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标题: 转贴：PNAS:科学家发现肿瘤干细胞的一种新来源 [打印本页]

作者: tpwang 时间: 2011-4-15 08:47 标题: 转贴：PNAS:科学家发现肿瘤干细胞的一种新来源

Whitehead研究所研究人员在乳腺组织发现一种分化的细胞，可自发转化成类似于干细胞的状态，这是第一次在哺乳动物细胞中观察到。这些结果反驳了科学教条主义—认为分化是一种单项路径，一旦细胞分化，他们不能依靠自己回到干细胞状态。

该惊人的发现发表在PNAS上，可对癌症治疗的进展，尤其是根除癌症干细胞具有重要意义。$ ?0 N& t/ C1 Y4 S) _! `

Whitehead研究所的Robert Weinberg说，如果通过某个特定的介质消除肿瘤内的癌症干细胞，一些尚存的非干肿瘤细胞（non-stem tumor cell）将通过自主去分化（de-differentiation）的过程产生新的癌症干细胞。癌症干细胞是唯一能够对体内的肿瘤进行再播种的细胞。
+ @+ b4 d, S- a3 c7 I% Y
在分化过程中，未完全分化的干细胞可培育成许多具有特定功能的不同细胞类型。这些分化的细胞可共同作用形成组织和器官。在乳腺组织中，分化的基底细胞和管腔细胞结合形成乳管。

该论文的第一作者，Weinberg 实验室的博士后研究员Christine Chaffer分析来自人类乳腺组织的细胞，观察到少量的基底细胞在组织培养液中自由漂浮。6 ?/ R8 Y8 [& n1 J4 g

由于对细胞异常行为的好奇，Chaffer开始着手进一步的研究，将浮动基底细胞注入小鼠。12周后发现注入的基底细胞产生类似于乳管的结构，包含了基底和管腔细胞，这清楚地表明浮动细胞已经去分化至干细胞。6 r/ Z8 G2 y2 G2 R' |& P2 E% H

直到现在，没有人表明分化的哺乳动物细胞，像这些基底细胞，能够自发地恢复到干细胞状态。观察基底细胞是否会变成癌症干细胞，Chaffer将致癌基因注入到这些细胞中，之后被注入到小鼠中，发现小鼠体内的肿瘤中含有癌症干细胞群，它们是原先基底细胞的后裔。这一结果表明乳腺癌肿瘤中的基底细胞是癌症干细胞中一个先前未知的来源。: Y6 a' \3 p9 m; X1 I4 j7 |
$ a7 t, V8 F' C2 L
目前，对于癌症治疗的研究着重于消除癌症干细胞，Weinberg警告说这些基底细胞的可塑性表明了一种更加复杂的状况。: G; \3 L7 S3 u; B4 j: e- y

未来针对癌症的药物治疗必须根除其癌症干细胞，以及消除肿瘤中的非干细胞（non-stem  cell），这两个群体都必须根除。0 O) t2 t; `4 ]  n* x( f/ M
8 Y. O# T1 n  H# k: j8 Y) _
Chaffer正着重于研究究竟是什么推动这些灵活的细胞进行去分化，并且针对癌症细胞，如何阻止细胞转化成癌症干细胞。+ T8 @" w3 J' z; ?
8 M+ V! q; p% {5 d/ n! C4 v
这种可塑性能够自然发生，似乎该推动剂可能是转化为干细胞的生理机制。我们相信某种细胞对于这种推动剂更加敏感，并且该过程在癌症细胞中发生地更加频繁。
（生物谷Bioon.com）; {* P, W8 e* s3 U% I
/ ~, o, u3 P( ~( h
Scientists Identify a Surprising New Source of Cancer Stem Cells. a5 Y& r9 T% d8 m) d6 u
7 g4 g$ E3 q: M  n0 ^% u/ K+ f
ScienceDaily (Apr. 11, 2011) — Whitehead Institute researchers have discovered that a differentiated cell type found in breast tissue can spontaneously convert to a stem-cell-like state, the first time such behavior has been observed in mammalian cells. These results refute scientific dogma, which states that differentiation is a one-way path; once cells specialize, they cannot return to the flexible stem-cell state on their own.
! o5 ~. m" y) u# ^
This surprising finding, published online in the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), may have implications for the development of cancer therapeutics, particularly those aimed at eradicating cancer stem cells./ e5 S2 ?" I5 I+ p0 f

"It may be that if one eliminates the cancer stem cells within a tumor through some targeted agent, some of the surviving non-stem tumor cells will generate new cancer stem cells through spontaneous de-differentiation," says Whitehead Founding Member Robert Weinberg. Cancer stem cells are uniquely capable of reseeding tumors at both primary and distant sites in the body." T: e, `( L: y
: W6 j; [& l( y1 }( `. P+ A
During differentiation, less-specialized stem cells mature into many different cell types with defined functions. These differentiated cells work together to form tissues and organs. In breast tissue, for example, differentiated basal cells and luminal cells combine to form milk ducts.1 z, Q5 _6 b2 w: x8 ^  r8 E5 N" `5 g
! L& Y* F. o+ S& ^
While analyzing cells from human breast tissue, Christine Chaffer, who is a postdoctoral researcher in the Weinberg lab and first author of the PNAS paper, observed a small number of living basal cells floating freely in the tissue culture medium.

