肿瘤转移:生物学基础与治疗.pdf
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2020年1月21日
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参见附件(12595KB,534页)。
肿瘤转移:生物学基础与治疗是由大卫·莱登、[美]丹尼·R·韦尔奇、[英]贝瑟·塞拉联合所著,全书分为基础研究和临床研究两个部分,系统全面的帮助读者全面理解肿瘤转移的研究现状与发展趋势。

肿瘤转移内容介绍
全书分为基础研究与临床研究两个部分。基础研究部分从遗传学、肿瘤细胞生物学特征、细胞外间质、微环境与全身因素等多个角度系统阐述了肿瘤转移的复杂过程、调控机制及其对肿瘤转移防治的潜在临床价值;特别强调了肿瘤与宿主的遗传与表观遗传特征、细胞休眠与凋亡、上皮-间质转化、器官特异性转移与转移前壁龛、微环境炎症反应等近年备受关注的热点研究领域的进展;还介绍了肿瘤转移研究的常用模型与工具。临床研究部分系统介绍了19种常见肿瘤转移的诊断与治疗研究现状,肿瘤转移的诊断与治疗新技术和新策略的探索,特别是蛋白质组学、循环肿瘤细胞和分子显像等诊断新技术,以及纳米技术、免疫治疗和靶向治疗等抗转移新策略。相信本书有助于读者全面了解肿瘤转移的基础研究现状及临床诊疗研究的趋势,对肿瘤转移研究与防治具有指导意义。
肿瘤转移作者简介
钦伦秀,男,博士,外科教授、主任医师、博士生导师。现任复旦大学附属华山医院院长助理兼外科主任,复旦大学肿瘤转移研究所所长。国家杰出青年基金获得者、长江学者特聘教授、教育部“肝癌转移复发机制与防治策略创新团队”带头人、国家重大科学研究计划(973)首席科学家,享受国务院特殊津贴。为国际肝癌学会(ILCA)创始会员、国家自然基金委医学部专家组成员,中国抗癌协会肿瘤转移专业委员会主任委员、上海医学会肿瘤靶分子专科委员会主任委员、武汉大学肿瘤生物学湖北省重点实验室学术委员会主任。Clin Exp Metastasis, Chin Med J 等14本杂志编委。
肿瘤转移部分目录
第一篇 基础研究
1基础研究概述
2肿瘤转移研究模型与工具
2.1肿瘤转移的动物模型
2.2果蝇和斑马鱼:肿瘤转移的遗传模型
2.3计算模型
2.4活体显微镜显示肿瘤侵袭转移
3基因与遗传学
3.1肿瘤转移促进基因
3.2肿瘤转移抑制基因
3.3决定器官特异性转移的间质细胞衍生因子
3.4转移基因:表观遗传学
肿瘤转移:生物学基础与治疗截图


DavidH.Abramson
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心外科
美国纽约州纽约
MarcG.Achen
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
JaiPrakashA g arwal
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
JulioA.A g uirre-Ghiso
西奈山( MountSinai ) 医学院医学系
美国纽约州纽约
CatherineAlix-Panabieres
佩罗尼医院大学医学中心
法国蒙彼利埃
DanielF.Alonso
国立基尔梅斯大学分子肿瘤学实验室
阿根廷布宜诺斯艾利斯
RobinL.Anderson
彼得马克勒母( PeterMacCallum) 肿
瘤中心Trescowthick研究实验室
澳大利亚维多利亚州东墨尔本
RobertH.I.Andtbacka
犹他大学亨斯迈( Huntsman) 肿瘤研
究所外科
美国犹他州盐湖城
WadihAra p
德克萨斯大学 MD Anderson肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
MitchelS.Ber g er
加州大学旧金山分校神经外科
美国加利福尼亚州旧金山
Kimberl yBoelte
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州阿什维尔
AnnF.Chambers
伦敦地区肿瘤计划肿瘤研究实验室
加拿大安大略省伦敦
Nai-Kon gCheun g
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
JaehoCho
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心
美国德克萨斯州达拉斯
HakCho y
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心放
射肿瘤科
美国德克萨斯州达拉斯
RobertE.Coleman
韦斯顿公园医院
英国谢菲尔德
JoshuaCollins
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
Ni g elP.S.Crawford
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤生物学和遗传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
WilliamCruz-Munoz
多伦多大学新宁研究所新宁保健科
学中心分子和细胞生物学研究室
加拿大安大略省多伦多
Ste p haneCuline
巴 黎 第 七 大 学 克 雷 泰 伊 Henri
Mondor医院医学肿瘤部
法国克雷泰伊
JoseEduardoM.Cunha
圣保罗大学医学院胃肠道外科分部
巴西圣保罗
Nanc yE.Davidson
匹兹堡大学肿瘤研究中心
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
CarlaDeGiovanni
博洛尼亚大学实验病理学肿瘤研究部门
意大利博洛尼亚
Keta y unDinshaw
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.orgI r aJ . D u n k e l
纪念斯隆凯特琳( S l o a n - K e t t e r i n g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
S u z a n n eA. E c c l e s
英国 肿 瘤 治 疗 生 物 学 和 转 移 研 究
中心
麦克尔韦恩肿瘤研究实验室
英国萨里萨顿
B e d r i c hL. E c k h a r d t
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
K a t h a r i n aE f f e n b e r g e r
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
P a u lE l v i n
阿斯利康肿瘤生物部
英国柴郡
V i r g i n i aE s p i n a
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
M a n e lE s t e l l e r
加泰罗尼亚肿瘤研究所肿瘤表观遗传
学和生物学项目
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
