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那么在肿瘤发生过程中呢

其实还有另外一个观点

就是并不是所有的癌细胞是都是一样的

其中只有非常少数的细胞

它能够去维持这个肿瘤的生长

这就是肿瘤干细胞的观念

这里面举的一个例子呢

是乳腺癌干细胞的富集的一个例子

我们能够看到呢

通过两个不同的细胞表面蛋白的染色

CD24和CD44这两个maker

我们能够把细胞分成几个不同的群

其中左边这个绿色的框里面

表示出的群呢是CD24表达比较低

同时CD44表达比较高的这个群

如果你把这一群非常少的细胞注射到

一个免疫缺陷的小鼠体内之后呢

这非常少量的细胞

比如说200个细胞

就可以长出一个新的肿瘤组织

而另外一方面呢

如果你把右边这个蓝色的部分

我们可以把它称为CD24表达比较高

CD44表达也比较高的这一群体呢

把它用非常多的细胞

比如说2万个细胞

注射到一个免疫缺陷的小鼠之后呢

这些细胞是并不能生成肿瘤的

这就说明呢这个绿色的这个群体

其实是有所谓的肿瘤干细胞的特性的

那么下面我们再举一个例子

这里面举的例子

是在脑部肿瘤里面的干细胞的富集

这里面用到了一个细胞表面的信号分子呢

是CD133

当我们用CD133去把细胞染色之后呢

细胞可以分为CD133表达比较高的细胞群体

和CD133表达比较低的群体

而如果你把这两个细胞群体

分别种到培养皿上

而这些培养皿是通过特殊处理

细胞不能够被粘附到培养皿表面

会在上面形成一些聚集的球状的时候呢

如果它能够生长

则表明这些细胞具有细胞干性的能力

而如果它不生长呢

就表示这些细胞是没有干性的能力

我们能够看到的是CD133表达比较高的

这个细胞群体呢生长情况比较好

它能够长出很多球状的细胞群体

说明这些细胞具有比较强的细胞干性

当然如果你把这些细胞

重新打到免疫缺陷的小鼠之后

你同样也能够看到这个群体

其实是最终能够长出肿瘤的一些细胞群

此外呢肿瘤干细胞还有其他的一些染色

比如说在胶质瘤细胞里面

用一个Nestin+ 这个蛋白

当它表达比较高的时候呢

这些细胞其实是有肿瘤干细胞的特性

而且这些细胞通常是和血管细胞黏连在一起

我们能够看到这个染色里面

绿色的Nestin+表达比较高的细胞呢

是和红色的血管细胞总是粘附在一起的

此外呢 ALDH1呢是在很多的肿瘤类型里面

一个比较重要的肿瘤干细胞的标记物

那我们之前说的一些线性化的路径呢

其实可能过度简化了癌症的实际状况

肿瘤中呢其实是有异质性的

这里面我们举一个简单的模型

当这些正常的细胞之中

有一个细胞发生了一个比较有利于

它生长的突变之后呢

这个细胞的群体会被扩增

然后获得很多个子代细胞

而这些子代细胞里面都有同样的一个突变

在这个基础上呢

可能又有其中一些少部分细胞

获得了一些新的突变

但这些不同突变之间呢

会形成一些所谓的细胞的亚群或者是亚克隆

而这些克隆都可能有一定的

促进细胞生长的能力

于是这些克隆都可以被存活下来

如果我们把这些细胞进行深度的测序

或者是每一部分的肿瘤组织拿出来测序的时候

你会发现虽然他们有一些共同的突变

同时他们也有一些不同的其他的基因的突变

在这种情况下呢

你能够看到的是是多个不同的克隆细胞

共同生存在这个肿瘤组织里面

这也是一个导致肿瘤耐药性的

一个比较严重的问题

因为可能有90%的类型的克隆

都可以对某类药物起作用并被杀死

但是只要有10%的细胞

因为它的异质性

它可能能够存活下来

最终又重新生长出来

那么正常细胞对单个突变呢

其实是有一定的抵抗性的

这也是为什么肿瘤是需要

一个一步一步的多步发展的过程

那么实验中呢我们怎样确定这些东西

或者是这些基因是能够导致细胞产生突变

或最终产生癌症的呢

有一些不同的测试方法

第一个测试方法呢叫Ames Test

它其实是验证一个化学物质

是否具有基因突变的能力呢

它的测试方法是在一个菌株里呢

缺失了一个能够合成组蛋白的基因

这个缺失的方法

是因为这个组蛋白合成的酶上面有一个点突变

于是呢它没有办法去真正的合成组蛋白

需要加入外源的组蛋白之后

细胞才能够存活

当我们引入这些化学物质之后呢

这些化学物质可能会再随机的产生一些突变

而如果能够把这个组蛋白合成酶

重新突变成野生型的时候呢

