癌、滤泡状癌和未分化癌。

Zheng等研究发现，甲状腺未分化癌表达ABCG2和OCT4，而在肿瘤干细胞中，ABCG2和OCT4基因表达明显增强。Zito等对甲状腺未分化癌细胞ARO、KAT-4、KAT-18和FRO进行CD133表达的检测分析，结果CD133+细胞只存在于ARO和KAT-4两类肿瘤细胞中，且表现出干细胞样特性以及高度的自我更新能力。

ALDH是肿瘤干细胞的标志物之一，其活性与肿瘤细胞的致癌性和转移性密切关联。在未分化型甲状腺癌肿瘤干细胞中，ALDH表达增加最为显著，其次为乳头状癌和滤泡状癌。另外，富含的肿瘤细胞具有致癌特性和原始肿瘤的表型特征；具有显著的克隆能力；能够形成大量肿瘤sphere细胞，具有肿瘤增殖潜能，并且，肿瘤侵袭与转移性增强。

甲状腺未分化癌细胞株中存在具有干细胞特性的侧群细胞，该群细胞高表达干细胞标志OTC4及肿瘤耐药基因ABCG2和MDR1。同时，在体外培养中，此侧群细胞又可产生侧群细胞和非侧群细胞；而侧群细胞比非侧群细胞具有更强的体外克隆能力和侵袭转移能力。鉴于甲状腺肿瘤细胞中存在具有干细胞特性的侧群细胞，而此类细胞可生成肿瘤细胞，提示该群细胞可能是肿瘤增殖、转移、复发和耐药的根源。另外，Mitsutake等也发现，侧群细胞存在于几种人甲状腺癌的细胞中，其中，在未分化癌细胞株ARO、FRO、和WRO中的比例分别为0.25%,0.10%和0.02%.并且，与非侧群细胞相比，侧群细胞的克隆及侵袭转移能力显著增加。

2.甲状腺肿瘤干细胞的致病性研究

甲状腺干细胞/祖细胞可能是甲状腺组织再生和肿瘤形成的起源细胞。除了对甲状腺干细胞如何向肿瘤干细胞演变的研究外，甲状腺肿瘤干细胞的致病性成为研究热点。大多数肿瘤干细胞表达高水平CD44和低水平CD24。研究发现，CD44+CD24-细胞存在于甲状腺乳头状癌中，而且，CD44+CD24-乳头状癌细胞高度表达OCT4及转录因子POU5F1。脂肪组织衍生的基质干细胞（ASCs）能够促进甲状腺癌的发生、发展。研究者将ASCs与甲状腺乳头状癌K1细胞、K1细胞、ASCs细胞分别注入3组免疫缺陷小鼠体内。结果发现，与其他两组相比，第1组小鼠出现了较大的肿瘤，并且，小鼠的肺部出现了肿瘤转移。

上皮-间充质转变（EMT）是肿瘤进展中一个重要标志，对提示细胞的转移和侵袭具有重要作用。而发生EMT的肿瘤细胞具有干细胞特征。因此，明确EMT与肿瘤干细胞之间的关系具有重要意义。Lan等研究发现，转染低氧诱导因子（HIF）-1α能够成功诱导人甲状腺滤泡状癌FTC133细胞发生EMT包括E-钙黏蛋白上调，波形蛋白下调，β-连环蛋白核易位以及增加细胞侵袭和增殖能力。另外，EMT促进了甲状腺滤泡状癌FTC133侧群细胞的比例，肿瘤干细胞的分选效率也明显升高，并且，分选的肿瘤干细胞出现了典型的自我更新及体外致瘤能力。因此认为，HIF-1α能够诱导人甲状腺癌细胞完成EMT,进而促使甲状腺肿瘤干细胞的发生。研究者认为进一步理解EMT和肿瘤干细胞在肿瘤进展中的作用有助于寻找甲状腺癌预防和治疗的新靶点。

甲状腺未分化癌占所有甲状腺癌的2%—5%，其组织学类型包括巨细胞、梭形细胞和鳞状细胞，这些亚型经常共存，并不能预测患者的预后。研究发现，甲状腺未分化癌细胞系（THJ-11T和THJ-16T,THJ-21T和THJ-29T）中，约3%—9%能够形成肿瘤球（spheres），表达干细胞标志物Nanog和OCT4。并且，将这些spheres细胞注射到NOD/SCID/II2RG基因敲除小鼠体内，能够产生甲状腺未分化癌转移性肿瘤的临床特征，其致病性及侵袭能力更强。

3.甲状腺肿瘤干细胞的药物干预研究

标准的化学治疗可杀死大多数肿瘤细胞，但肿瘤干细胞仍保持活力。尽管干细胞数量有限，但它们是肿瘤复发、转移与耐药的根源。因此，寻找有效的治疗方法，以肿瘤干细胞作为靶点，应该是遏制恶性肿瘤发生、发展的关键。

研究显示，化学治疗药物阿霉素不能完全消除甲状腺未分化癌细胞，以及阻止肿瘤的进展，可能与药物不能有效根除甲状腺肿瘤干细胞有关。耐药的肿瘤细胞具有高度自我复制能力和耐药特性。有学者发现，甲状腺未分化癌包含了0.4%—0.8%的侧群细胞，能够表达ABCG2与耐药基因MDR1.阿霉素虽然能够杀灭非侧群肿瘤细胞，但对富含OCT4阳性的70%侧群细胞的耐药细胞株无明显效果。肿瘤干细胞对阿霉素的抗药性可能主要是由于ABCG2和（或）MDR1的表达上调所致。因此，有效治疗甲状腺未分化癌，不仅要消除肿瘤细胞，更要杀灭肿瘤干细胞。

研究发现，二甲双狐通过AMP活化蛋白激酶（AMPK）激活和胰岛素信号通路介导抗肿瘤作用，同时亦能够抑制细胞周期进程并诱导细胞凋亡的抗有丝分裂效果。另外，其对肿瘤干细胞的研究亦逐渐引起重视。Chen等发现，10mm/L的二甲双胍使甲状腺未分化癌细胞HTh74和HTh74R的sphere形成率分别抑制66%和76%。另外，二甲双胍能够减少HTh74侧群细胞与非侧群细胞的数量，但不能改变侧群细胞与非侧群细胞的比例。因此，二甲双胍抗甲状腺未分化癌的机制可能与抑制甲状腺癌干细胞增殖有关。

针对肿瘤干细胞的研究为恶性肿瘤的临床治疗提供了全新的视角，对甲状腺癌的临床治疗具有重要意义。

4.问题与展望

目前，甲状腺肿瘤干细胞的研究仅处于起始阶段，许多问题尚待澄清。首先，肿瘤干细胞的体内、外研究并不能完全反映人体内的真实情况。其次，Notch、Wnt、SHH以及Hedgehog等细胞信号通路与甲状腺肿瘤干细胞有何关系，阻断甲状腺肿瘤干细胞增殖相关的细胞信号通路，对肿瘤的治疗作用如何，尚不明确。

另外，如何既能彻底有效地根除肿瘤干细胞，又避免伤害正常的干细胞，亦是未来研究的重点内容之一。对肿瘤干细胞研究资料的积淀，将为肿瘤的治疗提供新的思路。