E d u a r d oF. F a r i a s
西奈山( Mo u n tS i n a i ) 医学院医学系
美国纽约州纽约
M. H o u m a nF e k r a z a d
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
I s a i a hJ . F i d l e r
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤转
移研究中心肿瘤生物学部
美国德克萨斯州休斯敦
B a r b a r aF i n g l e t o n
范德堡大学医学院肿瘤生物学部
美国田纳西州纳什维尔
P a u lB. F i s h e r
弗吉尼亚州立大学医学院分子遗传学
研究所人类分子遗传学系
美国弗吉尼亚州里士满
S a n d r aF o k
澳大利亚显微观察分析研究中心
悉尼大学电子显微镜部
澳大利亚新南威尔士州悉尼
G i u l i oF r a n c i a
多伦多大学新宁研究所新宁保健科
学中心分子和细胞生物学研究室
加拿大安大略省多伦多
D a n i e l aF r e i t a s
S i r i oL i b a n e s医院
巴西圣保罗
J e f f r e yE. G e r s h e n w a l d
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤转
移研究中心肿瘤生物学部
美国德克萨斯州休斯敦
S a r b a n iG h o s h - L a s k a r
塔塔( T a t a ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
D a v i dL. G r e e n
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
T i mP. G r e e n
C S L有限公司临床和转化科学部
澳大利亚维多利亚州墨尔本
B r u n i l d eG r i l
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
J o h nH. H e i n z e r l i n g
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心放
射肿瘤科
美国德克萨斯州达拉斯
L e eH e l m a n
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
美国马里兰州贝塞斯达
C r i s t i n aH i d a l g o - C a r c e d o
英国伦敦研究所肿瘤研究部肿瘤细胞
生物学实验室
英国伦敦
R o b e r tH r o m a s
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
Y u f a n gHu
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
C l i f f o r dA. Hu d i s
纪念斯隆凯特琳( S l o a n - K e t t e r i n g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
K e n tW. Hu n t e r
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤生物学和遗传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
D a v i dJ a b l o n s
G e r m a n sT r i a siP u j o l医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗民亚自治区巴塞罗那
M a i J o h n s o n
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
R o bJ . J o n e s
英国比特森( B e a t s o n) 实验室肿瘤研
究所肿瘤和应用病理学中心
英国格拉斯哥
2JohannaA.Jo y ce
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心肿瘤生物学和遗传学项目组
美国纽约州纽约
YibinKan g
普林斯顿大学分子生物学系
美国新泽西州普林斯敦
RosandraN.Ka p lan
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学小儿血液肿瘤科
美国纽约州纽约
MichaelKarin
加州大学圣地亚哥分校药学院
美国加利福尼亚州圣地亚哥
TaraKarnezis
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
SimonKar p atkin
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
KathleenKell y
美国国家卫生研究院
美国国家肿瘤研究所肿瘤生物学和遗
传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
Wa y neS.Kendal
渥太华大学放射肿瘤学
渥太华医院地区肿瘤研究中心
加拿大安大略省渥太华
RobertS.Kerbel
多伦多大学分子和细胞生物学研究室
新宁研究所新宁保健科学中心
加拿大安大略省多伦多
ChandKhanna
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤研究中心
美国马里兰州贝塞斯达
SunhwaKim
加州大学圣地亚哥分校药学院
美国加利福尼亚州圣地亚哥
JohnM.Kirkwood
匹兹堡大学医学院黑色素瘤和皮肤癌
研究项目
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
HanakoKoba y ashi
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州纳什维尔
HiroshiKoba y ashi
札幌肿瘤基金会
日本札幌
BorisKobrinsk y
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
BrianH.Kushner
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
RichardLauer
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
P.CharlesLin
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州纳什维尔
LanceA.Liotta
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
WenLiu
南伊利诺伊大学医学微生物学, 免疫
学和医学细胞生物学
美国伊利诺伊州斯普林菲尔德
A.Crai gLockhart
