JNCI：特制病毒导弹能摧毁大脑肿瘤干细胞

生物谷

    美国得克萨斯州大学M.  D.  Anderson癌症中心的一个研究组在9月18日的Journal  of  the  National  Cancer  Institute杂志上报道说，一种量身定做的病毒能够摧毁对其他治疗方法产生抗性并导致手术后癌症复发的大脑肿瘤干细胞。

   这项研究首先在实验室中被证实，然后又在小鼠的干细胞衍生人类大脑癌症中验证了效果。研究人员能够靶向并消除驱动大脑肿瘤的这种癌症干细胞。使用目前正在申请临床试验的这种病毒叫做Delta-24-RGD。

    这种病毒被检测对最恶毒的脑肿瘤——胶质母细胞瘤多形性的治疗效果。这种肿瘤源于围绕和支持神经元的神经胶质细胞。这种肿瘤对放射和化疗具有高的抗性，以致于通过手术是无法将其根除。

    Fueyou和同事开发出Delta-24-RGD来捕捉肿瘤中的一种分子弱点，并且这种改造的病毒不能在正常组织中复制。该研究组在2003年发表的一篇JNCI论文中证实，这种病毒能够清除60％的小鼠脑瘤。被直接注射到小鼠肿瘤中的这种病毒以波动形式在肿瘤中扩散，直至肿瘤细胞消失，然后它们死亡。

    自2004年，研究人员发现脑瘤是由能自我复制、分化成其他类型细胞的干细胞衍生而来，并且具有和正常干细胞类似的标志物。

    这个研究组从胶质母细胞瘤多形性肿瘤样本分离出四个肿瘤干细胞系，而Delta-24能在实验室中成功杀死四种细胞类型。

    接着，研究人员将这种干细胞系移植到小鼠大脑中，并通过注射Delta-24-RGD来治疗肿瘤。没有加以治疗的小鼠平均寿命为38.5天，而经过治疗的小鼠的平均存活时间则上升到66天。8只接受治疗的小鼠中的两只存活了92天，并且没有神经症状。

    根据一个经典的癌症模型——“克隆进化”（clonal  evolution），肿瘤起源于正常细胞，这些细胞突变并产室异常的后代，而后代细胞又发生突变形成大量的遗产变异癌细胞。然而，已经有很多人接受了另外一种解释：肿瘤被一个单一的、成体干细胞异常型所引发和驱动。而且，正常干细胞功能必须的几个途径和基因在癌细胞中被活化，并且在肿瘤形成过程中起到关键作用。

    根据癌症干细胞假说，极个别能促进癌症形成的自我更新干细胞很难被杀死，并且它们顽强的生命力可以解释为什么肿瘤常常在成功治疗后仍然会复发。

    2003年，研究人员从乳腺癌患者的肿瘤中提取出了他们推测到的乳腺癌干细胞。这些细胞表面上独特的分子（或称为标志物）CD44+就等同于正常乳腺细胞上的标志物。当将这种细胞注射到学少免疫系统的小鼠体内时，CD44+细胞能够引发乳腺肿瘤。研究人员还发现具有CD24+标志物的密切相关细胞，并且这种细胞被认为是CD44+细胞的后代。由Dana-Farber研究所的Polyak和Michail  Shipitsin领导的研究组利用基因活性分析方法澄清了这两种细胞类型之间的关系。他们利用正常乳腺上皮细胞和胸腔液体以及乳腺癌患者肿瘤样本中提纯出的CD24+和CD44+细胞构建了基因库。

    研究组的发现证实，克隆模型比癌症干细胞理论更接近事实。也就是说，CD24+细胞与CD44+细胞非常相似，但是在遗传上并不总是等同，因为如果它们是亲代和后代的关系，那么它们在异常上就应该总是等同的。而且，Polyak的严峻就咱还发现CD44+细胞由活化的TFG-β1途径驱动，但CD24+则不然。因此，他们认为，主要由CD44+细胞构成的肿瘤在临床上可能被主要由CD24+细胞构成的肿瘤给危险。

原始出处：

Journal of the National Cancer Institute Advance Access originally published online on September 11, 2007
JNCI Journal of the National Cancer Institute 2007 99(18):1410-1414; doi:10.1093/jnci/djm102

Examination of the Therapeutic Potential of Delta-24-RGD in Brain Tumor Stem Cells: Role of Autophagic Cell Death

Hong Jiang, Candelaria Gomez-Manzano, Hiroshi Aoki, Marta M. Alonso, Seiji Kondo, Frank McCormick, Jing Xu, Yasuko Kondo, B. Nebiyou Bekele, Howard Colman, Frederick F. Lang, Juan Fueyo

Affiliations of authors: Brain Tumor Center (HJ, CGM, HA, MMA, SK, JX, YK, HC, FFL, JF) and Department of Biostatistics (BNB), The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center, Houston, TX; Cancer Research Institute and Comprehensive Cancer Center, University of California, San Francisco, CA (FM); Department of Neurosurgery, Brain Research Institute, Niigata University, Niigata, Japan (HA)

Correspondence to: Hong Jiang, PhD, Department of Neuro-Oncology, Unit 1002, The University of Texas M. D. Anderson Cancer Center, 1515 Holcombe Blvd, Houston, TX 77030 (e-mail: hjiang@mdanderson.org ).

The eradication of brain tumor stem cells is essential for long-term brain tumor remission after treatment. In this study, we examined the therapeutic potential of an oncolytic adenovirus, Delta-24-RGD, targeted to the abnormal p16INK4/Rb pathway in brain tumor stem cells. Four brain tumor stem cell lines from surgical glioblastoma specimens expressed high levels of adenoviral receptors and allowed for efficient viral infection, replication, and oncolysis in an Rb-dependent manner. Delta-24-RGD induced autophagic cell death, as indicated by accumulation of Atg5 and LC3-II protein and autophagic vacuoles. Treatment of xenografts derived from brain tumor stem cells with Delta-24-RGD statistically significantly improved the survival of glioma-bearing mice (means: 38.5 versus 66.3 days, difference = 27.8 days, 95% confidence interval = 19.5 to 35.9 days, P <.001). Analyses of treated tumors showed that Atg5 expression colocalized with viral fiber protein and delineated a wave front of autophagic cells that circumscribed areas of virally induced necrosis. Our results show for the first time that brain tumor stem cells are susceptible to adenovirus-mediated cell death via autophagy in vitro and in vivo.

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