肝細(xì)胞癌化的研究進(jìn)展

肝細(xì)胞癌化的研究進(jìn)展

在高平等生物的發(fā)育過程中，樹干對(duì)最終細(xì)胞的分裂過程是片面的，不可逆轉(zhuǎn)。這種現(xiàn)象通常被認(rèn)為是由細(xì)胞命運(yùn)決定的。在正常生理狀態(tài)下,已經(jīng)決定了命運(yùn)的終末分化細(xì)胞受到胞內(nèi)信號(hào)通路、表觀遺傳以及胞外微環(huán)境的嚴(yán)格調(diào)控,維持在一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的類型和狀態(tài),一般不會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷募?xì)胞。這種細(xì)胞命運(yùn)的穩(wěn)定對(duì)于維持高等動(dòng)物細(xì)胞功能、組織穩(wěn)態(tài)等都極為重要。最近的研究發(fā)現(xiàn),在特定的條件下,細(xì)胞命運(yùn)是可以轉(zhuǎn)變的。例如,日本科學(xué)家Yamanaka等發(fā)現(xiàn),可以將終末分化的皮膚成纖維細(xì)胞去分化為多能干細(xì)胞。一系列關(guān)于轉(zhuǎn)分化的研究也指出,不同種類的細(xì)胞之間可以發(fā)生轉(zhuǎn)化。此外一個(gè)極端的例子是,極少數(shù)的終末分化細(xì)胞也會(huì)出現(xiàn)病態(tài)的命運(yùn)轉(zhuǎn)變,成為惡性增殖的癌化細(xì)胞。這些事例都說明,終末分化細(xì)胞具有可塑性,細(xì)胞命運(yùn)是可以被改變的(圖1)。那么既然細(xì)胞的命運(yùn)是可以轉(zhuǎn)變的,那么在體內(nèi),為了維持組織穩(wěn)態(tài),細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變是如何被抑制的?哪些條件下,我們可以誘導(dǎo)細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變?而在病理?xiàng)l件下,細(xì)胞癌化又是如何發(fā)生的?對(duì)這些問題的回答,不僅對(duì)于理解基本的細(xì)胞生物學(xué)現(xiàn)象極為重要,同時(shí)對(duì)于研究疾病發(fā)病機(jī)理和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)都具有深刻的意義。我們實(shí)驗(yàn)室以肝細(xì)胞為對(duì)象,研究細(xì)胞命運(yùn)轉(zhuǎn)變,特別是癌化與轉(zhuǎn)分化,希望能為臨床治療提供新思路和新策略。1從蛋白表達(dá)的角度解釋肺癌發(fā)生癌化細(xì)胞癌化作為細(xì)胞命運(yùn)的一種病態(tài)轉(zhuǎn)變,由于其機(jī)制的復(fù)雜和治療的困難一直威脅著人類的健康。正常細(xì)胞發(fā)生癌化后表現(xiàn)出增殖信號(hào)的持續(xù)激活、增殖抑制通路的失活、免疫監(jiān)視的逃避等多個(gè)特征。細(xì)胞癌化涉及到眾多的基因突變或表達(dá)變化以及腫瘤細(xì)胞與微環(huán)境的相互作用。對(duì)肝細(xì)胞癌化過程分子病理機(jī)制的研究,不僅對(duì)揭示維持細(xì)胞命運(yùn)和組織穩(wěn)態(tài)的調(diào)控機(jī)制有重要意義,同時(shí)也將為癌癥治療提供新的靶點(diǎn)和方法。在肝細(xì)胞發(fā)生癌化的早期,伴隨著HBV、HCV等感染引起的慢性炎癥,造成肝細(xì)胞死亡和代償性增生等一系列反應(yīng)。一方面,在肝癌發(fā)生早期的炎癥反應(yīng)中,NF-κB調(diào)控STAT3依賴的IL-6表達(dá),而IL-6的表達(dá)促進(jìn)了肝細(xì)胞增殖和肝細(xì)胞發(fā)生癌化。