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
Pier-Lui g iLollini
博洛尼亚大学血液科肿瘤科
意大利博洛尼亚
AlessandraLuchini
乔治梅森大学分子医学系应用蛋白质
组学和中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
AmaiaLu j ambio
加泰罗尼亚肿瘤研究所肿瘤表观遗传
学和生物学项目组
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
DavidL y den
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
IndranilMallick
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度马哈拉施特拉孟买
Jean-ClaudeMarshall
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
StevenMason
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心肿瘤生物学和遗传学项目组
美国纽约州纽约
HeatherL.McArthur
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
KosukeMizutani
密歇根大学医学院内科和泌尿科
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
PatrickG.Morris
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
3
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org瘤中心医学系
美国纽约州纽约
H a r o l dL. Mo s e s
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤中心
美国田纳西州纳什维尔
T a k a k oE g u c h iN a k a j i m a
日本国家肿瘤中心医院胃肠肿瘤科
日本东京
P a t r i z i aN a n n i
博洛尼亚大学实验病理学肿瘤研究部门
意大利博洛尼亚
D o n a l dF. N e w g r e e n
皇家儿童医院默多克儿科研究所胚胎
学系
澳大利亚维多利亚州墨尔本
F u t o s h iO k a d a
鸟取大学医学院病理生化科
日本米子
K l a u sP a n t e l
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
M a r i a n n aP a p a s p y r i d o n o s
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
R n a t aP a s q u a l i n i
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
J e a n - J a c q u e sP a t a r d
雷恩大学医院泌尿外科
法国雷恩
H e c t o rP e i n a d o
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
M a r c o sV. P e r i n i
圣保罗大学医学院胃肠道外科分部
巴西圣保罗州圣保罗
Em a n u e lF. P e t r i c o i n
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
J o e lP i c u s
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
K e n n e t hJ . P i e n t a
密歇根大学医学院内科和泌尿科
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
M a r i a e l e n aP i e r o b o n
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
F r e d e r i cP o u l i o t
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
J a n e tE. P r i c e
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
B e t h a nP s a i l a
帝国理工学院血液学系
英国伦敦
L u n - X i uQ i n
复旦大学附属中山医院肝癌研究所
中国上海
A l a i nR a v a u d
波尔多大学医学肿瘤学系
法国波尔多
S a b i n eR i e t h d o r f
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
C a r r i eR i n k e r - S c h a e f f e r
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和P r i t z k e r医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
G. D a v i dR o o d m a n
匹兹堡大学医学院内科血液肿瘤科
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
R a f a e lR o s e l l
G e r m a n sT r i a s iP u j o l医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
E r i kS a h a i
英国伦敦研究所肿瘤细胞生物学实验
室肿瘤研究组
英国伦敦
N e v e e nS a i d
弗吉尼亚大学医学院泌尿外科
美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔
D e v a n a n dS a r k a r
弗吉尼亚州立大学医学院分子遗传学
研究所人类分子遗传学系
美国弗吉尼亚州里士满
R a n d yL. S c h e r e r
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤中心
美国田纳西州阿什维尔
R a m i nS h a y a n
墨尔本皇家医院路德维希( L u d w i g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
A l e s s a n d r aS i l v e s t r i
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
G e o r g eW. S l e d g eJ r .
