細(xì)胞融合與腫瘤關(guān)系研究

1、細(xì)胞融合與腫瘤關(guān)系研究 中國(guó)腫瘤生物治療雜志2017年第3期 摘要：細(xì)胞融合，是生物體在發(fā)展和達(dá)到動(dòng)態(tài)平衡過程中產(chǎn)生的。而腫瘤的發(fā)展是一個(gè)多步驟的復(fù)雜過程，從腫瘤的發(fā)生及生長(zhǎng)，到腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移，這些過程都與細(xì)胞融合關(guān)系密切。目前對(duì)細(xì)胞融合與腫瘤之間關(guān)系的研究較多，主要集中于幾個(gè)方面：細(xì)胞融合研究機(jī)制；不同細(xì)胞之間的融合；細(xì)胞融合與其它學(xué)說如上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（emt）、染色體非整倍性、腫瘤異質(zhì)性等之間的關(guān)系；細(xì)胞融合與血管生成和腫瘤轉(zhuǎn)移的研究等等。本文主要從以上幾個(gè)方面入手，初步探究細(xì)胞融合與腫瘤之間的關(guān)系，從而為腫瘤治療提供新的目標(biāo)和方向。 關(guān)鍵詞：細(xì)胞融合；機(jī)制；血管生成；腫瘤轉(zhuǎn)移；上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化；

2、染色體非整倍性；腫瘤異質(zhì)性 細(xì)胞融合，是指兩個(gè)或兩個(gè)以上細(xì)胞通過漿膜融合而形成的過程，也被稱為細(xì)胞雜交。它被認(rèn)為是發(fā)生概率很低并且高度規(guī)律的現(xiàn)象。而目前對(duì)腫瘤的研究很多，hanahan等認(rèn)為，人類腫瘤的形成是一個(gè)多步驟的復(fù)雜過程，這些過程由基因的突變導(dǎo)致，從而使正常人類細(xì)胞轉(zhuǎn)向高度惡性的腫瘤細(xì)胞。而腫瘤轉(zhuǎn)移則是一個(gè)十分復(fù)雜的過程，其步驟一般為：原發(fā)腫瘤生長(zhǎng)與血管生成；腫瘤侵入周圍組織和基底膜；侵入血管、淋巴管或腹膜空隙并在其中生存；最后實(shí)現(xiàn)腫瘤的轉(zhuǎn)移；目前數(shù)據(jù)顯示，90以上的癌癥病人死于腫瘤的轉(zhuǎn)移。 1細(xì)胞融合與腫瘤轉(zhuǎn)移的早期研究 最早關(guān)于細(xì)胞融合與腫瘤關(guān)系的報(bào)道要追溯到1911年，aiche

3、l提出假設(shè)，他認(rèn)為惡性腫瘤的產(chǎn)生很可能是因?yàn)轶w細(xì)胞與白細(xì)胞發(fā)生融合而導(dǎo)致。接著，mekler將aichel的理論進(jìn)行了擴(kuò)展，認(rèn)為白細(xì)胞與原發(fā)性腫瘤細(xì)胞的融合可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移；warner認(rèn)為，腫瘤細(xì)胞之間的融合可能導(dǎo)致腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移，并且可能導(dǎo)致腫瘤表型的多樣性。目前關(guān)于細(xì)胞融合與腫瘤關(guān)系的報(bào)道已經(jīng)有很多，有學(xué)者認(rèn)為腫瘤發(fā)展的過程類似達(dá)爾文的進(jìn)化論，由于基因型的改變，新的基因型更能適應(yīng)環(huán)境，導(dǎo)致正常人體細(xì)胞逐漸轉(zhuǎn)換為腫瘤細(xì)胞。而巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞等與腫瘤細(xì)胞的融合在不同程度上參與了腫瘤的轉(zhuǎn)移過程，因此直接或者間接地促進(jìn)了腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移至新的器官或組織。腫瘤的轉(zhuǎn)移過程復(fù)雜，并且有一些病

