血液分子生物學癌干細胞與造血干細胞

1、關于血液分子生物學癌干細胞和造血干細胞第一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月惡性腫瘤具有無限增殖和侵襲性生長的特點，傳統(tǒng)的觀念認為腫瘤形成是所有腫瘤細胞共同增殖的結果。然而，在白血病的研究中發(fā)現(xiàn)，白血病的形成和發(fā)展與正常造血系統(tǒng)有極大的相似之處（1997年John Dick 等定義了第一個腫瘤干細胞，急性髓細胞性白血?。ˋML)的白血病干細胞），由此提出了腫瘤形成的新模式癌干細胞學說。為腫瘤發(fā)生機制的認識提供了一條新思路第二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 癌干細胞在腫瘤中的一小部分具有無限增殖能力，并形成腫瘤能力的細胞，也稱腫瘤干細胞。癌干細胞 癌干細胞在癌組織中所占的比例很少

2、，具有形成能力是癌干細胞的本質特征。目前已經(jīng)在乳腺癌，腦瘤等實體瘤以及血液系統(tǒng)腫瘤中發(fā)現(xiàn)了癌干細胞。 鑒定癌干細胞的方法通常是首先通過分子標志將腫瘤細胞懸液用流式細胞儀分選為若干亞群，然后將不同的細胞亞群移植到裸鼠的體內觀察其成瘤性，癌干細胞就存在于具有成瘤性的細胞亞群中。第三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 癌干細胞的特點1自我更新性 是指一個細胞分裂為兩個細胞，但其中一個子代細胞仍然保持與親代細胞完全相同的未分化狀態(tài)；而另一個細胞則定向分化，這種分裂稱為不對稱分裂。 癌干細胞通過自我更新維持著腫瘤的持續(xù)生長。癌干細胞積累了所在腫瘤的基因突變，正是這些基因突變導致了腫瘤細胞的過度增殖

3、，乃至轉移播散。.第四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月第五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.高致瘤性 癌干細胞的致瘤性因腫瘤種類不同差別較大，主要從兩個方面進行評價：一是癌干細胞在體外克隆形成的能力;二是癌干細胞在免疫缺陷細胞動物體內的腫瘤形成。第六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 3.分化潛能具有多向分化潛能，能夠重建相應組織所有的細胞成分。腫瘤干細胞能夠形成缺乏自我更新能力但具有分裂能力的子代細胞。腫瘤不能分化正常的成熟細胞，但能發(fā)生不同程度的有限的分化，從而形成組織病變學各異的腫瘤。第七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 4. 耐藥性 癌干細胞表達多種抗

4、藥性蛋白，對許多化療藥物具有抗性，是導致腫瘤化療失敗的主要原因。失 敗第八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月癌干細胞與干細胞的共性與區(qū)別共性1. 都具有自我更新和增殖能力，但腫瘤干細胞不受正常機體內環(huán)境的調控；2. 都具有不同的表型和異質性 干細胞表面的特殊表型用于調控自身增殖和周圍細胞分化的功能；癌干細胞亞型不同，其生長分化能力、侵襲能力和耐藥性也不同。第九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 相似的生長調節(jié)機制和信號轉導通路，都具有端粒酶活性，在正常干細胞的惡性轉化實驗中發(fā)現(xiàn)，端粒酶活性和基因突變是正常干細胞惡性轉化的兩個必要條件。4.都具有多分化潛能,Gao等研究發(fā)現(xiàn)，CS

5、C具有比腫瘤細胞更強的產生血管生成因子的能力，可促進形成血管。提出CSC可能是導致抗腫瘤血管生成治療困難的一個原因。5. 有相似的表面標志物，如造血干細胞和白血病細胞都表達CD34和CD90第十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月CSC與干細胞區(qū)別： CSC的自我更新信號轉導途徑的負反饋機制 已破壞。 缺乏分化成熟能力。 傾向于累積復制的錯誤，而干細胞能夠防 止復制錯誤的發(fā)展等。第十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月新治療策略第十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月治療思路1.削弱增殖能力2.促進分化3.破壞微環(huán)境4.誘導凋亡5.增加對放療和化療的敏感性第十三張，PPT共五十