印第安那大学西蒙肿瘤中心
美国印第安纳州印第安纳波利斯
T r a c e yL. S m i t h
4德克萨斯大学 MD Anderson肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
LilianSoon
澳大利亚显微观察分析研究中心
悉尼大学电子显微镜部
澳大利亚悉尼
StevenA.Stacker
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
PatriciaStee g
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
RussellSzmulewitz
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和Pritzker医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
Anthon yTachtsidis
墨尔本大学圣文森特医院外科病区
澳大利亚维多利亚州墨尔本
RussellS.Taichman
密歇根大学牙科学院牙周病学和口腔医学
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
Zhao-YouTan g
复旦大学附属中山医院肝癌研究所
中国上海
AhmadA.Tarhini
匹兹堡大学医学院黑色素瘤和皮肤癌
项目组
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
Mi q uelTaron
GermansTriasiPu j ol医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
MatthewC.Tate
加州大学洛杉矶分校神经外科
美国加利福尼亚州洛杉矶
JenniferTa y lor
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和Pritzker医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
SarahM.Temkin
芝加哥大学医学中心妇产科病区
美国伊利诺伊州芝加哥
DanTheodorescu
弗吉尼亚大学保罗梅隆泌尿肿瘤研究所
泌尿科分子生理学和生物物理部
美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔
ErikW.Thom p son
墨尔本大学圣文森特医院外科病区
澳大利亚维多利亚州墨尔本
R.MichaelTuttle
纪念斯隆凯特林( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
AndreaWan g -Gillam
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
KounosukeWatabe
南伊利诺伊大学医学微生物学, 免疫
学和医学细胞生物学
美国伊利诺伊州斯普林菲尔德
HarrietWikman
E pp endorf汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
ElizabethD.Williams
蒙纳士医学研究学院莫纳什大学肿瘤
研究中心
澳大利亚维多利亚州墨尔本
ElisaC.Woodhouse
美国国家肿瘤研究所肿瘤生物学和转
移分部( TBMB)
美国马里兰州贝塞斯达
Lil yWu
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( David
Geffen) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
S.DianeYamada
芝加哥大学医学中心妇产科病区
美国伊利诺伊州芝加哥
YasuhideYamada
日本国家肿瘤中心胃肠肿瘤科医院
日本东京
5
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org由L y den, Welch和 Psaila主编的《 肿瘤转移———生物学基础与治疗》( CancerMetastasis —
Biolo g icBasisandThera p eutics ) 一书, 是当前关于肿瘤转移的一本权威性著作, 本人和钦伦秀教授有幸
