我科學家用CRISPR研究肝癌干細胞
日期:2015-11-12 08:59:19
近期,來自北京大學醫學部、北京東方亞美基因科技研究院和南方醫科大學的研究人員,在國際學術期刊《Oncotarget》發表題為“Knock out CD44 in reprogrammed liver cancer cell C3A increases CSCs stemness and promotes differentiation”的研究成果。北京大學醫學部的沈麗教授和南方醫科大學第二臨床學院肝膽二科的主任醫師高毅,是本文共同通訊作者。
日本科學家山中伸彌研發的體細胞重編程,可誘導多能干細胞(iPS),因此獲得了2012年的諾貝爾生理學或醫學獎。自那以來,人們普遍相信,iPS細胞將成為各種疾病建模和治療的便利平臺。更多的注意力都集中在癌細胞重編程,以構建腫瘤干細胞(CSCs)模型。CSCs對于腫瘤研究至關重要。目前,CSCs的來源和演化仍有爭議。癌細胞重編程,可以顯示出癌癥的進展,從早期到晚期階段。在腫瘤發展的體外模擬過程中,不同階段的標志物和腫瘤發展的信號通路的動態變化,將是清晰可辨的。
肝癌是世界上第五大最常見的癌癥。肝癌的發展與肝臟發育有著相似的特點,包括干細胞的發育和維持。肝臟CSCs表示具有自我更新能力和干細胞特性的一部分細胞,這些特性可能有助于轉移性、耐藥性和耐輻射,此外,肝臟CSCs可導致肝臟腫瘤的異質性表型。CSCs是標志物陽性的,肝臟CSCs標志物包括CD13、CD24、CD44、CD90、CD133和EpCAM,這些標記可引起腫瘤的高度侵襲性特點及耐藥性。
在肝臟CSCs標記物中,CD44主要協助其他標記分離肝CSCs。據報道,一種CD44變體可影響氧化還原狀態,以保護CSCs免于肝癌中的氧化應激。實際上,CD44眾所周知是一種CSCs標記,不僅在肝癌,也在胃癌、乳腺癌、急性髓系白血病中。糖蛋白CD44位于細胞表面,其參與細胞間的相互作用、細胞的黏附和遷移。CD44 mRNA的可變剪接,會產生多個具有不同功能的異構體。在淋巴細胞活化、回收和歸巢、癌癥的發展和轉移過程中,可檢測到CD44。
在這項研究中,研究人員選擇了來源于HepG2的人肝細胞癌細胞系C3A。四個山中因子OSKM被轉染到C3A細胞中。然后,研究人員成功得到了C3A衍生的肝CSCs模型,隨后被命名為C3A誘導的腫瘤干細胞(C3A-iCSCs)。C3A-iCSCs被認為是CD44陽性和CD133陰性。
與CD133+CD44- C3A細胞相比,CD133-CD44+ C3A-iCSCs顯示出自我更新和干性特征。研究人員發現,CD44主要位于C3A-iCSCs的細胞核中,并結合到腫瘤相關基因c-MYC的啟動子區域和干細胞標記物SOX2。
為了探討CD44基因在肝癌干細胞中的整體功能,研究人員使用CRISPR/Cas9系統,敲除了C3A-iCSCs中的CD44。與CD44+ C3A-iCSCs相比,CD44- C3A-iCSCs在小鼠中表現出較高的多能性,在異種移植后腫瘤細胞的分化增加。這項研究證實,CD44通過保持低分化的腫瘤細胞群,在肝癌干細胞中發揮重要功能。這一發現表明,CD44可能是未來肝癌治療的一個重要研究對象。
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