6、頁，創(chuàng)作于2022年6月抑制癌干細胞信號通路和相關酶的活性，削弱增殖能力。第十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月誘導癌干細胞分化，消耗其分裂潛能，達到抑制腫瘤發(fā)展的目的。第十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月破壞為癌干細胞提供養(yǎng)分和保護的微環(huán)境，抑制增殖和成瘤的能力。第十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月用靶向性病毒載體攜帶促凋亡基因誘導癌干細胞進入凋亡程序，達到清除目的。第十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月抑制抗性相關蛋白的表達，增加對放療和化療的敏感性，提高放化療的有效率。第十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 癌干細胞的來源？ 癌干細胞是正常的成

7、體干細胞甚至體細胞基因突變所致？ 癌干細胞主要來源于細胞融合。 癌干細胞起源與病毒有關。 癌干細胞起源于殘留的靜止的胚胎干細胞。 尚未解決的科學問題第十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞 一、造血干細胞的起源 * 造血干細胞（hemopoietic stem cell,HSC）是存在于造血組織和血液 中的 一群原始造血細胞，它不是組織 固定細胞. * 造血干細胞在人胚胎2周時可出現(xiàn)于卵 黃囊. * 第4周開始轉移至胚肝. * 妊娠5個月后，骨髓開始造血. * 出生后骨髓成為干細胞的主要來源. * 在造血組織中，所占比例甚少，如在 小鼠骨髓中105細胞中有10個， 在脾中105

8、細胞中只有0.2個.第二十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月二、造血干細胞的形態(tài)干細胞是一種嗜堿性獨核細胞，其大小約為8m，呈圓形，胞核為圓形或腎形，胞核較大，具有2個核仁，染色質細而分散，胞漿呈淺藍色不帶顆粒，在形態(tài)上與小淋巴細胞極其相似，很難用形態(tài)學識別干細胞，較難與其它細胞相區(qū)別。造血干細胞可包括三級分化水平，即多能干細胞（pleuripotentstem cell），定向干細胞（Committed stemcell）及其成熟的子代細胞。第二十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞生物學特征自我更新能力 多向分化能力靜止性不均一性（異質性） 第二十二張，PPT共五十頁

9、，創(chuàng)作于2022年6月 造血干細胞的表面標志造血組織中造血干細胞的比例極低,數(shù)量極少且形態(tài)上無法與其他細胞相區(qū)別,故對造血干細胞表面標記的認識,有助于造血干細胞的分離、純化和研究。 近年來由于單克隆抗體技術的進步，流式細胞儀（FACS）的應用，以及對小鼠和人造血干細胞表面標志的研究，取得了很大進展，為造血細胞的分離純化及鑒定創(chuàng)造了條件。第二十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月CD34+ * 是原始造血干細胞的一種重要標志。 * CD34+細胞群,在體外與造血因子共同培 養(yǎng),可獲得含各類血細胞的混合集落,由此 證明骨髓中CD34+細胞為原始造血干細胞。 * CD34+細胞占骨髓細胞的1%

10、-4%。 * 在臍血,CD34 +細胞占0.01%-0.09%。 *隨著造血干細胞分化成熟,其表面CD34表達水平逐漸下降,成熟血細胞不表達CD34。 第二十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月單克隆CD34-細胞可重建所有的造血細胞系。CD34+細胞和CD34-細胞之間的關系為,二者可相互轉換,形成“干細胞循環(huán)”。IL-6可促進CD34-細胞增殖,還能使CD34+細胞逆轉為CD34-細胞,而SCF又可使CD34-細胞轉化為CD34+細胞。 此兩類細胞均可存在于骨髓或外周血中。目前認為,最早期的HSC可能是CD34-細胞,其分化為CD34+HSC細胞,然后分化為造血祖細胞。 x第二十五張