4、人的原發(fā)腫瘤在數(shù)年或者數(shù)十年之后才發(fā)生轉(zhuǎn)移。這使得腫瘤的轉(zhuǎn)移機(jī)制研究較困難。關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移機(jī)制的研究，目前有很多模型假設(shè)，最為普遍接受的模型是nowell提出的腫瘤進(jìn)展模型，nowell認(rèn)為一系列的基因變異導(dǎo)致了一小部分腫瘤細(xì)胞獲得了轉(zhuǎn)移潛能。而細(xì)胞融合模型，目前獲得了普遍的關(guān)注。模型認(rèn)為：腫瘤細(xì)胞要形成轉(zhuǎn)移，必須獲得很多相應(yīng)的能力。例如：無限制增殖的能力；使細(xì)胞間連接如緊密連接、黏附連接等能力下降甚至喪失的能力；促血管生成的能力；侵入血管或者淋巴管并生存的能力；從血管或淋巴管中滲出的能力；以及遠(yuǎn)行轉(zhuǎn)移的能力等等。那么，腫瘤細(xì)胞如何獲取這么多的能力則值得深究。細(xì)胞融合模型能夠解釋這個(gè)問題。 在過

5、去的幾十年間，細(xì)胞融合不斷取得進(jìn)展，從自發(fā)融合到誘發(fā)融合，從腫瘤細(xì)胞與正常體細(xì)胞融合到腫瘤細(xì)胞之間的融合，人們對(duì)細(xì)胞融合逐漸開始了解。mortensen等研究表明，內(nèi)皮細(xì)胞位于血管與淋巴管內(nèi)層，腫瘤細(xì)胞要到達(dá)循環(huán)系統(tǒng)必須穿過這層內(nèi)皮細(xì)胞。因此，他們利用乳腺癌細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行聯(lián)合培養(yǎng)，體內(nèi)和體外的實(shí)驗(yàn)均證明，乳腺癌細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞進(jìn)行融合，使得腫瘤細(xì)胞能夠穿過內(nèi)皮細(xì)胞屏障入侵血液，然后進(jìn)行轉(zhuǎn)移。powell等實(shí)驗(yàn)研究表明，血液循環(huán)系統(tǒng)來源的細(xì)胞與腫瘤上皮細(xì)胞融合可發(fā)生于腫瘤形成階段，通過將免疫細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞等）與腫瘤細(xì)胞的融合，可導(dǎo)致遷移性巨噬細(xì)胞的形成，而這可導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞逃避免疫系統(tǒng)的防御

6、反應(yīng)。pawelek則提出假設(shè)，腫瘤細(xì)胞與骨髓來源細(xì)胞融合才導(dǎo)致腫瘤的發(fā)展與轉(zhuǎn)移。他提出證據(jù)認(rèn)為，第一，兩者融合細(xì)胞的基因型可以被檢測(cè)到；第二，腫瘤細(xì)胞與骨髓來源細(xì)胞兩者在很多方面的分子表達(dá)和信號(hào)通路一致，如血管生成過程中的vegf和其他因子，免疫信號(hào)通路中的核因子b，腎腫瘤抗原1，toll樣受體等，以及巨噬細(xì)胞免疫標(biāo)記物、細(xì)胞機(jī)制降解和沉積物、細(xì)胞動(dòng)度等方面。第三，融合細(xì)胞與當(dāng)前關(guān)于腫瘤轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象及觀點(diǎn)相符合；第四，融合細(xì)胞與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化（emt）理論相符合，且能夠解釋emt理論。 2細(xì)胞融合與其它相關(guān)學(xué)說 21細(xì)胞融合與emt的相互促進(jìn) emt是一個(gè)多步驟的復(fù)雜過程，包括細(xì)胞間、細(xì)胞與胞外

