靶向治疗鳞状细胞癌中Bmi1+肿瘤干细胞可以克服化疗抗药性、抑制其转移

期刊、作者期刊：CellStemCellIF：22.387发表时间：通讯作者：王存玉（UCLA）第一页，共43页。Part1研究背景Part2文章简介Part3实验方法Part4实验结果Part5结论目录ContentPart6讨论第二页，共43页。研究背景头颈鳞状细胞癌的现状鳞状细胞癌是头颈癌最常见的病理类型。由于对化疗的抗药性以及复发、转移的发生，患者的五年生存率依然很低。有研究表明干细胞在其中起重要作用肿瘤干细胞理论肿瘤干细胞(CSC)是肿瘤中具有干细胞特性的一类细胞，既具备高度增殖能力与自我更新能力，也具有多向分化的能力。RebeccaL.Siegelet.

al

CACANCERJCLIN2016;66:7–30

第三页，共43页。肿瘤细胞起源的模型CSCCSCCSCCSC克隆增殖进化模型：每个肿瘤细胞均能形成新的肿瘤组织肿瘤干细胞假说：肿瘤干细胞能形成新的肿瘤组织第四页，共43页。Bmi1基因全称：

B细胞特异性莫洛尼鼠白血病病毒整合位点1(Bcell-specificMoloneymurineleukemiavirusintegrationsite1)

前期研究显示：Bmi1与肿瘤干细胞的自我更新、侵袭性生长、化疗抗药性密切相关

SudhaKrishnamurthy,etal.CancerRes.70,9969–9978.2010

Yang,etal.Nat.CellBiol.12,982–992.2010第五页，共43页。前期研究存在的问题1.肿瘤干细胞（CSC）介导了淋巴结转移、在抗药性和复发中的作用未在不受干扰肿瘤模型中得到证实2.最佳的治疗方法是什么呢？第六页，共43页。文章简介1.

Bmi1+肿瘤干细胞促进鳞状细胞癌的侵袭，转移和抗药性分发生2.Bmi1+肿瘤干细胞激活蛋白1（AP-1）活性升高3.联合针对Bmi1+细胞和整体细胞的治疗预后更好第七页，共43页。实验一实验目的：探究Bmi1能否标记肿瘤干细胞实验设计：1.建立化学诱导模型2.谱系示踪探究Bmi1+细胞的细胞命运第八页，共43页。谱系示踪Bmi1Cre-ERTt'd'TOMATOSTOPBmi1Cre-ERTt'd'TOMATO他莫西芬时间特异性定义：细胞的命运决定是指单个细胞及其所有后代细胞的分化和发育活动，对细胞的命运决定进行追踪和观察称为细胞谱系示踪

表达Bmi1的细胞会产生环化重组酶-雌激素受体复合体（Cre-ERT）

，在有他莫西芬激活时，可以切除“STOP”序列，标志基因（红色荧光蛋白）就能成功表达。且其所有子代细胞均被标记第九页，共43页。实验一

Bmi1正常细胞中靠近上皮基底层和靠近基底膜，而在病变组织中表达增高。在良性乳头状瘤和鳞状细胞癌中有表达。第十页，共43页。具有自我更新、分化能力Bmi1+在侵袭的前沿，具有自我更新能力Bmi1+细胞具有分化能力第十一页，共43页。慢周期、转移癌中有表达Bmi1+细胞增殖活动不活跃淋巴结转移瘤中也发现Bmi1+细胞，随着时间数量增多实验一结论：Bmi1可以作为干细胞的标志物第十二页，共43页。实验二实验目的：探究Bmi1+细胞的成瘤能力和化疗敏感性实验设计：1.流式细胞术分选小鼠舌癌原发灶中的Bmi1+细胞2.通过体外成球实验、皮下移植瘤实验探究成瘤能力3.对荷瘤小鼠进行顺铂治疗，观察反应第十三页，共43页。成球实验、皮下移植实验成球试验：Bmi1+细胞成球更大且更多，且稳定可遗传。异位移植：Bmi1+细胞成瘤更大，更少的细胞便可成瘤第十四页，共43页。原位瘤实验原位移植：Bmi1+细胞成瘤能力强于Bmi1-细胞Bmi1+细胞颈淋巴结转移能力