11、，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月CD34+細胞選擇法親和柱層析，分離和免疫磁珠法。通過特異性識別、俘獲及洗脫分離得到 CD34+細胞。（1）親和柱層析: 將預分選的細胞與生物素化（biotinglated）的抗 CD34抗原的單抗一起孵育，然后洗去未結合的抗體，通過抗生物素蛋白包被的聚丙酰胺柱的親和柱，使CD34+細胞留滯在柱內的聚丙酰胺表面上，再經(jīng)機械搖動，沖洗出 CD34+細胞。第二十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月（2）免疫磁珠分離法：CD34單抗標記細胞后，與超順磁性微球連接、通過強磁場中的過濾柱時，陽性細胞被吸附，陰性細胞被濾掉。已研制出了納米微粒作為固相收集CD34

12、+細胞。通過將采集物與抗CD34抗原的單抗結合，細胞特異地被超順磁鐵葡聚糖納米（直徑50nm）微球結合，使CD34+細胞與納米微球形成復合物，再通過磁鐵誘導的強磁場過濾柱，分離出CD34 +細胞。其CD34 +細胞回收純度95。第二十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月CD117+（Kit）干細胞生長因子受體（SCFR）。CD117+細胞占骨髓的1%-4%。50%-70%的CD117+骨髓細胞表達CD34。SCF通過與CD117結合發(fā)揮促進HSC增殖分化的作用。在最早期的造血細胞表面,CD117密度較低。隨著分化發(fā)育而密度逐漸增加,至祖細胞階段CD117密度達最高。隨著向終未成熟血細胞分

13、化,CD117表達又逐漸下降。 第二十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月CD38:也是干細胞的分化標志之一。CD34+細胞可分為CD34+CD38-和CD34+CD38+兩個亞群,前者更為原始。CD38的表達可用于判斷HSC的分化程度，也可用于分離HSC。 Thy-1(low) 。其他譜系特征型標志: HSC不表達CD3、CD4、CD14、CD16、CD19、CD41等表面標志，屬于譜系陰性（Lin-）細胞，據(jù)此可鑒別和分離HSC。 第二十九張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月臍血來源干細胞的特點HSC主要來源于骨髓、成人外周血、臍血。臍血有如下特點： 造血干細胞含量豐富，雖然CD

14、34細胞數(shù)低于骨髓，但CD34CD38-細胞數(shù)高于骨髓，且臍血CD34CD38-細胞增殖分化能力高于骨髓，尤其是加入各種細胞因子后CFU-GEMM、BFU-E集落數(shù)明顯高于骨髓。淋巴系統(tǒng)抗原表達弱，淋巴細胞功能不成熟，這顯示出臍血干細胞移植(UCBT)后移植物抗宿主病(GVHD)的發(fā)生率可能較低。研究表明凍存10年的臍血HSC仍具有良好的回收率。第三十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月骨髓干細胞 造血干細胞 骨髓基質干細胞 多能前體細胞 骨髓基質干細胞 ：缺乏特異的表面標記物, 目前報告的基質干細胞的表面抗原有Stro1, CD13, CD49, CD29, CD44, CD71, CD

15、90, CD106和CD124. 由于缺乏特異的表面標記物, 在不同的實驗室有不同的技術對其進行分離. 獲得的細胞功能一致性有待研究, 因此對其多能性有不同的發(fā)現(xiàn), 如一些報告認為基質干細胞在體外能分化為神經(jīng)細胞, 而有的試驗則認為不能分化為神經(jīng)細胞. 第三十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月骨髓干細胞 造血干細胞 骨髓基質干細胞 多能前體細胞 多能前體細胞： 多能前體細胞能夠在小鼠、大鼠及人的骨髓或其他組織細胞培養(yǎng)中獲得. 和骨髓基質干細胞一樣, 它在體外貼壁生長, 但是和基質干細胞不同的是, 多能前體細胞在體外在相對差的營養(yǎng)條件下無限期地生長。在體外, 特異性的生長因子能夠誘導多能

