肿瘤耐药基因与干细胞.ppt

肿瘤耐瘤耐药基因与干基因与干细胞胞 多药耐药多药耐药 (Multidrug Resistance(Multidrug Resistance，MDR)MDR)是肿瘤耐受化疗药物的是肿瘤耐受化疗药物的主要原因。恶性肿瘤细胞接触一种抗癌药后，继而对多种结构不同、主要原因。恶性肿瘤细胞接触一种抗癌药后，继而对多种结构不同、作用机制各异的其他抗癌药产生耐药性。作用机制各异的其他抗癌药产生耐药性。MDRMDR是指对一种药物具有耐是指对一种药物具有耐是指对一种药物具有耐是指对一种药物具有耐药性的同时，对其他结构不同，作用靶点不同的抗肿瘤药物也具有耐药性的同时，对其他结构不同，作用靶点不同的抗肿瘤药物也具有耐药性的同时，对其他结构不同，作用靶点不同的抗肿瘤药物也具有耐药性的同时，对其他结构不同，作用靶点不同的抗肿瘤药物也具有耐药性药性药性药性多药耐药多药耐药(MDR)Pleotropic mechanisms of multidrug resistance 肿瘤是一类多基因异常、多步骤发生、异质性演进的细胞分化异肿瘤是一类多基因异常、多步骤发生、异质性演进的细胞分化异常性疾病常性疾病 恶性肿瘤由异质性亚群呈等级构成，其中含有一个或多个表达特恶性肿瘤由异质性亚群呈等级构成，其中含有一个或多个表达特殊表面标记物，具有启动和重建肿瘤组织表型能力，并决定肿瘤耐药殊表面标记物，具有启动和重建肿瘤组织表型能力，并决定肿瘤耐药和侵袭转移的细胞亚群和侵袭转移的细胞亚群-肿瘤起始细胞（肿瘤起始细胞（肿瘤起始细胞（肿瘤起始细胞（tumor initiating cells,tumor initiating cells,TICsTICs）众多研究证据表明肿瘤形成和进展的关键主要是肿瘤干细胞或称众多研究证据表明肿瘤形成和进展的关键主要是肿瘤干细胞或称肿瘤起始细胞肿瘤起始细胞 美国肿瘤研究学会对美国肿瘤研究学会对TICsTICs下了一个共识的定义，即一群具有自我下了一个共识的定义，即一群具有自我更新能力能产生不同谱系的致肿瘤的一群细胞。肿瘤干细胞一个更新能力能产生不同谱系的致肿瘤的一群细胞。肿瘤干细胞一个重要重要重要重要特征就是抵制抗肿瘤治疗特征就是抵制抗肿瘤治疗特征就是抵制抗肿瘤治疗特征就是抵制抗肿瘤治疗肿瘤起始细胞肿瘤起始细胞(TICs)2TICS内生型耐药模式内生型耐药模式内内内内生生生生型型型型耐耐耐耐药药药药模模模模式式式式 即即始始动动于于TICsTICs内内部部的的DNADNA修修复复机机制制，高高表表达达ABCABC转转运运泵泵，TICsTICs静静默默、抗抗凋凋亡亡通通路及乙醛脱氢酶路及乙醛脱氢酶(ALDH)(ALDH)2 TICS内生型耐药模式内生型耐药模式DNA修复修复 胚胚胎胎干干细细胞胞与与成成体体干干细细胞胞均均拥拥有有强强大大的的基基因因突突变变修修复复能能力力，随随着着成成体体干干细细胞胞基基因因修修复复能能力力的的不不断断消消耗耗，癌癌症症突突变变风风险险逐逐渐渐增增加直至肿瘤发生加直至肿瘤发生 射线疗法对于射线疗法对于TICsTICs和非和非TICsTICs有着同等的杀伤力有着同等的杀伤力 TICsTICs内内设设有有更更为为发发达达的的DNADNA修修复复机机制制，能能够够及及时时修修复复DNADNA受受损区域，达到自我防护损区域，达到自我防护 DNADNA修修复复方方式式包包括括核核苷苷酸酸切切除除修修复复、碱碱基基切切除除修修复复和和错错配配修修复复。DNADNA双双链链断断裂裂通通常常则则依依赖赖同同源源性性重重组组修修复复和和非非同同源源末末端端连连接接2 TICS内生型耐药模式内生型耐药模式 ABC转运蛋白转运蛋白 三三磷磷酸酸腺腺苷苷结结合合盒盒转转运运蛋蛋白白adenosine adenosine triphosphate(ATPtriphosphate(ATP)-)-binding binding cassette cassette transporterstransporters，ABCABC，是是一一类类跨跨膜膜转转运运蛋蛋白白泵泵，可转运内源性脂质、肽类、核苷酸、药物霉素等可转运内源性脂质、肽类、核苷酸、药物霉素等 ABCABC泵泵可可依依赖赖ATPATP分分解解产产生生的的能能量量主主动动将将细细胞胞内内药药物物泵泵出出，降低胞内药物的毒性作用，从而产生化疗耐药降低胞内药物的毒性作用，从而产生化疗耐药 由由于于ABCABC泵泵在在功功能能和和结结构构上上的的独独特特优优势势，使使其其在在恶恶性性肿肿瘤瘤中中相对富集以抵御药物杀伤相对富集以抵御药物杀伤 TICsTICs高高表表达达ABCABC泵泵，主主要要包包括括MDR1MDR1和和ABCG2ABCG2单单核核苷苷酸酸多态多态(single