应邀在此书撰写肝癌转移一章。鉴于本书的重要, 钦教授决定组织力量翻译成中文以飨我国读者。本
人欣然同意作序, 因为肿瘤转移正是抗癌研究的核心问题。
关于肿瘤转移, 1889年Pa g et提出“ 种子与土壤学说” 以来的百余年, 尽管对肿瘤转移已有更深入
的理解, 但临床问题仍远未解决。当前, 对肿瘤转移已有诸多新的认识, 例如: ①肿瘤转移不是肿瘤的
晚期现象, 肿瘤转移潜能的增强不完全是肿瘤进展过程的克隆筛选, 而起源于原发肿瘤, 即使早期肿瘤
也可能有很强的转移潜能, 因此干预宜早。②肿瘤转移研究不能只针对肿瘤细胞, 而应兼顾微环境, 特
别是免疫炎症微环境, 这是21世纪在肿瘤转移研究中的重大进展, 即“ 种子”( 肿瘤细胞) 不仅需要在合
适的“ 土壤”( 微环境) 才能生长, 而且不同的土壤也可影响“ 种子” 的性能。这样, 抗癌研究的视野将更
广阔, 调控微环境的全身性干预将引起重视。③对肿瘤细胞与转移关系的研究已逐步聚焦到肿瘤干细
胞方面, 从而使目标更为集中,“ 策反” 肿瘤干细胞将是一个重要目标。④肿瘤转移潜能可双向变化, 不
仅可变坏, 也可能变好, 从而给分化诱导( 改邪归正) 带来更多希望。⑤消灭肿瘤疗法可增强残癌转移
潜能也引起关注, 提示干预杀癌疗法的负面问题将有助于提高疗效。
本人以为, 在肿瘤转移这个领域还有大块“ 处女地” 有待开发。相信本书的问世, 将有助开阔思路,为提高临床疗效、 推进有中国特色的肿瘤事业提供参考。
复旦大学肝癌研究所中国工程院院士
2015年3月
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org1经过3年多的努力, 肿瘤转移研究领域的权威专著《 CancerMetastasis— Biolo g icBasisand
Thera p eutics 》 一书的中文译本《 肿瘤转移———生物学基础与治疗》 终于与大家见面了。该书是由David
L y den,Dann yR.Welch和BethanPsaila主编, 来自13个国家的140位临床与基础研究专家参与了编
写, Filder专门为本书写了题为“ 生物学是治疗的基础” 的序。我的老师———汤钊猷院士和本人有幸应
邀为本书撰写肝癌转移一章。这是当前肿瘤转移临床与基础研究领域的一本权威性著作。
转移是肿瘤的最根本恶性特征, 也是肿瘤患者的最主要死亡原因( 90%以上患者死于转移)。转移
是肿瘤细胞与宿主器官微环境相互作用的非常复杂的过程。肿瘤转移研究已有100多年的发展历程,其里程碑事件包括: ①转移假说: 1889年Pa g et提出“ 种子与土壤” 假说; 1929年Ewin g提出了与之不同
的“ 机械理论学说”。两者对立统一, 指导着转移研究与防治。②对转移过程有逐渐深入的认识: 1951
年开创实验病理学研究转移过程; 1959年Bernard等将转移途径区分为淋巴转移和血行转移。③发现
转移的异质性、 提出克隆筛选理论: 20世纪70年代Fidler发现癌细胞的转移异质性、 体内选择增加转
移潜能; 1979年 Nicolson等发现体外筛选可增加转移潜能; 1982年 Talmad g e等发现转移的单克隆细
胞起源; 1976年 Nowell提出癌细胞克隆筛选理论; 20世纪90年代研究确认转移的异质性。④发现转
移的器官特异性: 1889年Pa g et基于大量尸检发现转移不是随机、 随意事件, 提出“ 种子与土壤” 假说;
1984年Tarin等发现器官特异性转移的证据; 20世纪90年代研究确认转移的器官特异性。⑤认识到
宿主因素的重要作用: 20世纪60年代Zeidman等发现宿主因素影响转移; 1976年 Liotta等发现蛋白
酶参与侵袭转移; 20世纪00年代开始针对宿主因素的抗转移治疗。我国肿瘤转移的实验研究始于20
世纪70年代后期。1990年以后肿瘤转移复发的临床与基础研究迅猛发展, 在肿瘤转移模型、 转移机制
与预测、 实验性干预和临床综合防治等方面取得系列原创性成果。相继出版了《 癌的侵袭与转移———
基础与临床》( 高进主编, 1996)、《 肝癌转移复发: 基础与临床》( 汤钊猷主编, 2003) 和《 肿瘤转移机制及其
阻断———癌扩散的基础和临床》( 吴秉铨、 方伟岗主编, 2005) 等专著。
近年来, 由于分子细胞生物学, 特别是基因组和蛋白质组和免疫学等技术的发展, 大大促进了对肿
瘤转移过程的认知和转移防治策略的发展。为了更全面反映转移领域的最新成就与动向, 我们组织力
量将这本国际权威专著翻译成中文, 以飨我国读者。全书包括基础与临床研究两个部分。基础研究从