Intrigued by the cells' unusual behavior, Chaffer conducted further targeted investigations, including injection of the floating basal cells into mice. After 12 weeks she found that the injected basal cells gave rise to milk duct-like structures containing both basal and luminal cells -- a clear indication that the floating cells had de-differentiated into stem-like cells.+ @1 P+ R  D# s1 [1 m# t
2 |; G% ?# [0 Y8 g- w' @7 H- _" b
Until now, no one has shown that differentiated mammalian cells, like these basal cells, have the ability to spontaneously revert to the stem-like state (a behavior described as plasticity).8 `" l) X/ S( B" ^4 t

To see if basal cells could become cancer stem cells, Chaffer inserted cancer-causing genes into the cells. When these transformed cells were injected into mice, the resulting tumors were found to include a cancer stem cell population that descended from the original injected basal (more differentiated) cells. These results indicate that basal cells in breast cancer tumors can serve as a previously unidentified source of cancer stem cells.9 V6 e5 N! ?5 c" h* K/ o8 f
- l+ |& c: ^  w1 [/ G
As research for new cancer therapies has recently focused on eliminating cancer stem cells, Weinberg cautions that the plasticity seen in these basal cells suggests a more complicated scenario than previously thought.; h# T. X% J7 y2 I  S

"Future drug therapies that are targeted against cancer will need to eliminate the cancer stem cells and, in addition, get rid of the non-stem cells in tumors -- both populations must be removed," says Weinberg, who is also a professor of biology at MIT. "Knocking out one or the other is unlikely to suffice to generate a durable clinical response."* s9 E, i0 j, ~* V' j
7 \1 m+ n( e+ Y! `9 r7 `
Chaffer is now focusing on what actually prompts these flexible cells to de-differentiate, and in the case of cancer cells, how to stop the cells from converting into cancer stem cells.2 W/ I$ t- K/ e) ?0 Z( W

"This plasticity can occur naturally, and it seems that the trigger may be a physiological mechanism for restoring a pool of stem cells," says Chaffer. "We believe that certain cells are more susceptible to such a trigger and therefore to conversion from a differentiated to a stem-like state, and that this process occurs more frequently in cancerous cells."! u! E, a5 v! g1 L
4 p5 l- O/ p$ Y2 @! c
In the case of normal epithelial cells, the observed behavior may also allow patient specific adult stem cells to be derived without genetic manipulation, holding promise for degenerative disease therapy.! M. G* o: S6 p0 v, f9 l# `

This research was supported by the National Health and Medical Research Council of Australia, National Institutes of Health (NIH), Massachusetts Institute of Technology's Ludwig Center for Molecular Oncology, the Breast Cancer Research Foundation, and a Department of Defense (DoD) Breast Cancer Research Program (BCRP) Idea Award.7 W  _! D" Q( Y
  c1 T7 q$ h$ V; G. A% o- u# u" W
Journal Reference:
8 e- |5 [: h) D) f- H# A5 X
1.Christine L. Chaffer, Ines Brueckmann, Christina Scheel, Alicia J. Kaestli, Paul A. Wiggins, Leonardo O. Rodrigues, Mary Brooks, Ferenc Reinhardt, Ying Su, Kornelia Polyak, Lisa M. Arendt, Charlotte Kuperwasserd, Brian Bierie, Robert A. Weinberg. Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2011

作者: tpwang 时间: 2011-4-15 09:08

回复 tpwang 的帖子

这个新闻听起来比较颠覆，意思是体内非干细胞在特定条件下可以变成干细胞，而这个发现是在肿瘤内，涉及肿瘤干细胞。- A5 `. k$ {* a% j
! |' ?; q# J- l8 r3 H) l9 c
其实，从体内干细胞的概念来说，如果上述现象得到证实，也不太出人意外。体内组织干细胞的存在形态，尤其是在特定机体机能状态下如何维持干细胞的“稳态”，说得具体一些，“干细胞”这个东西在体内是一种有限的资源还是一个系统层面的动态存在，大可讨论。按照现有的流行理论，机体组织干细胞是有限的，需要在补充修复组织细胞损失与维持自身资源之间保持平衡，如果使用过度了，就容易资源枯竭，好像人们说化石能源一样。所以有人提出干细胞及其微环境与衰老有关。但从另一个角度来看，体内干细胞及其微环境的互动，还是靠整个机体系统状态的大环境调控的。人的一生所经历的漫长阶段及其相应的组织细胞代谢更新维持等，似乎不大可能仅仅取决于生就的有限资源的不对称分裂这种机制的吝啬使用。而且，不同组织细胞环境里的干细胞维持和功能代谢差异很大，比如说小肠干细胞补充绒毛组织，代谢更新如此之快，数天一换，要说一个个小的“微环境”里生来就命定了足够的干细胞储备供一生消耗，这概念从进化上有点“傻”，从解剖结构和生理病理机制上有点难以想象。不对称分裂这种机制听起来很巧妙，其实风险很大。所以，很有可能机体干细胞的“维持”是一个整个机体系统层面的动态循环，即组织干细胞可以从其他“非干”细胞来循环补充。或者，这两种机制共存，或者特定组织某种机制在特定情况下占优势。体内直接转分化的苗头也是对这种假设的一个间接支持。
# R& ?8 ~5 @6 g# K" ]
如果上述推理成立，这个肿瘤干细胞可由“非干”肿瘤细胞转化而来的现象就不难理解了，换句话说，肿瘤就是个特定的系统“环境”条件，导致非干向干的转化。如果说得极端一些，干细胞本身就是肿瘤细胞，只是所谓“正常”干细胞没有在特定条件下失控罢了。这一来，体内干细胞及其微环境互动，机体生理病理系统大环境调控，肿瘤干细胞，直接转分化，重编程，大一统，呵呵，有点戏说。" \+ c' j. j5 ~, B& I
$ [4 i8 \. a9 E
PNAS网上还找不到这片文章，姑妄论之。