16、前體細胞分化為外中內各胚層細胞, 在體內, 多能前體細胞也顯示了其廣泛的分化潛能. 第三十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月骨髓干細胞的可塑性造血干細胞不僅能重建造血細胞, 而且能分化心肌細胞、骨骼肌細胞、內皮細胞、肝細胞、膽管上皮細胞、消化道上皮細胞、肺上皮細胞等 。骨髓基質干細胞在恰當?shù)拇碳は履苻D化為脂肪細胞、成骨細胞、軟骨細胞、骨骼肌細胞、 星形細胞、神經(jīng)細胞、 心肌細胞等。骨髓多能前體細胞, 其表達胚胎干細胞的遺傳標志, 體外培養(yǎng)條件類似于胚胎干細胞, 且能高度擴增。在體外它不僅能分化成基質細胞, 而且能分化為內臟中胚層、神經(jīng)外胚層細胞和肝細胞等內胚層細胞。第三十三張，PPT共

17、五十頁，創(chuàng)作于2022年6月骨髓干細胞可塑性機制局部環(huán)境有關 : 對造血系統(tǒng)被破壞的小鼠進行肌細胞移植后, 小鼠造血功能恢復, 是由于肌肉組織內的造血干細胞的作用引起。 肝損害的小鼠進行骨髓移植后, 肝臟再生的原因是骨髓中的卵圓細 胞在肝內轉化為肝細胞。成體許多組織內余存一種稀有數(shù)量的原始干細胞, 其類似于胚胎干細胞, 始終保持著胚胎干細胞的特性, 在不同的條件刺激下能分化為內胚層、中胚層、外胚層多種組織細胞 .第三十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月骨髓干細胞可塑性機制干細胞可以經(jīng)歷轉分化的過程, 細胞的基因信息可以重組, 經(jīng)過基因重組, 細胞能夠轉化為多種不同的細胞。 如從視網(wǎng)膜中

18、提取少突膠質細胞, 在體外無血清, 低密度的培養(yǎng)條件下, 獲得神經(jīng)干細胞的功能和特征。細胞融合是最近對干細胞可塑性的又一種解釋。 如將小鼠骨髓干細胞和胚胎干細胞, 或小鼠神經(jīng)干細胞和胚胎干細胞共培養(yǎng)后, 獲得的融合細胞表現(xiàn)胚胎干細胞的功能和特征. 第三十五張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植概況自1993年以來，自體外周血干細胞移植（autologous peripheral blood stem cell transplantation; APBSCT）的數(shù)量超過了自體骨髓移植（ABMT）。近幾年，隨著對臍血研究的不斷深入，發(fā)現(xiàn)人類臍血中含有大量的造血干/祖細胞，其中淋巴細

19、胞抗原性弱，功能相對不成熟，移植后發(fā)生急性移植物抗宿主?。℅VHD）的危險性低等，已成為造血干細胞移植的又一方法，即臍血干細胞移植（cord blood stem cell transplantation, CBSCT）。第三十六張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點一、移植種類（一）根據(jù)造血干細胞來源分類1、骨髓移植（bone marrow transplantation, BMT）.2、外周血干細胞（peripheral blood stem cell transplantation, PBSCT）。3、臍血干細胞移植（cord blood stem cell t

20、ransplantation, CBSCT）。（二）根據(jù)供者來源不同分類1、同基因造血干細胞移植（syngeneic HSCT, synHSCT）。2、異基因造血干細胞移植（allogeneic HSCT, alloHSCT）。3、自體造血干細胞移植（autologous HSCT, AHSCT）.第三十七張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點（三）二者結合分類1、同基因骨髓移植（SynBMT）2、同基因外周血干細胞移植（SynPBSCT）3、異基因骨髓移植（alloBMT）4、異基因外周血干細胞移植（alloPBSCT）5、自體骨髓移植（ABMT）6、自體外周血干細