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org遗传学、 肿瘤细胞生物学特征、 细胞外间质、 微环境与全身因素等多个角度, 系统阐述了肿瘤转移的复
杂过程、 调控机制及其对肿瘤转移防治的潜在临床价值; 特别强调了肿瘤与宿主的遗传与表观遗传学
特征、 细胞休眠与凋亡、 EMT、 器官特异性转移与转移前壁龛、 微环境炎症反应等近年备受关注的研究
领域的进展; 还介绍了肿瘤转移研究的常用模型与工具。临床研究部分系统介绍了1 9种常见肿瘤转移
的诊断与治疗研究现状、 肿瘤转移的诊断与治疗新技术和新策略探索, 特别是蛋白质组学、 C T C和分子
显像等诊断新技术, 以及纳米、 免疫和靶向治疗等抗转移新策略。相信有助于全面了解肿瘤转移的基
础研究现状以及临床诊疗研究的趋势, 对肿瘤转移研究与防治具有指导意义。
值本书面世之际, 首先感谢我的老师汤先生! 是他的鼓励与鞭策, 我们才斗胆启动此项工作, 并得
以完成。其次, 感谢所有参与翻译的研究生! 尽管他们对肿瘤转移的知识与认知尚处于初期阶段, 语
言水平与表达能力也参差不齐, 但他们都尽力准时完成任务, 相信他们在翻译过程中也定会有所收获。
再次要感谢复旦大学出版社与剑桥出版社的通力合作, 我们才有机会获得版权, 并顺利翻译出版。
在本书翻译过程中, 我从中山医院转到华山医院工作, 繁重的临床工作和千头万绪的学科建设与
管理工作, 使得希望有一相对整块时间静心审阅成为奢望; 为了保证翻译的准确与精确, 我尽可能做到
逐字逐句认真校对。即便如此, 由于本人语言翻译和肿瘤转移专业知识水平所限, 难免有错误之处, 望
各位同道多提宝贵意见!
复旦大学附属华山医院外科
复旦大学肿瘤转移研究所
钦伦秀 2 0 1 5年3月
2转移是导致肿瘤患者发病和死亡率高的重要原因。然而, 目前几乎没有特异性靶向转移的有效治
疗手段。新治疗靶点的发现需要进一步研究肿瘤转移相关通路。本书率先全面系统地阐述了肿瘤转
移的相关过程以及转移性肿瘤的临床治疗。本书的前半部分汇集了大量实验性研究论文, 由国际著名
专家总结了目前肿瘤转移领域最前沿的研究成果, 概述了肿瘤转移的细胞和分子通路以及该领域相关
实验技术、 系统和模型。后半部分概述了主要肿瘤的临床相关问题, 尤其是转移相关的临床研究和治
疗, 重点关注了病理生理学研究的新进展以及新兴治疗方法, 同时讨论了未来的研究方向及尚未解决
的临床问题。
DavidL y den是StavrosS.Niarchos荣誉主席和纽约威尔康奈尔医学中心儿科及细胞与发育生物
学的副教授、 纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿瘤中心儿科神经肿瘤学专家, 以及三家机构( 美国洛
克菲勒大学威尔康奈尔医学院纪念斯隆凯特琳肿瘤中心) 的博士生导师。L y den博士最近成为
Cham p alimaud转移研究中心的研究员, 他获得高松( Takamatsu) 公主讲学奖( 2006年) 和 Leonard
Weill纪念讲学奖( 2007年) 等荣誉和奖励。 2007年, L y den博士由葡萄牙总统席尔瓦亲自授予总统医
疗荣誉奖。
Dann yR.Welch是阿拉巴马大学伯明翰分校病理系的LeonardH.Robinson荣誉教授。Welch博
士还拥有众多组织机构的头衔, 其中包括美国癌症研究协会的项目和教育委员会共同主席, Clinical
andEx p erimentalMetastasis杂志主编, 美国国家卫生研究院肿瘤基因学研究部主席。Welch博士已
出版6本书籍, 并拥有5项专利。
BethanPsaila是伦敦皇家医学院和纽约威尔康奈尔医学院的研究员。Psaila博士获有癌症研究
Fulbri g ht奖学金和Ka yKendall白血病基金会旅行奖学金。
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述 生物学是治疗的基础
◎IsaiahJ.Fidler , DVM, PhD
原发瘤的诊断确立之后, 当务之急是明确该肿瘤是局限性的还是已经扩散到局部淋巴结和远处器
官。尽管在外科技术、 患者一般护理以及局部和全身疗法等领域均取得进展, 肿瘤患者仍然大多死于
肿瘤转移的进行性生长, 而后者对传统疗法已经耐受。
肿瘤转移过程是高度选择性的, 是由一系列有序的相互联系的步骤组成, 转移细胞必须完成所有
这些步骤才能产生临床转移病灶。在肿瘤细胞的最初转化和生长之后, 肿瘤结节直径超过1mm 时必