7、基質(zhì)間接觸改變，上皮細(xì)胞從周圍組織分離；細(xì)胞骨架重建；誘導(dǎo)新的轉(zhuǎn)錄過程以維持間質(zhì)形態(tài)等等。常見于胚胎發(fā)育過程，也與腫瘤細(xì)胞的侵襲和遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移有著密切的聯(lián)系。emt主要變化有三個(gè)，即形態(tài)學(xué)改變，標(biāo)記物改變以及功能改變。細(xì)胞融合理論與emt理論在很多方面存在相互促進(jìn)協(xié)調(diào)的作用，因此，有理由認(rèn)為兩者之間存在相互聯(lián)系。在胚胎發(fā)育過程中，通過emt實(shí)現(xiàn)三胚層的形成，并且emt與器官的發(fā)育關(guān)系密切；而alnasiry等研究發(fā)現(xiàn)，間質(zhì)滋養(yǎng)層細(xì)胞在侵入胎盤床的時(shí)候會(huì)與多核巨細(xì)胞融合，從而實(shí)現(xiàn)胚胎的發(fā)育；emt的發(fā)生與多種蛋白分子，生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)錄因子等有關(guān)，同時(shí)涉及的信號(hào)通路和分子機(jī)制也較復(fù)雜，例如肝細(xì)胞生長(zhǎng)因子

8、（hgf），表皮生長(zhǎng)因子（egf），轉(zhuǎn)化生長(zhǎng)因子（tgf），血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子（vegf）等等生長(zhǎng)因子均通過不同的信號(hào)通路參與emt，同時(shí)這些生長(zhǎng)因子也是細(xì)胞融合過程中的重要參與分子；e鈣黏蛋白均為兩者的重要參與蛋白；惡性腫瘤的特點(diǎn)是從原來不具有侵襲能力的組織中分離出具有轉(zhuǎn)移能力的腫瘤細(xì)胞并進(jìn)行播散。emt通過實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的轉(zhuǎn)換，使得上皮細(xì)胞轉(zhuǎn)化成間質(zhì)細(xì)胞，獲得了間質(zhì)細(xì)胞的游走能力；而腫瘤細(xì)胞通過與間質(zhì)細(xì)胞如巨噬細(xì)胞等的融合，使得腫瘤細(xì)胞具有了巨噬細(xì)胞的侵襲、游走以及吞噬等能力；這兩者的改變具有異曲同工之處；kalluri等認(rèn)為，emt可分為三種類型，型與胚胎發(fā)育和器官形成有關(guān)；型與傷口愈合、組織再

9、生和器官纖維化有關(guān)；型則與腫瘤形成相關(guān)；腫瘤細(xì)胞可通過emt，從而使細(xì)胞保持三種形態(tài)，即上皮細(xì)胞形態(tài)、間質(zhì)細(xì)胞形態(tài)以及兩者兼有的形態(tài)；而lluis等研究證明，當(dāng)組織受到損傷時(shí)，自發(fā)性細(xì)胞融合活動(dòng)將增多，從而促進(jìn)傷口愈合與組織再生；腫瘤細(xì)胞與骨髓源性細(xì)胞、多能間充質(zhì)干細(xì)胞等的融合，將使得細(xì)胞形態(tài)發(fā)生改變；由此可見，細(xì)胞融合理論與上皮間質(zhì)轉(zhuǎn)化理論之間存在密切的聯(lián)系。 22細(xì)胞融合導(dǎo)致染色體非整倍性的產(chǎn)生 非整倍體作為染色體數(shù)目變異的一種類型，是指細(xì)胞中的染色體數(shù)目不是以染色體為單位成倍地增減，而是個(gè)別的染色體增加或減少一條或幾條而致其數(shù)目不是整倍數(shù)，所以叫非整倍體，是細(xì)胞分裂時(shí)染色體丟失、染色體分