NF-κB信號(hào)通路和MAPK信號(hào)通路的抑制蛋白CYLD和TGF-β激活激酶TAK1被證明在肝癌發(fā)生過程中具有重要的穩(wěn)態(tài)維持作用。這些蛋白的失活導(dǎo)致炎癥、肝細(xì)胞死亡和纖維化,進(jìn)而引起過度代償性增生導(dǎo)致肝癌發(fā)生。另一方面,肝細(xì)胞癌化早期由于癌基因激活導(dǎo)致肝細(xì)胞衰老并分泌細(xì)胞因子,引起CD4+T細(xì)胞的免疫反應(yīng),從而清除癌化早期的衰老細(xì)胞,抑制肝細(xì)胞癌化的發(fā)生。對(duì)肝細(xì)胞癌化的研究發(fā)現(xiàn),MAPK信號(hào)通路常常被異常激活,誘導(dǎo)肝癌的產(chǎn)生。MAPK的一個(gè)成員蛋白JNK下游的c-Jun轉(zhuǎn)錄因子對(duì)小鼠以及人的肝癌形成有重要作用。我們利用可誘導(dǎo)的c-Jun缺失小鼠,對(duì)肝癌發(fā)生早期分子機(jī)制進(jìn)行了研究。結(jié)果表明,c-Jun通過增強(qiáng)肝癌起始細(xì)胞的存活,促進(jìn)腫瘤的形成。在c-Jun被敲除的細(xì)胞中,另一個(gè)AP-1轉(zhuǎn)錄因子c-Fos的表達(dá)會(huì)被上調(diào),引起去乙?；窼IRT6的高表達(dá)。高水平的SIRT6進(jìn)而使Survivin基因啟動(dòng)子區(qū)域組蛋白H3第9位賴氨酸(H3K9)的乙酰化水平降低,造成Survivin這個(gè)細(xì)胞凋亡抑制蛋白基因的轉(zhuǎn)錄表達(dá)下調(diào)。降低的Survivin水平會(huì)使細(xì)胞凋亡增加,肝癌起始細(xì)胞數(shù)目降低,最終表現(xiàn)為腫瘤形成減少。分離鑒定這一在肝細(xì)胞癌化早期階段發(fā)揮重要作用的分子機(jī)制,為肝癌的預(yù)防治療提供了新策略。2不同途徑分離的雞細(xì)胞在ntbc治療中的作用肝臟作為人體的重要器官調(diào)節(jié)許多生理過程,如糖原儲(chǔ)存、脂質(zhì)代謝、血漿白蛋白分泌、細(xì)胞解毒等。對(duì)于重癥肝病和晚期肝癌,唯一有效的治療就是肝臟移植。最近,肝細(xì)胞移植作為器官移植的替代方法也在臨床治療中被嘗試。但是,肝供體的嚴(yán)重缺乏限制了這些應(yīng)用,所以如何獲得具有功能的肝細(xì)胞成為了研究的熱點(diǎn)。利用特定的培養(yǎng)條件,胚胎干細(xì)胞或者iPS細(xì)胞可以在體外定向分化成具有功能的肝細(xì)胞類似細(xì)胞。但是,采用此方法獲得肝臟細(xì)胞,具有步驟繁瑣、效率低和成本過高等缺點(diǎn)。因此,如何建立新方法獲得非供體依賴的有功能的肝細(xì)胞,具有很高的理論及應(yīng)用價(jià)值,也具有極大的挑戰(zhàn)性。目前,采用過表達(dá)組織特異的轉(zhuǎn)錄因子來改變細(xì)胞命運(yùn)的方法已經(jīng)被科學(xué)家們廣泛地采用。通過這種重編程的方式直接實(shí)現(xiàn)細(xì)胞譜系間的轉(zhuǎn)換,可以在不依賴供體器官的情況下快速地產(chǎn)生細(xì)胞,應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)和個(gè)性化藥物治療。在2011年,我們以及其他研究者證明了通過在小鼠成纖維細(xì)胞中過表達(dá)肝細(xì)胞特異轉(zhuǎn)錄因子將其轉(zhuǎn)分化為肝細(xì)胞。最近,還發(fā)現(xiàn)利用Hnf1β、Foxa3兩個(gè)轉(zhuǎn)錄因子,可將小鼠成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)楦胃杉?xì)胞。利用人類細(xì)胞獲得轉(zhuǎn)分化的肝細(xì)胞,是將此種方法應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的必經(jīng)之路。