作者: jiays 时间: 2011-4-15 09:54

本帖最后由 jiays 于 2011-4-15 09:57 编辑
F: P7 |' {9 h. e1 C s1 \/ a
我也曾经为干细胞的不对称分裂表示困惑，为何数目那么少，如何维持，最近看来一篇文献，说干细胞也可以对称分裂，即产生2个相同的干细胞，通过这种机制来维持干细胞的数目。
参考文献：http://www.stemcell8.cn/thread-36634-1-1.html

作者: tpwang 时间: 2011-4-15 09:56

回复 jiays 的帖子
% S6 v' d. f; F) N0 N
是的。不对称分裂与对称分裂都可能是体内干细胞维持内稳态的必要机制，关键是系统要求压力下的调控。

作者: wwk865 时间: 2011-4-15 10:20

求原文啊~

作者: chips100 时间: 2011-4-15 10:32

首先一个疑问，是否基底细胞中存在干细胞，而不是逆分化？

如果是真的话，倒是很有意思，从肿瘤中分析一下，看看什么东西导致了逆分化: I! V* j6 W3 e% w' {4 M- ^: z. E6 `( J

作者: tpwang 时间: 2011-4-15 10:37

chips100 发表于 2011-4-15 10:32
1 N- i2 p: X1 }9 j9 `. g; t9 V首先一个疑问，是否基底细胞中存在干细胞，而不是逆分化？
& I0 D$ B3 f( b$ W. m c
8 F; ^+ M2 ]# z* p如果是真的话，倒是很有意思，从肿瘤中分析一 ...

. u) V. \1 X1 [2 A3 X; T/ x5 w6 Q, Y
是啊，the first question always is，找不到原文，看了再说，也看看能否重复出来，如果为真，肿瘤干这么热，很快会有结论。希望不要是个幻觉。

作者: amosummer 时间: 2011-4-15 10:55

网上有文章出来了吗？9 b/ D! n8 H8 b- Y! q8 k

作者: shen_coco 时间: 2011-4-15 13:37

网上找不到原文啊，4月11在线出版了吗？

作者: easyes 时间: 2011-4-15 17:56

有很多现象只是暂时我们还没发现到罢了，在人体这个复杂的系统中，大部分的逆向现象应该都可以出现的吧

作者: tpwang 时间: 2011-4-16 07:37

回复 tpwang 的帖子5 w0 }6 r& [6 l; U
4 V. C" Y! t0 a4 E
哪位朋友能提供一下原文：http://www.pnas.org/content/early/2011/04/14/1102454108.abstract

Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state
Christine L. Chaffera,b, Ines Brueckmanna, Christina Scheela,b, Alicia J. Kaestlia, Paul A. Wigginsa, Leonardo O. Rodriguesa,b, Mary Brooksa,b, Ferenc Reinhardta,b, Ying Suc, Kornelia Polyakc, Lisa M. Arendtd,e, Charlotte Kuperwasserd,e, Brian Bieriea,b, and Robert A. Weinberga,b,f,1; k- p: e( K% C7 W7 g
+ Author Affiliations

aWhitehead Institute for Biomedical Research, Cambridge, MA 02142; + o; T! O- Y, n% a' n
bLudwig MIT Center for Molecular Oncology, Cambridge, MA 02139;
cDepartment of Medical Oncology, Dana-Farber Cancer Institute, Boston, MA 02115; S" ~6 s( z$ \$ [6 `
dDepartment of Anatomy and Cellular Biology, Sackler School, Tufts University School of Medicine, Boston, MA 02111;
eMolecular Oncology Research Institute, Tufts Medical Center, Boston, MA 02111; and
fDepartment of Biology, Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA 02139
Contributed by Robert A. Weinberg, March 2, 2011 (sent for review December 8, 2010)

•The authors declare no conflict of interest.

Abstract1 ]* c$ E/ D% \* F+ |$ D
Current models of stem cell biology assume that normal and neoplastic stem cells reside at the apices of hierarchies and differentiate into nonstem progeny in a unidirectional manner. Here we identify a subpopulation of basal-like human mammary epithelial cells that departs from that assumption, spontaneously dedifferentiating into stem-like cells. Moreover, oncogenic transformation enhances the spontaneous conversion, so that nonstem cancer cells give rise to cancer stem cell (CSC)-like cells in vitro and in vivo. We further show that the differentiation state of normal cells-of-origin is a strong determinant of posttransformation behavior. These findings demonstrate that normal and CSC-like cells can arise de novo from more differentiated cell types and that hierarchical models of mammary stem cell biology should encompass bidirectional interconversions between stem and nonstem compartments. The observed plasticity may allow derivation of patient-specific adult stem cells without genetic manipulation and holds important implications for therapeutic strategies to eradicate cancer. ; j# w; K1 h; H2 Q

（简译）
流行的干细胞生物学理论认为，正常干细胞以及肿瘤干细胞位于细胞层阶的最顶端，单向分化为非干细胞的子代细胞。与这个假说相反，我们在乳腺上皮细胞中找到一种基底样细胞亚群，他们可以自发地去分化而成为类干细胞。我们并且发现，组织癌变可以增强这种细胞自发转化，即非干肿瘤细胞可以在体内及体外产生类肿瘤干细胞。我们进一步揭示出，正常来源细胞所处的分化状态在很大程度上决定了转化后细胞的行为方式。这些发现表明，正常干细胞以及肿瘤干细胞可以反过来由高度分化的细胞所产生，因此现有的乳腺干细胞生物学层阶模式需要修订，以整合这种干细胞与非干细胞之间双向转化现象。所观察到的这些细胞可塑性可能有助于不用基因改造而获得患者特异性成体干细胞，而且对彻底清除癌细胞具有重要的意义。4 k+ c4 T F2 H" c2 p
6 o+ h8 {) I7 n" ~
（如果这个现象在其它肿瘤中，在其它病理状态和组织中，甚至在非病理状态中得到验证，将对体内直接转分化研究甚至细胞的生物可塑性有很大推动。不过，很多干细胞现象的一个普遍问题是“幅度”（scale），即这些现象是否具有足够大的“规模”，可以产生明显的生理和病理效应。iPSC甚至胚胎干的体外效率仍旧很低，成体干的很多现象也大多处在“概念证明”阶段。退一步说，即使体内没有足够大的自然过程，如果能够方便地在体外人为“放大”这个过程，达到实用的地步，也可以反过来证明可塑性的存在，尽管是“虚拟”的存在。这大概是最难的。另一个相关的理论和实践问题是这些体内体外的“可塑性”的本质是什么，残留？病态？拟或是人们希望的正常生理状态。）

