第十二章肿瘤细胞

THE TUMOR CELL,Breast Epithelial Tumor Cell,第十二章 肿瘤细胞干细胞,1,肿瘤是细胞在基因水平上失去对生长的调控，导致异常增生。良性肿瘤：生长缓慢，边界明显。恶性肿瘤：即癌症，生长快、具有迁移性。肿瘤由实质和间质构成，实质是肿瘤细胞，间质由结缔组织和血管组成。,2,第一节 癌细胞的主要特征,metastatic lung tumor in liver,3,一、癌细胞的形态特征,核质比显著高于正常细胞，可达1:1；出现巨核、双核或多核，染色体呈非整倍体；线粒体多型性、肿胀、增生；细胞骨架紊乱；细胞表面特征改变，产生肿瘤相关抗原。,4,二、生理特征,细胞周期失控迁移性接触抑制丧失定着依赖性丧失去分化现象对生长因子需要量降低代谢旺盛线粒体功能障碍可移植性,5,6,Metastasis.,7,第二节 肿瘤形成的内因,恶性肿瘤的形成涉及多个基因的改变。,8,原癌基因是促进细胞增殖的基因，进化上高度保守。当原癌基因的结构或调控区发生变异，基因产物增多或活性增强时，使细胞过度增殖，从而形成肿瘤。,一、原癌基因(oncogene),9,原癌基因产物：生长因子生长因子受体信号转导组分细胞周期蛋白细胞凋亡调节蛋白转录因子,10,补充,1966年Rous因发现鸡肉瘤的病原体RSV，获诺贝尔奖。1970年Temin 和Batimore证实RSV是反转录病毒，获1975年诺贝尔奖。1970s Varmus和Bishop发现RSV中的致瘤基因是src。c-onc：正常细胞中的癌基因；有内含子。v-onc：病毒中的癌基因，是连续的。,11,原癌基因的类型,12,抑癌基因：抑制增殖和迁移；促进分化。基因的产物主要包括：转录调节因子：如Rb、p53；负调控转录因子：如WT；周期蛋白依赖性激酶抑制因子（CKI），如p21； ras GTP酶活化蛋白：如NF-1；DNA修复因子：如BRCA1、BRCA2；磷脂酶：如PTEN；细胞粘附分子：如DCC。,二、抑癌基因,13,抑癌基因的类型,14,Rb bind with E2F transcription factor,15,RB gene,16,p53 gene,17,基因本身或其调控区发生变异，导致基因的过表达，或产物蛋白活性增强，使细胞过度增殖，形成肿瘤。主要类型：点突变、基因扩增、基因重排、病毒插入。,三、原癌基因的激活,18,1、点突变：ras基因家族，如膀胱癌中的c-Ha-ras基因仅有一个核苷酸的变异。2、基因扩增：存在于某些造血系统恶性肿瘤中，如前髓细胞性白血病中，c-myc扩增832倍。,19,Myc基因扩增形成双微体（黄色）的核型,Myc基因扩增形成均染区（黄色）的核型,21,3、DNA重排：染色体的易位，使原癌基因处于活跃转录基因强启动子的下游，将产生过度表达，如Burkitt淋巴瘤。,22,4、插入激活：某些不含v-onc的弱转化逆转录病毒，具有冗长末端重复序列(LTR)，含有启动子、增强子，插入基因组后引起下游基因过表达。,23,24,Pathways leading to cancer,25,第三节 肿瘤形成的外因,致癌物分为：化学、生物和物理三类。根据在致癌过程中的作用，又可分为；启动剂：能DNA变异。促进剂：本身不诱发肿瘤，但有促进作用。如糖精、苯巴比妥。完全致癌物：兼具启动和促进两种作用。,26,亚硝胺类，能引起消化系统肿瘤；多环芳香烃类，如苯并芘。芳香胺类，如乙萘胺、诱发泌尿系统的癌症；烷化剂类，如芥子气、环磷酰胺等；氨基偶氮类，如奶油黄，可引起肝癌；碱基类似物，如5-溴尿嘧啶、5-氟尿嘧啶；氯乙烯，与塑料工人的肝血管肉瘤有关。元素，如铬、镍、砷。,一、化学致癌物,27,化学致癌物的作用机理：可与 DNA、RNA、蛋白质等生物大分子中的亲核基团发生作用，引起碱基颠换、缺失，DNA交联、断裂，染色体畸变等。引起细胞中胞嘧啶的甲基化水平降低。,28,（一）肿瘤病毒逆转录病毒，如：HTLV、ATLV、HIV、RSV；乙型肝炎病毒（HBV）：原发性肝癌。 