盡管很多研究已經(jīng)成功將小鼠的成纖維細(xì)胞直接轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌愋偷募?xì)胞,然而諸多研究也表明人類細(xì)胞較難進(jìn)行重編程。有研究人員將人類成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為神經(jīng)細(xì)胞,但是轉(zhuǎn)分化產(chǎn)生的神經(jīng)細(xì)胞的體內(nèi)治療功能并沒有很好鑒定。最近的一項(xiàng)研究將人類成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)分化為心肌細(xì)胞,但是這些細(xì)胞缺乏相應(yīng)的成熟心肌細(xì)胞功能。我們以人類成纖維細(xì)胞作為起始細(xì)胞,轉(zhuǎn)入FOXA3、HNF1A和HNF4A后,可誘導(dǎo)獲得具有功能的肝細(xì)胞(hiHep)。hiHep細(xì)胞具有原代肝細(xì)胞的上皮樣形態(tài),表達(dá)肝特異性基因。hiHep細(xì)胞能夠積累糖原、分泌血清白蛋白、吸收和積累脂質(zhì)。轉(zhuǎn)分化獲得的hiHep細(xì)胞還具有藥物代謝和膽汁排泄功能。由于轉(zhuǎn)分化產(chǎn)生的細(xì)胞不能持續(xù)增殖,因此無法獲得大量細(xì)胞用于體內(nèi)治療和生物醫(yī)藥的應(yīng)用。我們發(fā)現(xiàn)過表達(dá)SV40LargeT可以誘導(dǎo)hiHep細(xì)胞的持續(xù)增殖。可增殖的hiHep細(xì)胞同樣具有肝特異基因表達(dá)、糖原貯存、脂質(zhì)積累以及藥物代謝等功能。我們采用了兩種動(dòng)物疾病模型來檢驗(yàn)hiHep細(xì)胞的治療效果。首先,我們采用了Fah–/–小鼠模型。這種小鼠罹患致命肝臟代謝疾病,需要依賴NTBC藥物來維持肝臟功能。停止NTBC治療后6~8周,動(dòng)物會(huì)全部死亡。移植hiHep細(xì)胞可以使40%的Fah–/–小鼠在停止NTBC后仍然存活。我們進(jìn)一步驗(yàn)證了hiHep細(xì)胞能否治療刀豆蛋白誘導(dǎo)的急性肝衰竭小鼠。我們用海藻酸鈉–聚左賴氨酸–海藻酸鈉形成的半透膜微囊包裹hiHep細(xì)胞來防止免疫排斥,并維持物質(zhì)交換。移植了hiHep細(xì)胞的14只急性肝衰竭小鼠中,有5只完全康復(fù);而移植成纖維細(xì)胞或者HepG2肝癌細(xì)胞的對(duì)照組全部死亡。在我們工作發(fā)表的同時(shí),其他實(shí)驗(yàn)室也報(bào)道了從人類成纖維細(xì)胞轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄δ艿母渭?xì)胞的方法。今后可以通過轉(zhuǎn)分化產(chǎn)生病人自體來源的功能肝細(xì)胞進(jìn)行早期藥物毒性研究、藥物篩選以及細(xì)胞移植治療,這可以很大程度上解決肝供體不足以及不同個(gè)體表觀遺傳上的差異問題,從而增強(qiáng)臨床治療效果。3基因文化和細(xì)胞癌化終末分化細(xì)胞基因表達(dá)、形態(tài)和功能的穩(wěn)定維持對(duì)于高等動(dòng)物保持組織器官的穩(wěn)態(tài)和功能極為重要。這個(gè)相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)的維持需要多種機(jī)制的協(xié)同作用,以防止細(xì)胞命運(yùn)的轉(zhuǎn)變。研究肝細(xì)胞癌化發(fā)生早期的信號(hào)通路,有助于了解細(xì)胞癌化的機(jī)制,從而發(fā)現(xiàn)有效防止肝癌發(fā)生的方法。利用轉(zhuǎn)分化手段改變細(xì)胞命運(yùn)而產(chǎn)生的hiHep細(xì)