这些细胞就能够重新存活下来

于是呢我们就知道这些化合物

其实是有可能有DNA突变能力的

而如果这些化合物没有DNA突变的能力呢

这些细菌呢则不可能能够生长在

缺乏组蛋白的这种培养机制上

另外呢一个常见验证一些基因

是否是有致癌能力的基因的时候呢

通常的做法是把这些基因

用DNA转染的方法转到细胞上

然后去看细胞能否产生一些新的表型

比如说在细胞水平上呢

比如说它能够是否形成一些克隆

或者是能够不贴壁的情况下生长起来

最有效的一个模型呢

其实还是在小鼠模型身上

我们可以直接把这些细胞

达到一个免疫缺陷的小鼠身上

看它是不是能够真正长出肿瘤

如果他能够长出来

就说明这个基因其实是有致癌能力的

那么还要提到另外一个

我们之前说到的一个模型

就是用NIH3T3细胞

当我们转染一个单独的基因的时候

我们之前转染过单独的一个Ras基因的时候

这个细胞就可以变成癌细胞

但是通常能够产生这样癌细胞的转化的能力呢

不是由单一一个基因形成的

所以这里面其实是有一个矛盾的

为什么在NIH3T3这个细胞上

我们转一个基因就能够让细胞变成癌细胞

嗯最主要的原因呢

是因为NIH3T3它本身并不是一个正常的细胞

它是一个已经被永生化的细胞系

所以它可能里面已经有其他一些基因的变化

让它能够永远的在培养皿上生存下去

那在这种基础之上呢

我们在加入另外一个

促进肿瘤生长的基因的时候

它就变成了癌细胞

那么我们通常认为呢至少需要有两个事件

也就是两个突变

才可能让一个正常的细胞变成一个肿瘤细胞

这里面我们比如说提到的这两类基因呢

通常我们可以划分为像Myc一类的蛋白

和像N-Ras一类的蛋白

那么Myc呢其实是帮助细胞

能够促进细胞周期进程的基因

而N-Ras这个呢

其实是促进细胞生长的基因

这张图表里面列出来的是不同的组合

它们都能够有一个基因呢

像Myc来行使它的功能

有另外一个基因呢

像N-Ras一样行使它的功能

最终共同的促进细胞

从正常细胞到癌细胞的转变

那么在小鼠身上

我们也可以去验证这样的一个概念

如果我们只过表达一个基因

比如说我们过表达的Myc基因

或者是过表达了另外一个Ras基因

在这种基础上呢

这个小鼠其实它的成瘤能力是非常弱的

我们能够看到呢在200天之内的时候

只有非常少的小鼠

最终能够长出肿瘤

但是呢当我们把Myc和N-Ras

同时过表达出来之后呢

这个小鼠在200天之内

几乎95%的小鼠都会长出肿瘤组织

那么与小鼠也就是这种龋齿类动物相比呢

其实我们人类的细胞呢对转化的抵抗能力

其实是更强的

这可能一部分原因是因为人体内呢

是有大量的细胞复制的

所以我们可能需要更强的抵抗机制

来防止我们能获得癌症

那么另外一些其他的因素呢

包括人和小鼠的端粒呢

其实它的长度是不一样的

我们知道呢端粒是限制的

一个细胞能够复制次数的决定性因素

那么小鼠的体内的端粒的长度

大概是人的5到6倍

总体上来说呢

人的细胞如果需要变成癌细胞的话

它可能需要以下的这五个条件

第一呢它是需要一个有丝分裂的信号

比如说Ras B-Raf ER等

促进细胞生长或者是有丝分裂的信号

另外一个呢是他要去获得一个信号

去抑制细胞周期检查点的这个蛋白pRB蛋白

第三呢是它要去失活一个外界压力感受的蛋白

也就是P53蛋白

第四个呢它是要维持端粒的长度

第五个呢是另外一个叫PP2A信号通路

它其实呢是和很多其他信号相关

比如说他其实是一个抑制ras信号通路的

一个蛋白酶

所以呢当抑制PP2A信号之后呢

ras信号能够被激活

那么这里面还产生了一个有趣的例子

就是在不同物种之间呢其实得癌症的概率

其实是差别非常巨大

这里面我们举一个例子就是大象

大象 大家可以考虑一下

其实大象的体重呢可能有我们十倍左右

同时呢它的寿命和我们相当

换句话说呢它应该有我们身体十倍左右的细胞

但其实呢大象一辈子之中呢

几乎会可以保证他不会得癌症

而人得癌症的概率是非常高的

这样比起来的原因呢我们想告诉的是

在不同的物种之间呢

它会产生一些不同的抑制癌症的机制

那么大象这个特例里面是什么样的情况呢

是因为它P53这个蛋白的拷贝扩增了20倍

也就是说它是我们人类身上

P53蛋白表达水平的20倍

这样的话呢几乎保证了

它即使有一个P53蛋白产生的突变

他也不会得癌症