21、胞移植（APBSCT）7、臍血干細胞移植（CBSCT）（四）根據(jù)預處理強度分1、清髓性異基因造血干細胞移植2、非清髓性異基因造血干細胞移植第三十八張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點二、各類造血干細胞移植特點（一）同基因造血干細胞移植1、供者為同卵孿生同胞，不存在HLA（human leukocyte antigen）差異。2、易于植入，不存在排斥及移植物抗宿主病（GVHD），亦無移植物抗白血病效應（GVL）。3、不需進行移植細胞的體外凈化。4、移植并發(fā)癥較少，安全性高，移植費用較低。5、移植后惡性疾病復發(fā)率較異基因造血干細胞移植為高。6、移植適應癥較廣泛。第三十九

22、張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點（二）異基因造血干細胞移植1、需要有HLA相同的同胞或非血緣關系志愿者作為供者，理論 上同胞兄妹間有1/4的機會相配，非同胞兄妹間約1/10萬- 1/20萬。2、供受者之間存在不同程度的免疫學差異，移植后可發(fā)生排 斥反應及移植抗宿主反應GVHD。3、供者干細胞為正常細胞，移植適應癥廣泛。第四十張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月4、移植物中無殘留病變細胞，不需體外凈 化，移植后有抗白血病效應，因而移植療 效確切，腫瘤性疾病的復發(fā)率低，效果最好。5、移植相關并發(fā)癥、死亡率較高，移植費用較高。6、移植成活后，因GVHD的影響，生存

23、質量較自體 移植差。第四十一張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點（三）自體造血干細胞移植AHSCT 1、供者為患者本人，不受供髓來源限制。2、是否適宜進行AHSCT，受患者自身病情限制，移植適應癥較窄。3、因移植物中可能有殘留病變細胞，移植后病情復發(fā)率較高。4、需考慮進行體外凈化處理移植物，以改善療效。5、移植相關并發(fā)癥、相關死亡率較低，適宜移植患者的年齡范圍較大，移植費用較低。6、無GVHD，移植成功后生存質量較好。第四十二張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點（四）外周血干細胞移植1、外周血中造血干細胞收集比較方便，用血細胞分離機進行分

24、離、采集，采集方法可重復，供體無需麻醉，可免于多部位骨髓穿刺的痛苦和不便，供者易于接受。2、因從外周血進行造血干細胞的采集，對骨髓有浸潤纖維化或接受過骨盆放療的患者仍可施行。3、正常情況下外周血干細胞含量很少，需進行動員處理方可有效增加外周血干細胞含量，以供移植時采集。第四十三張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月 4、與骨髓相比，外周血中腫瘤細胞混入可能較少，自體移植后外周血移植復發(fā)率可能低于自體骨髓移植。 5、外周血干細胞移植PBSCT后造血功能重建快，免疫功能恢復早，感染出血并發(fā)癥低且輕，降低了移植相關死亡率，縮短了住院時間。6、PBSCT時，因外周血干細胞中存在大量T淋巴細胞，可能增加GVHD的發(fā)生率或加重GVHD的程度。第四十四張，PPT共五十頁，創(chuàng)作于2022年6月造血干細胞移植種類及特點（五）臍血造血干細胞移植1、臍血干細胞來源廣泛，采集方便，作為造血干細胞容易獲得，但需凍存保存，保存條件要求高，規(guī)模要求大，需相當投資規(guī)模的臍血庫來進行保存。2、臍血淋巴細胞抗原性弱，免疫功能不成熟，臍血干細胞移植后GVHD的發(fā)生率及嚴重程度較低。因此，對HLA配型的要求和嚴格程度低于骨髓移植。3、造血重建較慢。4、單份臍血量較少（約5