作者: shen_coco 时间: 2011-4-17 12:55

刚拜读了一下这篇文章，确实有点意思

作者: tpwang 时间: 2011-4-17 20:44

本帖最后由 tpwang 于 2011-4-17 20:47 编辑

回复 tpwang 的帖子
+ W& z, J, p* A0 C7 {5 L  o
Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state
非干细胞的正常细胞与肿瘤细胞可以自发转化为干细胞样状态
[attach]25339[/attach]6 w: |! l& C) c: i1 I& w
（Whitehead Institute and MIT的Robert A. Weinberg实验室的一个新研究，与EMT也有点关系，也够颠覆的。）

新闻都标榜为发现了一种“新的癌症干细胞”，其实，这篇研究首先是要证明正常乳腺上皮细胞中存在一种细胞亚群，具有转化为类干细胞的能力，然后在乳腺肿瘤上皮细胞中验证了这个亚群及其转化现象的存在。虽然说同一个现象在正常组织和肿瘤组织中平行表现出来，给人以正常现象有可能出错而导致肿瘤的印象，而且可能作者最终是想证明癌症干细胞可以由非干癌症细胞转化而来，不过从研究本身来说，是分两大部分，而且方法的建立是由正常组织来的。新闻直接说“发现一种新的癌症干细胞”，有点掩盖了非干细胞转化为干细胞这个核心结果。
5 ]& p5 I& O9 R- {2 Q: J
干细胞单向分化为各种程度的成熟细胞的模型尚未在正常和癌变乳腺中得到确证，同时也发现正常或肿瘤上皮细胞在培养条件下具有干细胞样特性。因此，该研究者试图从乳腺上皮细胞中分离出具有干细胞特性或分化细胞特性不同的亚细胞群，然后“意外”（unexpected）发现某些成熟分化细胞亚群具有转化为类干细胞的能力，然后又在乳腺肿瘤组织中验证了这一现象。" [) J0 `6 v, _3 h
" I+ e) y# r5 X8 E9 _0 M0 z2 {
过程也颇有趣。先是发现培养的上皮细胞中有一小群漂浮的细胞，离心分离出来，直接命名为“人上皮漂浮细胞”（HME-flopcs = human mammary epithelial floating populations of cells），然后放入新培养皿中，获得贴壁细胞。非漂浮和漂浮上皮细胞群特性基本相同，但在平面培养条件下漂浮细胞不形成典型的单层上皮层。然后用CD44、CD24、ESA作为标记，飘浮与不漂浮作为对比细胞群，区分出了三种亚细胞群，其中漂浮上皮CD44hiCD24loESA-亚群表现出类似于乳腺干细胞和前体细胞的标记谱，而飘浮上皮CD44lo细胞更类似分化上皮细胞。
- ~) O5 @* q0 P, D+ E
然后通过一系列挺巧的实验，证明漂浮上皮CD44lo细胞可以自行转化为CD44hi细胞，也就是说分化的细胞可以逆分化为干细胞样细胞。然后用mammosphere成形实验来检验各亚细胞群，发现具有干细胞特点的漂浮上皮CD44hi亚群形成mammosphere的比率最高，包括原来存在的和后来转化来的CD44hi亚群，表明分化的细胞转化为干细胞样细胞后能够形成mammosphere，也就是说具有干细胞的功能。; c( I- b0 T( X; J6 K1 J
2 s3 A# H; @! G0 a
下一步证明在三维（3D）mammosphere而非二位平面条件下CD44hi细胞可以分化为两种CD44lo细胞亚群，也就是说只有在三维条件下干细胞样细胞可以转变为更分化的细胞群。这些CD44hi细胞表现出类似于人乳腺前体细胞的基因谱。: r" D: F8 C; k3 o. [8 A* d  _  z
/ V8 a! A/ p9 p7 G; J5 _9 ]! x: L) A
做完了细胞层面的工作，然后用这种类干细胞的CD44hi细胞重建人源化小鼠乳腺脂肪垫，进一步证明其干细胞性功能。同时发现这类细胞在二维培养条件下会保持其干细胞状态（不分化），结合上述三维条件下的分化结果，作者认为这提示特定niche微环境对上述细胞功能的关键作用。
* S9 {; s) O; x
上述实验均是在培养的乳腺上皮细胞中做的，研究者又用新鲜分离的乳腺上皮细胞重复了转化为前体或干细胞样细胞的实验。结果表明上皮基底（basal）细胞而非上皮管状（luminal）细胞可以转化为干细胞样CD44hiCD24loESA−细胞。

下一步通过引入致癌基因，在癌变转化的乳腺上皮细胞中证明非干细胞样亚群可以转化为类干细胞亚群（CD44hi），由此类推，这些癌变转化组织中的类干细胞亚群等于所谓的肿瘤干细胞，提示非干细胞类肿瘤细胞可以转化为肿瘤干细胞。研究者还建立了一个通过有序引入致癌基因而逐步降低这种自动转化障碍的模型。

