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胶质瘤干细胞与星形胶质细胞的相互作用研究

  胶质瘤干细胞与星形胶质细胞的相互作用研究


  胶质瘤(glioma)是原发性神经系统肿瘤,其中胶质母细胞瘤(GBM)恶性度最高也最具侵袭性。


  胶质母细胞瘤约占神经胶质瘤的70%,其临床表现为复发率高、死亡率高、预后不良和生存质量严重下降等特点,目前尚无法治愈[1]。


  当前的研究表明,胶质瘤的浸润生长和复发在很大程度上是由于神经胶质瘤干细胞(GSC)的存在,胶质瘤干细胞具有增殖、分化和自我更新等干细胞特性,且有很强的成瘤能力[5-9]。


  胶质瘤干细胞学说的提出使人们对胶质瘤的发病机制有了新的认识,也使得治疗靶向从传统的肿瘤细胞转移到胶质瘤干细胞上来,为胶质瘤的治疗提供了更为合理的思路和方法[10]。


  目的:现有的绝大多数胶质瘤干细胞离体研究只是研究它们单独存在下的状况,不能体现在体状态下肿瘤干细胞与脑内其他细胞,尤其是与星型胶质细胞的相互影响。


  本实验通过研究胶质瘤干细胞的生物学特点,尤其是胶质瘤干细胞的谷氨酸转运和代谢特点,以及探讨胶质瘤干细胞与星形胶质细胞之间的相互作用,阐明胶质瘤干细胞所需要的生存条件,以求对胶质瘤干细胞的生长、代谢及其对脑内环境的影响有个更全面的了解,为寻找新的治疗手段打好理论基础。


  方法:本实验利用细胞培养技术、细胞凋亡检测、免疫细胞染色技术、免疫蛋白印迹技术(western blot技术)、细胞成份分离技术、药物干预、高效液相色谱检测谷氨酸和谷氨酰胺等技术方法,分两个部分探讨了胶质瘤干细胞和星形胶质细胞的相互作用:第一部分是从胶质瘤干细胞的角度出发,研究胶质瘤干细胞的生物学特点;第二部分主要是模拟在体环境,探究胶质瘤干细胞U251GSC与在体环境中大量存在的星形胶质细胞相互作用影响。


  进一步探究维持胶质瘤干细胞U251GSC生长生存所需要的条件及机制。


  结果:(1)培养与鉴定了肿瘤干细胞U251GSC和原代星形胶质细胞。


  胶质瘤干细胞U251GSC同时高表达CD133、Nestin、Sox-2和GFAP。


  (2)胶质瘤干细胞U251GSC有摄取谷氨酸的能力且其谷氨酸转运蛋白EAAT1/GLAST的主要表达位置是在细胞膜上。


  (3)EGF、bFGF、hLIF、B27添加剂等营养因子对胶质瘤干细胞的生存有着重大作用。


  (4)U251GSC在与星形胶质细胞共培养条件下的相关干细胞表型发生巨大的变化,共培养后的U251GSC不形成细胞球且紧贴星形胶质细胞生长。


  (5)与星形胶质细胞共培养的状态有利于U251GSC在无外加生长因子时的长期生存。


  (6)在缺乏外加生长因子,如EGF等,PMA可以代偿EGF受体激活后的PKC信号通路的促肿瘤生长与抗凋亡作用。


  (7)PMA显著抑制胶质瘤干细胞U251GSC的谷氨酸摄取,提示GSC的谷氨酸摄取与PKC活性水平及细胞的状态紧密相关。


  结论:进一步明确了胶质瘤干细胞U251GSC的生物学特性,具有成球悬浮生长、具有高表达干细胞标志物CD133、Nestin、Sox-2及GFAP的特点、尤其是GSC具有明显不同于普通胶质瘤细胞的摄取谷氨酸的能力,且其谷氨酸转运蛋白EAAT1/GLAST的主要表达位置是在细胞膜上。


  通过模拟在体环境中胶质瘤干细胞与星形胶质细胞的相互作用,我们发现星形胶质细胞可能促进胶质瘤干细胞U251GSC的生存、分化、侵袭和迁移,其机制仍需进一步研究,这很可能是胶质瘤难以治疗的重要原因之一。


  在此基础上,本实验进一步探究了PKC通路在胶质瘤干细胞生存与谷氨酸转运中的重要调控作用。