10、離及易位異常的產(chǎn)物，也是腫瘤細(xì)胞與正常細(xì)胞明顯的區(qū)別之一。從1890年，vonhansemann觀察到腫瘤細(xì)胞中有絲分裂異常，到2008年，boveri提出，異常的有絲分裂導(dǎo)致染色體異常分離，可能導(dǎo)致非整倍性的產(chǎn)生，從而促進(jìn)腫瘤的產(chǎn)生和發(fā)展。越來越多的學(xué)者開始探究?jī)烧咧g的關(guān)系。storchova等認(rèn)為，人腫瘤細(xì)胞中的染色體數(shù)目可變性很大，從亞二倍體（小于46條）到高倍體（高達(dá)200條），即染色體不穩(wěn)定性；目前比較統(tǒng)一的觀點(diǎn)認(rèn)為，細(xì)胞異常分裂，導(dǎo)致四倍體的產(chǎn)生，然后導(dǎo)致非整倍性。不同學(xué)者對(duì)非整倍性的機(jī)制進(jìn)行了不同的研究，但是學(xué)者普遍認(rèn)為細(xì)胞融合是導(dǎo)致四倍體產(chǎn)生的重要原因之一。細(xì)胞融合導(dǎo)致非整倍

11、性的機(jī)制尚不明了，目前可能的機(jī)制有很多，主要有：細(xì)胞融合導(dǎo)致細(xì)胞原癌基因與抑癌基因平衡發(fā)生改變；細(xì)胞融合后有絲分裂的調(diào)節(jié)因子異常；主要包括端粒功能失調(diào)，紡錘體檢查點(diǎn)缺陷，紡錘體組裝缺陷，染色體重排、斷裂和融合異常，胞質(zhì)分裂失敗等等。細(xì)胞融合導(dǎo)致dna復(fù)制與修復(fù)功能發(fā)生改變。 23細(xì)胞融合與血管生成的相互促進(jìn) busund等將巨噬細(xì)胞與肉瘤細(xì)胞進(jìn)行自發(fā)融合，結(jié)果發(fā)現(xiàn)融合細(xì)胞微血管密度（mvd）、血管成熟度（vmi）等均高于親代腫瘤細(xì)胞，且vegf、tgf的分泌也比親代腫瘤細(xì)胞高，這表明，兩者融合產(chǎn)生的細(xì)胞血管生成增強(qiáng)；pawelek提出，惡性腫瘤細(xì)胞的某些特征與骨髓細(xì)胞類似，例如血管生成增加，細(xì)

12、胞動(dòng)度增加等，因此，他認(rèn)為，骨髓細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞的融合可導(dǎo)致腫瘤的惡變；同時(shí)認(rèn)為，應(yīng)該把所有的癌細(xì)胞當(dāng)作是融合細(xì)胞。這種觀點(diǎn)為腫瘤的治療提供了新的思路。圖1為細(xì)胞融合相關(guān)學(xué)說的研究示意圖。 3展望 總之，雖然對(duì)細(xì)胞融合與腫瘤之間的關(guān)系研究取得了一定的進(jìn)展，但是目前對(duì)他們的了解仍然有限。在細(xì)胞融合與腫瘤轉(zhuǎn)移關(guān)系上還有很多問題亟待解決。例如，對(duì)于細(xì)胞融合促進(jìn)腫瘤轉(zhuǎn)移的機(jī)制仍不清楚。有部分學(xué)者認(rèn)為，體細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞、白細(xì)胞等）與腫瘤細(xì)胞融合，可以使血管增生，從而促進(jìn)腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移。但是也有學(xué)者認(rèn)為，腫瘤轉(zhuǎn)移也與emt、異質(zhì)性等相關(guān)，因此有可能他們之間相互作用導(dǎo)致腫瘤發(fā)生轉(zhuǎn)移。另外，相關(guān)體外實(shí)驗(yàn)研究表明，當(dāng)細(xì)胞發(fā)生自發(fā)融合時(shí)，融合率一般都比較低。如此低的融合率，卻與腫瘤的轉(zhuǎn)移密切相關(guān)，其中的相互作用及機(jī)制值得深入