以上都是体外实验，下一步该研究组将不同亚群上皮细胞移植到NOD/SCID小鼠，然后分析肿瘤组织，证明上述可转化为干细胞样细胞的癌变转化上皮细胞在体内肿瘤中的确转化为了干细胞样肿瘤干细胞（CD44hi肿瘤干细胞）状态，构成肿瘤细胞群的大约16%。
* h0 F2 y1 a6 Y2 o& v# [$ d/ R* M
由于乳腺肿瘤是一个多元成分的疾病状态，研究者最后比较了不同类型的非干细胞样与干细胞样细胞的成瘤性，及其相应的体外传代能力。结果表明，癌性转化的干细胞样上皮细胞成瘤性高，恶性程度高并且体外传代能力强。这部分结果的意义是证明，成熟分化的细胞与未分化或分化低的干细胞样细胞均可能导致癌变，但后者的癌变性远强于前者。也就是说，变性前的细胞的生物学特性（分化程度）很大程度上影响着癌变后的细胞行为。3 L8 b0 y/ t- l* w( e
3 y* J$ X- I6 W1 L3 k
研究者认为他们的上述结果颠覆了干细胞单向分化为下线细胞的经典理论模型，证明分化的细胞可以反过来转化为干细胞，也就是说“可塑性”是“双向的”，而且这种分化没有基因干预，是“自发的”，这种现象存在于正常以及癌变组织中。首先，这为消除肿瘤为目的的治疗提供了新思路，因为即使找到并消除了肿瘤干细胞，非干细胞性肿瘤细胞有可能在特定条件下转化为肿瘤干细胞。* q1 V* H% \( x1 O/ ]/ `: p' _! D/ A

作者还推测体外观察到的非干细胞向干细胞的去分化式转化，在体内因微环境因素而更容易，比如EMT，低氧条件，并有多潜能因子（OSKM）的参与。因此，肿瘤干细胞可能受外在与内在多潜能因素的调控。本研究的另一个临床意义是通过证明不同状态的来源细胞决定其后的癌变行为，而可以解释肿瘤组织细胞的多样性。更有趣的是研究者推测，患者特异性以及组织特异性干细胞有可能用患者自身终极分化的上皮细胞在体外通过这种自发转化而获得，并不需要任何外源性基因改造手段，虽然作者没有用iPSC这个词。
* ~1 j* S) g; z, n0 X2 u/ A
总的来说，抛开技术细节，这个研究的有趣之处在于其技术手段并不花哨，从自然观察的状态入手，采用清晰的逻辑设计和有效的实验控制步骤，鉴别出所谓正常组织以及肿瘤组织中“自然存在”的细胞双向可塑性。虽然作者的讨论不多，但这个研究结果的潜台词却很丰富，直接间接地触及了细胞可塑性、双向分化、EMT、诱导多潜能、直接转分化、肿瘤干、肿瘤临床等。尤其是如果最终证明体内去分化过程的自然存在，干细胞的很多疑问都可以解释了，比如成体干细胞的来源与存在状态。顺便说一句，由此一来，干细胞的概念大大扩展了，干与非干，只是一个动态状态，而非固定形态。这其实更符合系统生物学的理念。

当然，首先需要在体内确证这个乳腺上皮细胞的现象在其他组织上皮细胞中普遍存在。希望是个可靠的现象。6 E- @, O  |  d5 Y
3 M# M! p) e/ X7 W- I% |
（原文由网友rs003在文献互助区提供，致谢）

作者: shen_coco 时间: 2011-4-17 22:07

回复 tpwang 的帖子

写的很好，其实我看完这几篇文章，还是有几个小小的疑问，大家一起来探讨：第一，为什么在培养乳腺上皮细胞时，那些CD44LO细胞会漂浮？难道是因为它转化为干细胞的过程中需要悬浮这种特定的条件，可是后来分离出来的漂浮细胞也是贴壁培养的啊？. {: b) @ f$ `( ?* F, z) E

第二：那些漂浮的CD44lo细胞与贴壁的CD44lo细胞之间有何不同，作者做过实验，一开始贴壁的CD44lo细胞不能转化为干细胞，这两者细胞之间基因有啥不同，还是蛋白水平有差别。作者没有进一步研究。

第三，作者养的上皮细胞是用MEGM培养基，全称是Mammary Epithelial Cell Medium，我不知道这种培养基有没有含血清啊（我推测MEGM应该是不含血清的），我也没养过HME细胞，有没有谁能告诉我，用MEGM养HME时，有多少细胞是悬浮的。如果换用含血清的DMEM或者其他培养基养，还有没有细胞漂浮呢。: a u& r+ f0 {: C9 T
5 T' n9 K& V. r) N; {
第四，作者用2D培养的时候，干细胞不会分化，3D培养的时候，干细胞出现分化，这是为什么呢？3D培养具体是怎么做的（原谅我文献看的少！！），3D和2D培养的最大区别在哪里？如果用2D培养，再加点血清是不是也可以诱导干细胞分化呢。

暂时想到这些，在仔细研读下这篇文章，确实很有意思，虽然文章篇幅不多，但内容很丰富，可以遐想的有很多，可以锻炼发散思维，哈哈/ e) D8 t5 q- V9 ~+ ]9 f
9 u2 M. k+ {; P& i7 f# i8 k5 B; D

作者: tpwang 时间: 2011-4-17 22:45

本帖最后由 tpwang 于 2011-4-17 22:54 编辑 ! s3 F* ~2 t) d- C/ o

shen_coco 发表于 2011-4-17 22:07 3 ^3 p# V$ j5 U& T1 x$ q
回复 tpwang 的帖子
' U E7 s4 m8 k6 r9 p8 L5 y" Y! [: [# F
写的很好，其实我看完这几篇文章，还是有几个小小的疑问，大家一起来探讨：第一，为什 ...