须血管化。其后, 胶原酶等一系列酶的表达增强, 导致宿主基质的局部侵袭。在侵袭性细胞穿透淋巴
管或血管后, 它们可在该处生长, 或者以单个细胞或细胞团方式脱离并在循环系统中运送。肿瘤栓子
必须逃避免疫和非免疫性防御以及循环湍流等伤害, 在转移靶器官的毛细血管床内寄宿、 外溢进入器
官实质, 并增殖形成微转移灶。最后, 这些微小转移灶的生长需要形成新生血管和逃逸宿主防御细胞。
寻找肿瘤转移的调控因素始于1889年, 那时Pa g et分析了因癌症死亡的女性患者尸检资料, 发现
转移好发于卵巢, 并且不同原发瘤的骨转移发生率不同。 Pa g et认为转移的器官分布不是随机事件, 提
示只有当特定肿瘤细胞与特异性器官相容时才能发生转移。这些发现与当时盛行的 Virchow理论不
同, 后者认为转移可单纯地用肿瘤细胞栓子在血管床内寄宿来解释。Pa g et的结论是“ 远处器官对于肿
瘤细胞栓子不可能是完全被动或漠不关心的”, 并且提出了经典的“ 种子与土壤” 理论(‘ seed-and-soil
p rinci p le )。1929年, JamesEwin g对Pa g et理论提出了挑战, 提出由血管系统解剖结构决定的纯粹机
械性因素影响转移播散的发生。Ewin g的观点流行了数十年。
20世纪70年代, Fidler的研究表明了转移的选择性特征, Fidler和 Kri p ke报道了肿瘤的生物学异
质性。80年代, Hart和Fidler发现尽管肿瘤细胞可进入所有器官的血管中, 但转移仅仅发生于相容的
器官中, 从而为Pa g et假设提供了明确证据。总之, 这些研究确立3个重要原则: ①肿瘤具有生物学异
质性; ②转移过程是高度选择性的, 已经存在于异质性母瘤中的少量细胞亚群更利于存活和生长; ③转
移性生长的最终结局取决于转移细胞与其侵占的宿主内环境稳定机制间的复杂相互作用。
本书的后面章节对转移过程各个步骤进行了科学而又详尽的分析, 最令人鼓舞的是发现可以在人
体不同系统以及细胞和分子等水平研究这些过程。了解转移的调控机制必须成为肿瘤研究的主要目
标。只有更好地了解转移机制, 才能设计更好的策略来治疗肿瘤转移这一致命过程。简而言之,“ 生物
学是治疗的基础”。
( 钦伦秀 译校)
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录
第一篇 基 础 研 究
1 基础研究概述 3 ……………………………………………………………………………
2 肿瘤转移研究模型与工具 5 ……………………………………………………………
2.1 肿瘤转移的动物模型 5 ………………………………………………………………
2.2 果蝇和斑马鱼: 肿瘤转移的遗传模型 14 …………………………………………
2.3 计算模型 21 ………………………………………………………………………………
2.4 活体显微镜显示肿瘤侵袭转移 32 …………………………………………………
3 基因与遗传学 44 ……………………………………………………………………………
3.1 肿瘤转移促进基因 44 …………………………………………………………………
3.2 肿瘤转移抑制基因 52 …………………………………………………………………
3.3 决定器官特异性转移的间质细胞衍生因子 61 …………………………………
3.4 转移基因: 表观遗传学 68 ……………………………………………………………
3.5 转移潜能的宿主决定因素: 种系变异及其他 77 …………………………………
3.6 老龄化和细胞衰老对肿瘤转移的影响 84 …………………………………………
4 肿瘤细胞的生物学特性 94 ………………………………………………………………
4.1 上皮 - 间质转化的连续过程 94 ………………………………………………………
4.2 细胞的凋亡、 失巢凋亡与衰老 105 …………………………………………………
4.3 转移的低效性和肿瘤休眠 120 ………………………………………………………
5 细胞外间质、 微环境与全身因素 126 …………………………………………………
5.1 在肿瘤转移过程中炎症的作用 126 …………………………………………………
5.2 肿瘤侵袭和转移中的蛋白水解级联反应 135 ……………………………………
5.3 肿瘤侵袭和转移中基质金属蛋白酶的作用 149 …………………………………
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org 5. 4 细胞来源的微泡与肿瘤转移 1 5 5 ……………………………………………………………………………………