nucleotide(single nucleotide polymorphisms,SNPpolymorphisms,SNP)2 SPSP细细细细胞胞胞胞因因在在造造血血干干细细胞胞行行DNADNA染染料料Hoechst33342Hoechst33342染染色色后后经经流流式式分分选选，发发现现其其染染色色偏偏弱弱而而得得名名，染染色色偏偏弱弱因因其其位位于于细细胞胞膜膜表表面的面的ABCG2ABCG2将将Hoechst33342Hoechst33342泵出所致泵出所致 在在大大鼠鼠神神经经胶胶质质瘤瘤细细胞胞系系，SPSP细细胞胞首首次次被被证证实实具具有有类类肿肿瘤瘤起起始细胞特性始细胞特性 ABCABC家家族族中中MDR1MDR1和和ABCG2ABCG2能能泵泵出出Hoechst33342Hoechst33342染染料料，因因而用于鉴定而用于鉴定SPSP和非和非SPSP细胞细胞 一一二二代代抗抗ABCABC蛋蛋白白的的临临床床药药物物如如维维拉拉帕帕米米、氨氨茴茴环环霉霉素素，阿阿霉素霉素,紫杉醇已经研发（如紫杉醇已经研发（如ABCG2ABCG2和和ABCG1ABCG1能泵出阿霉素）能泵出阿霉素）更更加加特特异异性性的的三三代代抗抗ABCABC蛋蛋白白的的药药物物已已经经合合成成并并处处于于临临床床试试验阶段验阶段 TICS内生型耐药模式内生型耐药模式 ABC转运蛋白转运蛋白 2 TICS内生型耐药模式内生型耐药模式 ABC转运蛋白转运蛋白 2TICS内生型耐药模式内生型耐药模式 TICS静默静默 细细细细胞胞胞胞周周周周期期期期特特特特异异异异性性性性药药药药物物物物 (CCSA)(CCSA)包包括括氟氟尿尿嘧嘧啶啶、阿阿糖糖胞胞苷苷、羟羟基基脲脲、长长春春新新碱碱，它它们们仅仅对对增增殖殖周周期期的的某某一一特特定定时时相相攻攻击击，而对而对G0G0期无明显作用期无明显作用 由由于于TICsTICs时时常常处处于于G0G0期期，分分裂裂增增殖殖活活动动少少，因因而而对对CCSACCSA不不敏敏感感。静静默默的的TICsTICs在在受受到到细细胞胞毒毒药药物物攻攻击击后后，能能够够快快速速的的重重新新进进入入细细胞胞周周期期，以以及及更更加加高高效效的的进进行行DNADNA修修复复，重重构构损损伤伤区区域。域。标标记记滞滞留留细细胞胞（LRCsLRCs）体体现现了了肿肿瘤瘤异异质质性性的的特特点点，低低表表达达肿瘤起始细胞标记物，却能显著降低化疗药物的敏感性肿瘤起始细胞标记物，却能显著降低化疗药物的敏感性 LRCsLRCs的的侵侵袭袭能能力力和和EMTEMT相相关关因因子子表表达达显显著著高高于于非非标标记记的的滞滞留细胞（留细胞（non-non-LRCsLRCs）2TICS内生型耐药模式抗凋亡通路内生型耐药模式抗凋亡通路 化疗药物细胞毒作用机理之一是化疗药物细胞毒作用机理之一是诱导肿瘤细胞凋亡诱导肿瘤细胞凋亡诱导肿瘤细胞凋亡诱导肿瘤细胞凋亡 TICsTICs内部抗凋亡通路的激活是产生耐药的关键步骤内部抗凋亡通路的激活是产生耐药的关键步骤 TICsTICs抗凋亡机制研究主要集中在抗凋亡机制研究主要集中在B B淋巴细胞瘤淋巴细胞瘤-2-2基因基因 (Bcl-(Bcl-2)2)与核转录因子与核转录因子NF-NF-kBkB两条凋亡通路两条凋亡通路 Bcl-2Bcl-2是是TICsTICs启动促细胞程序性凋亡的重要一环，启动促细胞程序性凋亡的重要一环，BcL-2BcL-2基基因家族可分为因家族可分为抑制凋亡基因抑制凋亡基因如如Bel-2Bel-2，bcl-xbcl-x，bcl-wbcl-w，Mcl-1Mcl-1，促促进凋亡基因进凋亡基因如如baxbax，bclbcl-XS-XS，badbad，bakbak NF-NF-kBkB通路参与启动抗凋亡蛋白和生长因子通路参与启动抗凋亡蛋白和生长因子2TICS内生型耐药模式内生型耐药模式ALDH 乙乙乙乙醛醛醛醛脱脱脱脱氢氢氢氢酶酶酶酶(ALDH)(ALDH)的的活活性性与与多多功功能能干干细细胞胞和和祖祖细细胞胞关关系密切，系密切，ALDHALDH可能为可能为TICsTICs的标志物之一的标志物之一 ALDHALDH作作为为TICsTICs的的表表面面标标记记物物在在肺肺癌癌、前前列列腺腺癌癌、肝肝癌癌、头颈部鳞状上皮癌中得到证实头颈部鳞状上皮癌中得到证实 在在 TICsTICs中中 ALDHALDH明明 显显 降降 低低 了了 环环 磷磷 酰酰 胺胺 的的 药药 物物 作作 用用。