人乳头瘤状病毒（HPV）：生殖道肿瘤。EpsteinBars病毒（EBV）；与儿童的 Burkitt淋巴瘤和成人的鼻咽癌发生有关。后三类都是DNA病毒。,二、生物性致癌因素,29,HIV,Herpes Virus,Adenovirus,Mouse Leukemia Virus,30,已知数十种霉菌毒素有致癌性。黄曲霉毒素有许多种，是一类杂环化合物，其中黄曲霉毒素B1是已知最强的化学致癌物之一，可引起肝癌。黄曲霉菌广泛存在于污染的食品中，尤以霉变的花生、玉米及谷类含量最多。,（二）霉菌,31,三、物理因素,（一）电离辐射致癌机制：染色体或基因的突变；基因表达改变；激活潜伏的致癌病毒。（二）紫外线可引起细胞DNA断裂、交联和染色体畸变，抑制皮肤的免疫功能，诱发皮肤癌、基底细胞癌和黑色素瘤。,32,干细胞基本知识,33,34,Science于1999年和2000年连续两次将干细胞技术评为世界十大科学成就之一,干细胞技术是医学发展的未来,34,35,干细胞技术是医学发展的未来,35,干细胞分类来源及功能,干细胞(stem cells, SC)是指一类具有自我复制能力(self-renewing)和分化（differentiating）潜能的细胞，在一定条件下，它可以分化成多种功能细胞。,定义：,恩尼斯特莫科洛克和詹姆士堤尔脾脏来源细胞集落形成的发现开启了干细胞研究的大门,1、BECKER AJ,McCULLOCH EA,TILL JE.Cytological demonstration of the clonal nature of spleen colonies derived from transplanted mouse marrow cells。Nature.1963 Feb2;197:452-4.2、SIMINOVITCH L,MCCULLOCH EA,TILL JE. THE DISTRIBUTION OF COLONY-FORMING CELLS AMONG SPLEEN COLONIES. J Cell Physiol.1963 Dec;62:327-36.,36,胚胎干细胞,根据发育过程分类,人类56天的胚胎干细胞,成体干细胞,37,根据功能性分类,全能干细胞多功能干细胞单功能干细胞,成肌细胞,造血干细胞,胚胎干细胞,38,用于临床的干细胞来源,自体外周血自体骨髓3 胎盘及其附属物（脐带、脐血）4 脂肪、牙周组织,39,40,目前细胞治疗常用的细胞种类,一：骨髓总有核细胞（NC） 从自体骨髓获得，去除大部分红细胞，剩下的全部有核细胞。 其中富含各系血细胞、造血干细胞、造血各系祖细胞、血管内皮祖细胞和内皮细胞。,40,40,41,目前细胞治疗常用的细胞种类,二：单个核细胞（MNC） 从自体骨髓或异体脐血中获得，去除绝大部分红细胞、血小板、巨核细胞和多核细胞，剩下的单个核细胞。 其中富含胚胎样多能干细胞、造血干细胞、造血各系祖细胞和血管内皮祖细胞。,41,41,42,目前细胞治疗常用的细胞种类,三：CD34+细胞 （HSC & EPC） 从骨髓或脐血单个核细胞中经免疫磁珠法分选的表达CD34糖蛋白的细胞。 其中造血干细胞和血管内皮祖细胞的纯度极高，对实验室人员操作要求较高。,42,42,43,目前细胞治疗常用的细胞种类,四：间充质干细胞（MSC） 首先分离骨髓、脐带或脂肪组织的单个核细胞，经过培养获得贴壁细胞群，呈梭形，体型较大，能分化为多种细胞。 其中富含间质干细胞、成纤维细胞、巨噬细胞、树突状细胞和内皮细胞。还残留少量单个核细胞。对实验室操作人员要求较高。,43,起源于中胚层，存在于骨髓、脐带、脐血、脂肪、乳牙组织、胎盘等，具备干细胞的自我复制和多向分化性，在发育的不同阶段和特定环境条件下，能分化为多种间质起源的组织。