确实这篇文章挺“绕”的。

飘浮与不漂浮的差别还不完全是CD44lo和hi的区别，飘浮与不漂浮的区别一是在于ESA+和ESA-，二是不漂浮的全是CD44lo，而飘浮的亚群中又分hi和lol两群。漂浮的lo可以转化为飘浮的hi，原始飘浮的hi和飘浮转化的hi都可以有干细胞样的特性和功能。

至于贴壁，作者确实没有进一步解释，根据上述情况，贴壁的与飘浮的亚群都有CD44lo，虽然后者还有一小部分CD44hi，大概这个相同之处导致飘浮的亚群在新培养基中贴壁了吧，但这也只能是个猜想。还有一种可能是乳腺上皮三种细胞中，luminal是ESA+，而basal和bipotent是ESA-，这可能也是贴壁与否与转化与否的一个因素。结论也是basal cells才可以转化。

本研究中提到的3D环境，指的是体外的mammosphere culture，以及后面体内实验的环境。上皮细胞在2D培养条件下自然形成monolayer，加血清大概不是关键。4 K* Z4 _% l' n

MEGM的问题需要查补充材料，不清楚。0 e0 [/ x& q! \. W

作者: shen_coco 时间: 2011-4-18 00:10

回复 tpwang 的帖子

贴壁的细胞里面，HME CD44loCD24+ cells were ～51% ESA+ and 49% ESA− cells，有49%也是ESA阴性的啊，为什么这些细胞没有漂浮，也没有转化为干细胞的能力呢，可见最开始漂浮的ESA-细胞，与贴壁的ESA-细胞有本质的区别，作者没有深入研究。 x% N+ F1 _$ _
% I- M% ]9 _5 T% G
我知道3D培养是啥意思，就是想知道具体是怎么操作的 U( O+ J/ {/ C1 W) Q! e. ]" @
3 ~" @' g2 U+ T) D: |% E6 B
为什么我会提到血清呢，因为在养肿瘤干细胞的时候，一点血清都不能加，如果中和胰酶的时候加了血清，就算洗的很干净，也会促进干细胞贴壁和分化。我觉得作者用的MEGM肯定是不含血清的，我推测MEGM养乳腺上皮细胞的时候，应该有很多悬浮细胞，不然作者应该不会特意去研究这些细胞的

作者: shen_coco 时间: 2011-4-18 00:20

Clonetics® MEGM® mammary epithelial Cell Growth Medium has been optimized for the growth of Mammary Epithelial cells. MEGM® Medium is available as a fully supplemented medium or a BulletKit®. Basal medium without phenol red or bicarbonate are also available. MEGM® is serum-free.

Clonetics® Media Products are specially designed to support the growth of human and animal primary derived cells. Media systems have been specifically developed and optimized for various cell systems. Media are supplied in several formats:0 b0 Z9 I" B- r  O5 y
9 e* J( z$ e' ~' a) G% J+ A
Basal Medium - contains no growth factors cytokines, or supplements) s, J5 j/ q. N- ~  W: d) t
SingleQuots® Kit - growth factors, cytokines, and supplements
BulletKit® - basal medium and SingleQuots® Kit packaged together4 S2 X+ w9 D; B; ~  V! |8 B: F5 p
Complete media - fully supplemented Medium
. |# q, p7 q# |& i# _' l
MEGM是不含血清的，为什么那些细胞会自己悬浮，分选出来后又会自己贴壁呢

作者: shen_coco 时间: 2011-4-18 00:22

ATCC上的图片上看，没有很多悬浮的细胞啊

作者: tpwang 时间: 2011-4-18 06:54

回复 shen_coco 的帖子

确实这是个问题，而且是存在于这个研究的逻辑前提上的。

不漂浮的和飘浮的里面都有CD44loCD24+，而不飘浮和飘浮的CD44lo和CD24+亚群都有ESA-，而且贴壁与飘浮在CD44lo的比例上不一样。这些“共性”的存在不能完全反推作为贴壁与飘浮的区别的原因——如果从单细胞的角度来说；而反过来想两群有共性，因此都可能贴壁，只是有可能条件是不同的——如果从细胞群体的角度来猜想。后来归出来的三类中，HME-flopc-CD44hiCD24loESA−是作为所谓类干细胞标准的。理论上如果把三类反过来再比较贴壁与否，才是证明开始观察到的飘浮与否差别是否与这些标记有关，看来没关。理论上，如果贴壁与飘浮细胞的标记没有交叉，那就简单了，估计这是该文章没能发CNS的主要原因之一。从实践操作的角度来看，借鉴这个方法从哪里入手，从飘浮与否开始重复作者的程序还是直接用标记方法筛选（CD44loCD24+ESA-）作为可转化的好同志，似乎也没有很明确的说法。
& {' g1 ]+ ]9 B S1 U* ]2 m4 ?5 O
这个缺陷好比逻辑推理的三段论过程中，大前提有了缺陷，后面的环节再严密，都有可能是“文学作品”而非“科学”。西游记里孙猴子和二郎神变幻动物互相斗法，大前提是不存在的，但后面的鱼怕鹰等确实合理的。