比Bmi1-细胞强第十五页，共43页。对顺铂的敏感性顺铂处理后，增殖活性细胞减少，Bmi1+细胞却增多凋亡免疫荧光：顺铂诱导的凋亡，主要发生在Bmi1-细胞。第十六页，共43页。顺铂处理后的谱系示踪Bmi1+细胞在后续抗药/复发细胞中存留实验二结论：Bmi1+干细胞具有高度成瘤能力和化疗抗药性第十七页，共43页。实验三实验目的：探究Bmi1+细胞与侵袭性生长、转移的关系实验设计：1.杂交手段得到剔除Bmi1+细胞的小鼠，并建立化学诱导肿瘤模型2.顺铂处理，观察反应实验分组：1.剔除Bmi1+细胞2.顺铂3.剔除Bmi1+细胞+顺铂4.对照组第十八页，共43页。实验结果剔除Bmi1+细胞后的小鼠，出现了细胞凋亡谱系追踪：证实了确实剔除了Bmi1+细胞。第十九页，共43页。病损面积方面：剔除Bmi1+细胞和顺铂治疗、联合治疗与对照组相比均减少。SCC数量：剔除Bmi1+细胞后数量明显下降。联合治疗的效果强于单独使用顺铂第二十页，共43页。侵袭程度：可以看到剔除Bmi1+细胞之后侵袭程度降低，联合治疗的效果最好。增殖细胞比例：剔除Bmi1+细胞之后增殖细胞的比例下降，顺铂处理组比例更低，联合治疗组效果最好。第二十一页，共43页。剔除Bmi1+细胞后淋巴结转移有下降，而顺铂处理组无统计学差异。联合治疗组的效果最佳实验三结论：鳞状细胞癌的侵袭和转移需要Bmi1+细胞的参与第二十二页，共43页。实验四实验目的：调查抑制Bmi1的作用联合顺铂的使用对肿瘤细胞的影响实验设计：对成瘤小鼠使用Bmi1抑制物PCT-209和顺铂，并做病理分析实验分组：1.Bmi1抑制剂2.顺铂3.Bmi1抑制剂+顺铂4.对照组第二十三页，共43页。实验结果Bmi1抑制剂和顺铂单独使用均可降低病损面积、不典型增生数量和SCC数量，但联合治疗作用更明显第二十四页，共43页。肿瘤的侵袭程度：三组均有所好转，但联合治疗组程度最轻Bmi1+细胞：顺铂治疗后增多，PTC-209治疗后则显著减少，二者合用作用最强增殖细胞数量：和PTC-209相比，顺铂显著减少了，二者合用作用最强第二十五页，共43页。颈淋巴结转移方面：联合治疗转移最少，顺铂组无统计学意义谱系示踪：联合治疗最能减少转移癌中Bmi1+干细胞来源肿瘤细胞的生长。实验四结论：联合治疗能有效地抑制HNSCC的生长、侵袭和转移第二十六页，共43页。实验五实验目的：复发肿瘤对联合治疗的反应实验设计：建立复发模型，再次给予联合治疗实验分组：1.PTC-209＋顺铂组2.对照组第二十七页，共43页。在复发肿瘤中，可见Bmi1+细胞再次给予联合治疗，Bmi1+细胞数量减少第二十八页，共43页。再次给予联合治疗，肿瘤细胞中增殖细胞比例降低，凋亡细胞比例升高实验五结论：复发瘤对联合治疗依然敏感第二十九页，共43页。实验六实验目的：探究联合治疗是否可以直接消除转移癌中的Bmi1+细胞实验设计：对已有转移癌的小鼠进行联合治疗实验分组：1.Bmi1抑制剂2.顺铂3.Bmi1抑制剂+顺铂4.对照组第三十页，共43页。实验六结论：已有转移癌的动物，联合治疗相比于单独治疗可以减少增殖细胞和Bmi1+的数量。第三十一页，共43页。实验七实验目的：探究Bmi1+作用的机制实验设计:进行Bmi1+和Bmi1-细胞的RNA测序、RT-PCR和荧光染色实验结果：激活蛋白1（AP-1）依赖性目标基金在Bmi1+细胞中明显上调。第三十二页，共43页。实验目的：探究增高的AP-1与Bmi1+细胞的侵袭性生长和转移的关系实验设计：对荷瘤小鼠进行AP-1抑制剂(3-PA)的治疗，观察反应实验分组：1.AP-1抑制剂2.顺铂3.AP-1抑制剂+顺铂4.对照组3-(5-(4-(cyclopentyloxy)-2-hydroxybenzoyl)-2-((3-hydroxybenzo[d]isoxazol-6-yl)

methoxy)phenyl)propanoicacid(3-PA全称)

第三十三页，共43页。单独治疗可以减少病损面积和鳞状细胞癌的数量，但联合治疗效果更好第三十四页，共43页。顺铂治疗组：更有力的减少了增殖细胞，但Bmi1+细胞增多抑制剂治疗组：有效的减少了Bmi1+细胞联合治疗组:减少了Bmi1+细胞和增殖细胞，侵袭程度最轻第三十五页，共43页。谱系追踪：3-PA和顺铂相比，抑制了Bmi1+细胞来源细胞的生长，联合治疗组效果最好。实验七结论：增高的AP-1介导Bmi1+细胞的侵袭性生长和转移第三十六页，共43页。实验八实验目的：探究抑制Bmi1能否克服人头颈癌干细胞的化疗抗药性，预防转移实验设计：1.使用流式细胞术分选人头颈癌干细胞，并行RNA测序2.建立原位移植瘤模型3.对荷瘤进行Bmi1抑制剂治疗实验分组：1.Bmi1抑制剂2.顺铂3.Bmi1抑制剂+顺铂4.对照组第三十七页，共43页。RT-PCR提示AP-1的活性异常升高。肿瘤体积：联合治疗组最有效。淋巴结转移：联合治疗组效果明显。第三十八页，共43页。同样的方法去检测AP-1抑制剂的作用。结果相似。实验八结论：抑制Bmi1+细胞或者AP-1可以克服人头颈癌干细胞的化疗抗药性，预防转移第三十九页，共43页。实验结论1.Bmi1+肿瘤干细胞介导了鳞状细胞的发生、侵袭性生长和淋巴结转移2.Bmi1+肿瘤干细胞AP-1表达上调，后者驱动了鳞状细胞癌的侵袭和转移3.针对Bmi1+细胞和肿瘤整体的联合治疗克服了鳞状细胞癌的化疗抗药性4.消除Bmi1+肿瘤干细胞可以预防肿瘤的转移第四十页，共43页。讨论一、Bmi1抑制剂不如联合治疗的效果好，原因可能：1.抑制剂不足以完全杀死Bmi1+细胞2.Bmi1-细胞在肿瘤微环境中可能退分化成干细胞3.

抑