ALDHALDH能能够够氧氧化化和和灭灭活活环环磷磷酰酰胺胺的的活活性性代代谢谢产产物物，从从而而降降低低环磷酰胺的药物敏感性环磷酰胺的药物敏感性 利利用用RNARNA干干扰扰技技术术或或抑抑制制ALDHALDH后后，环环磷磷酰酰胺胺的的药药物物敏敏感感性性显显著著增增加加。在在胰胰腺腺癌癌中中ALDHALDH参参与与吉吉西西他他滨滨的的获获得得性性耐耐药药2TICS外生型耐药模式外生型耐药模式外生型耐药模式外生型耐药模式外生型耐药模式外生型耐药模式主主要要是是微微环环境境与与TICsTICs之之间间的的相相互互作作用用所所产产生生的的耐耐药，包括低氧、药，包括低氧、EMTEMT以及相关生存信号通路以及相关生存信号通路2 TICs TICs微环境一般定位于低氧环境中，周围富含分化微环境一般定位于低氧环境中，周围富含分化的非的非TICsTICs、间质细胞、肿瘤相关成纤维细胞、细胞外、间质细胞、肿瘤相关成纤维细胞、细胞外基质。这种稳定的三维巢状结构，成为保护基质。这种稳定的三维巢状结构，成为保护TICsTICs免受免受药物杀伤的重要屏障药物杀伤的重要屏障 低氧和低氧和EMT 2上皮间质转化上皮间质转化上皮间质转化上皮间质转化(Epithelial mesenchymal transition(Epithelial mesenchymal transition,EMT,EMT)是指上皮细胞发生形态转变，变为间质细胞的过是指上皮细胞发生形态转变，变为间质细胞的过程。程。EMT EMT与肿瘤细胞的运动、侵袭以及与肿瘤细胞的运动、侵袭以及TICsTICs 特性密切相关特性密切相关 获得性耐药的产生源自于肿瘤自身分化状态的改变，而获得性耐药的产生源自于肿瘤自身分化状态的改变，而TICsTICs特性的获得则引发了特性的获得则引发了EMTEMT和耐药性同时发生和耐药性同时发生 也有报道称相对上皮细胞样肿瘤，间质细胞样肿瘤对新辅助也有报道称相对上皮细胞样肿瘤，间质细胞样肿瘤对新辅助化疗的敏感性更佳化疗的敏感性更佳 低氧和低氧和EMT 2 微环境生存相关通路微环境生存相关通路 Wnt/-canteninWnt/-cantenin通路通路通路通路在维持正常干细胞和在维持正常干细胞和TICsTICs中起到中起到关键作用关键作用 激动激动Wnt/-canteninWnt/-cantenin通路后，肝通路后，肝TICsTICs的自我更新能力增的自我更新能力增强，基因敲除强，基因敲除-cantenin-cantenin后，其自我更新能力下调后，其自我更新能力下调 研究证实研究证实Wnt/-canteninWnt/-cantenin通路作用于通路作用于TICsTICs对对5-FU5-FU和阿霉和阿霉素的耐药，神经母细胞瘤的耐药研究中，激活素的耐药，神经母细胞瘤的耐药研究中，激活wntwnt通路会诱通路会诱发多重耐药和对阿霉素的耐药发多重耐药和对阿霉素的耐药 卵巢癌肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的耐药被证实受卵巢癌肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的耐药被证实受ABCG2ABCG2的调控，基因沉默的调控，基因沉默-cantenin-cantenin后，明显提高卵巢癌后，明显提高卵巢癌肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的化疗敏感性肿瘤起始细胞对顺铂和紫杉醇的化疗敏感性2 微环境生存相关通路微环境生存相关通路 Notch Notch通路通路通路通路在维持在维持TICsTICs生存和耐药方面均发挥重要作用生存和耐药方面均发挥重要作用 Notch Notch通路营养肿瘤启动，血管侵润，上皮间质转化促通路营养肿瘤启动，血管侵润，上皮间质转化促发转移生长乃至自我更新的整个过程发转移生长乃至自我更新的整个过程 结肠癌中，敲除结肠癌中，敲除Notch1Notch1或使用抑制剂会明显提高其对或使用抑制剂会明显提高其对顺铂的化疗敏感性，且有效的预防耐药产生顺铂的化疗敏感性，且有效的预防耐药产生LOGOThanks人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以我们要勤恳读书，广泛阅读，古人说“书中自有黄金屋。”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平，培养文学情趣；通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。有许多书籍还能培养我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，鼓舞我们前进。