呵呵，笑谈。0 x2 E9 X( ^' \* s
; V9 ^) \/ D D, x0 w

作者: shen_coco 时间: 2011-4-18 09:04

回复 tpwang 的帖子2 j* T) B/ [4 ^+ p2 ]. a" x$ M1 X
* _4 c" u5 U. |
确实，文章有点不严谨，但是作者对原代的细胞是直接上流式筛选的，而且成功了。

作者: jiays 时间: 2011-4-27 10:49

本帖最后由 jiays 于 2011-4-27 11:00 编辑
! g% v, T' K8 z" o* a+ Z7 m
上全文，新鲜出炉

: i( _9 L+ E. D
http://g.zhubajie.com/urllink.php?id=10997872wwwfqjckrwdmchyl

或 [attach]25985[/attach]

作者: 懵懂干细胞 时间: 2011-4-27 15:22

回帖子是一种美德，下载次数11次怎么没人回复！

作者: jiays 时间: 2011-4-27 16:26

不好意思，我是在外面找到的全文，记得前几日这个主题引起了大家的热议，但是缺乏全文，所以就匆匆发了这个帖子，现在看来是在炒冷饭了，前面已经有人将全文发布了。

作者: nculsa747 时间: 2011-4-27 19:30

好，支持

作者: 懵懂干细胞 时间: 2011-4-27 21:40

我附上这篇文献的摘要！/ a! }2 k1 o0 }3 |5 ?* Q
Current  models  of  stem  cell  biology  assume  that  normal  and5 I, F& h" \* [. ]
neoplastic  stem  cells  reside  at  the  apices  of  hierarchies  and  dif-- G" \; e$ E+ V. C
ferentiate into nonstem progeny in a unidirectional manner. Here we( X  G3 ?5 \$ X# h
identify a subpopulation of basal-like human mammary epithelial! I! X8 }0 @% E; N7 A
cells  that  departs  from  that  assumption,  spontaneously  dediffer-1 u" b- D9 x- D* Q# v
entiating into stem-like cells. Moreover, oncogenic transformation
enhances the spontaneous conversion, so that nonstem cancer cells
give rise to cancer stem cell (CSC)-like cells in vitro and in vivo. We$ b  K  s; x: J$ N$ Y
further show that the differentiation state of normal cells-of-origin is+ g; c& v' C$ l, Q) e
a strong determinant of posttransformation behavior. These ﬁndings- n7 i7 F' k3 T7 S; T8 u
demonstrate that normal and CSC-like cells can arise de novo from" P8 v6 A  M: b( W& |* H# a
more differentiated cell types and that hierarchical models of mam-+ d0 r3 |9 [3 m0 @/ \9 [
mary stem cell biology should encompass bidirectional interconver-1 r+ J9 i! l  F' A7 u* c
sions  between  stem  and  nonstem  compartments.  The  observed
plasticity may allow derivation of patient-speciﬁc adult stem cells
without genetic manipulation and holds important implications for/ p* r$ J0 P  Z$ _7 ^4 n  E4 `3 T
therapeutic strategies to eradicate cancer./ D; R7 w# O& n6 d
个人认为，肿瘤细胞自发转化成“干性”细胞是有可能的，甚至有可能形成iPS细胞呢，这其中最主要的影响因素就是转化概率，: b8 z# y7 H( d1 w* H
有可能形成了，当在众多肿瘤细胞小群体中有可能存活不了，所以它的存在有可能是比较短的某个时间段才能被察觉到的，所以该文献能发在PNAS上是因为察觉到了这难以察觉的，只能发PNAS应该是因为该实验重复性不高！再说目前“干性”肿瘤细胞的标记也不是很清楚！

作者: sunsong7 时间: 2011-4-28 13:22

关于已分化的基底样细胞在体外（in vitro）自发地去分化而成为类干细胞，疑问有二：$ Q2 [* C, ~; N7 i0 R
$ ?; B/ T0 H) p# K% J/ ?. `' v
1. 实验样品中是不是混杂有干性细胞，或者基底样细胞本身就是未成熟细胞具备潜在可塑性？1 J9 y6 C# C, V2 m; d: k
2. 如何证明这种去分化作用在体内（in vivo）条件下也会发生？

作者: sunsong7 时间: 2011-4-28 15:31

【付小兵：表皮细胞去分化】

孙晓艳博士学位论文（导师付小兵）：“表皮细胞去分化形成表皮干细胞的基础研究” http://www.lw23.com/lunwen_617461182/$ u) ?& j) I1 d9 H" A$ F
* {9 b. c  H/ X5 V8 a6 s3 o
目的:从建立表皮细胞去分化模型入手,比较去分化来源的表皮干细胞和机体自身来源的表皮干细胞在功能和生物学特性等方面的异同点,为实现无延迟、无瘢痕完美修复及皮肤组织的再生提供新的实验参考。2 F7 g$ I: a4 ?

方法：采用免疫组织化学的方法探寻胎儿皮肤中的表皮干细胞(epidermal stemcells,ESCs),研究不同发育时期ESCs在胎儿皮肤中分布与迁移。采用改良的Ⅳ型胶原铺板选择黏附法分离培养人ESCs,观察其形态及增值分化的特点,并进行细胞免疫组织化学鉴定。同时,提取小鼠胚胎发育中期组织液,模拟表皮干细胞壁龛微环境,采用免疫组织化学、免疫荧光染色、流式细胞检测及RT-PCR技术研究表皮干细胞在此环境中的表型变化,探讨表皮干细胞周围生长微环境在表皮干细胞“命运”决定过程中的作用。" `- q4 R- o( n
6 `  _* z7 V5 @) `2 S7 _& h. a" _
结果: 表皮干细胞在从基底层经棘层和颗粒层到角质层的分化迁移过程中,经历了有序的成熟模式,这一过程与角蛋白的程序性表达密切相关;毛囊的发生、发育不仅与ESCs的增殖分化有关,同时受到毛乳头的诱导作用。改良的Ⅳ型胶原选择黏附法能够高效的分离表皮中的干细胞。这些细胞具有干细胞的形态特点表达α_6整合素,β_1整合素,CK19,CK14,p63,Nestin及PCNA为阳性,而CK10染色为阴性;激光共聚焦检测显示α_6整合素和CD71在表皮干细胞中的分布存在着区域性差异,可以作为区分标志之一,为ESCs及其亚群的分离与鉴定提供实验参考。