,间充质干细胞（Mesenchymal stem cells，MSC）,44,国际细胞疗法间充质与组织干细胞委员会( the Mesenchymal and Tissue Stem Cell Committee of the Internation2 al Society for Cellular Therapy)制定的最低标准：,形态：在标准培养条件下呈贴壁生长,细胞表型：表达CD105, CD73和CD90,不表达CD45, CD34, CD14或CD11b, CD79a或CD19和HLA2DR;,分化功能：在体外至少能向成骨细胞、脂肪细胞和软骨细胞分化。,45,不同来源MSC生物特性比较,46,47,自体骨髓 MSC 的优点,取自自身，不受伦理、道德及法律方面的限制；无HLA限制，无GVHD和HVGD；可多向分化，在神经、心肌等细胞治疗方面具有广阔的临床前景。可调节免疫反应，适宜于自身免疫病的调节。,自体骨髓 MSC 的缺点,过程痛苦；老人和某些患者（如运动神经元病）无法扩增培养；生长慢。,47,48,脐带 MSC 的优点,取材方便，易于收集、保存和冷冻。不受伦理、道德及法律方面的限制。由于胎血屏障，没有病毒污染，使其在神经、心肌等细胞治疗方面具有广阔的临床前景。人脐带MSCs含量丰富，较为原始，分化能力强，可在体外进行分离、培养，扩增迅速，且生物性能稳定，多次传代扩增仍能保持旺盛功能，可以为临床提供充足的细胞来源。人脐带MSCs不表达或低表达免疫排斥相关标记，免疫原性低，是一类免疫缺陷细胞，不须经过严格配对使用，异体移植无免疫排斥反应或反物较弱，适宜于不同个体之间的移植，是细胞治疗的理想的工具细胞。,48,49,自体骨髓 MSC 的优点,取自自身，不受伦理、道德及法律方面的限制；无HLA限制，无GVHD和HVGD；可多向分化，在神经、心肌等细胞治疗方面具有广阔的临床前景。可调节免疫反应，适宜于自身免疫病的调节。,自体骨髓 MSC 的缺点,过程痛苦；老人和某些患者（如运动神经元病）无法扩增培养；在某些疾病中使用自身MSC可能会加重（如肝硬化）；生长慢。,49,50,脐带 MSC 的优点,取材方便，易于收集、保存和冷冻。不受伦理、道德及法律方面的限制。由于胎血屏障，没有病毒污染，使其在神经、心肌等细胞治疗方面具有广阔的临床前景。人脐带MSCs含量丰富，较为原始，分化能力强，可在体外进行分离、培养，扩增迅速，且生物性能稳定，多次传代扩增仍能保持旺盛功能，可以为临床提供充足的细胞来源。人脐带MSCs不表达或低表达免疫排斥相关标记，免疫原性低，是一类免疫缺陷细胞，不须经过严格配对使用，异体移植无免疫排斥反应或反物应较弱，适宜于不同个体之间的移植，是细胞治疗的理想的工具细胞。,50,HUMSC制备方法,脐带组织结构：脐带由两条动脉、一条静脉、粘液结缔组织（华通胶，Whartons Jelly）及羊膜上皮组织构成。,脐带血管内皮及内皮下、羊膜上皮组织也能培养出MSC样细胞，但细胞表型、分化功能不够完整。华通胶成为HUMSC的主要来源部分。,51,HUMSC制备流程,HUMSC制备方法,52,MSC临床治疗机制,替代和修复死亡和受损伤的细胞激活休眠和处于抑制状态的细胞旁分泌作用（分泌趋化因子、神经营养因子、抗凋亡因子等）免疫调控机制（诱导免疫耐受和免疫调节）促进细胞间电能力、电传导的恢复（分泌连接蛋白帮助细胞间连接、促进离子通道的开放等）,53,54,MSC的适应症,55,56,57,58,59,干细胞治疗卵巢早衰,PLoS ONE 7(3): e32462. doi:10.1371,Development of the ovary in BMT animal (A) compared to untreated control animal (B).,60,脂肪来源MSC的抗皱效果,61,Evaluation of wrinkles by replica analysis after ADSC injection. Control (A), 1 *103 cells (B), 1*104 cells (C), and 1*105 cells (D).,62