结论:ESCs并非真正静止的未分化细胞,而是一种已经进入分化状态但是仍具有多向分化潜能的干细胞,其增殖分化行为不但受到自身程序化基因表达的影响,同时又受到其所处的微环境的调控。bFGF能够诱导表皮细胞在体外发生去分化,去分化而来的表皮干细胞与ESCs相比具有更加强大的分裂增殖能力,可以作为种子细胞应用于皮肤创伤修复与再生的相关研究之中。) s( M* A# C; {
' [" i2 |% z7 ~# {+ Y( m
: @8 e6 ]( S' g
- ]9 ~* L# M3 I8 l
李海红付小兵：“表皮细胞去分化初步实验研究”（Preliminary investigation of dedifferentiation of epidermal cells ）INFECTION INFLAMMATION REPAIR 2006, 7(3）2 }& v& B0 R& S) q4 b

包皮皮片去除脂肪细胞后,用蛋白水解酶消化分离表皮,分离的表皮片用Ⅳ型胶原反复粘连并冲洗以去除表皮干细胞.处理后的表皮片用DAPI标记后移植到全层皮肤缺损的BALB/c裸鼠,并局部应用重组人表皮细胞生长因子(rhEGF)和碱性成纤维细胞生长因子(bFGF),7d后用免疫组织化学法和流式细胞仪法检测移植存活皮片的表型改变.结果:用Ⅳ型胶原反复粘连并冲洗的包皮皮片CK19和β1整合素染色阴性;移植后7d,部分皮片柔软、红润,部分皮片干硬呈黑色,皮片存活率为58.3%;存活皮片CK19和β1整合素染色呈多层分布,而不是正常表皮中的单层分布;流式细胞仪检测结果示:处理后的包皮皮片(移植前)α6+CD71- 细胞占0.02%,α6+CD71+占0.03%;移植后7d α6+CD71-细胞占1.43%,α6+CD71+占2.82%,移植前与移植后α6+CD71-和α6+CD71+细胞比例有显著差异(P＜0.05).结论:细胞去分化参与创伤组织的修复,去分化源性干细胞可能成为一个新的干细胞来源., l% @+ l- z% N& W, Z* K
2 N! D* b8 T7 P5 I
[attach]26062[/attach]2 ?. j" f$ l! q$ u8 \" e
去分化的表皮干细胞与正常表皮干细胞具有相似的生物学功能  q$ r$ b5 s& F5 c

研究发现，在一定条件下，人的皮肤表皮细胞可以发生去分化转变为表皮干细胞或干细胞样细胞，进一步研究确证了这种从去分化来源的表皮干细胞或干细胞样细胞在形态、结构和功能方面与正常表皮干细胞的相似性，证实这种去分化来源的表皮干细胞具有一定形成三维皮肤的功能，提示这类干细胞可能在皮肤修复与再生中发挥着重要作用。深入研究发现人皮肤表皮细胞发生去分化主要涉及Wnt和ERK信号通路，它们的激活可以导致去分化效应增强，而抑制则减少去分化的发生。研究提出在胚胎干细胞研究受限的情况下，以去分化途径来“制造”干细胞，可能是一条有关组织修复和再生的重要途径。$ r# w. D9 N+ @9 s! l7 `3 H! o! o0 q
7 n/ ~- I8 C/ c! q2 H
蔡飒付小兵：“在体诱导表皮细胞去分化的初步实验研究”（Dedifferentiation of human epidermal cells in nude mice）第三军医大学学报  2008, 30(21)

目的在体诱导表皮细胞去分化,探索与表皮细胞去分化有关的信号通路.方法包皮皮片去除皮下组织,用中性蛋白酶分离表皮,Ⅳ型胶原反复粘贴并牵拉表皮去除基底细胞层.处理后表皮片移植于裸鼠全层皮肤下,分别于3、5、7 d取出移植皮片,采用免疫组织化学染色、流式细胞仪检测、Western blot和RT-PCR等方法检测皮片移植前后表型的改变和ERK MAPK通路各信号分子表达的变化情况.  v; S# j. K/ ?6 S/ h  X

结果去基底细胞层处理的表皮片干细胞标志物CK19和β1整合素染色阴性;移植后5 d,存活皮片CK19和β1整合素染色呈多层分布,而不是正常表皮中的单层分布.流式细胞仪检测结果显示,表皮片移植后CK19阳性细胞和β1整合素阳性细胞由移植前的0.00%分别增加到7.54%和5.24%,而CK10阳性细胞由99.62%下降为86.56%.Western blot和PCR检测也证实CK19和β1整合素蛋白水平和mRNA水平表达在移植后明显增强.ERK及上下游信号分子(p-Raf、p-MEK1/2、p-ERK1/2和c-myc)表达增强.t-MEK1/2和t-ERK1/2移植前后表达无显著差异(P＞0.05).

结论处于终末分化阶段的表皮细胞可以向干细胞状态逆转,这个过程可能与ERK MAPK信号通路有关.$ r# ?/ N, v0 _! a1 s; W& p; h: a

作者: hndxws 时间: 2011-4-28 16:07

原文在这里

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