5. 5 探索肿瘤转移的最初步骤: 转移前壁龛 1 6 2 ………………………………………………………………………
5. 6 生长调控通路对转移的器官选择 1 6 6 ………………………………………………………………………………
5. 7 器官特异性转移的决定因素 1 7 5 ……………………………………………………………………………………
5. 8 肿瘤转移过程中u P A - u P AR系统的功能及表达 1 8 2 …………………………………………………………
5. 9 淋巴管: 肿瘤转移的路径 1 9 4 …………………………………………………………………………………………
第二篇 临 床 研 究
6 临床研究概述 2 1 1 ……………………………………………………………………………………………………………
7 常见类型肿瘤的转移 2 1 2 …………………………………………………………………………………………………
7. 1 肉瘤 2 1 2 ……………………………………………………………………………………………………………………
7. 2 神经母细胞瘤 2 1 9 ………………………………………………………………………………………………………
7. 3 视网膜母细胞瘤 2 3 1 ……………………………………………………………………………………………………
7. 4 原发性脑肿瘤与脑转移瘤 2 2 4 ………………………………………………………………………………………
7. 5 头颈部肿瘤转移 2 4 2 ……………………………………………………………………………………………………
7. 6 转移性皮肤黑色素瘤的治疗策略 2 5 8 ………………………………………………………………………………
7. 7 胃癌转移 2 6 8 ………………………………………………………………………………………………………………
7. 8 胰腺癌转移 2 7 3 …………………………………………………………………………………………………………
7. 9 原发性肝癌转移 2 8 2 ……………………………………………………………………………………………………
7. 1 0 转移性结直肠癌的诊治进展 2 9 1 ……………………………………………………………………………………
7. 1 1 肺癌转移 3 0 1 ……………………………………………………………………………………………………………
7. 1 2 转移性甲状腺癌: 评估与治疗 3 1 2 …………………………………………………………………………………
7. 1 3 转移性肾细胞癌 3 1 6 ……………………………………………………………………………………………………
7. 1 4 膀胱癌转移 3 2 2 …………………………………………………………………………………………………………
7. 1 5 骨髓瘤和淋巴瘤的骨并发症 3 4 2 ……………………………………………………………………………………
7. 1 6 乳腺癌转移 3 4 8 …………………………………………………………………………………………………………
7. 1 7 妇科恶性肿瘤 3 6 0 ………………………………………………………………………………………………………
7. 1 8 前列腺癌转移: 有关生物学与治疗学的思考 3 7 4 ………………………………………………………………
7. 1 9 转移性睾丸癌的生物学与治疗 3 8 1 …………………………………………………………………………………
8 肿瘤转移的诊断新技术 3 8 9 ………………………………………………………………………………………………
8. 1 蛋白质组学在肿瘤转移诊断与个体化治疗中的应用 3 8 9 ………………………………………………………
8. 2 循环和播散肿瘤细胞研究中的关键问题 3 9 7 ………………………………………………………………………
8. 3 淋巴作图及前哨淋巴结活检 4 1 0 ……………………………………………………………………………………
8. 4 分子成像与肿瘤转移 4 2 2 ………………………………………………………………………………………………
29 肿瘤转移的治疗进展 442 …………………………………………………………………………………………………
9.1 恶性肿瘤骨骼健康的保护及骨转移并发症 442 …………………………………………………………………
9.2 血小板和凝血酶在肿瘤转移中的作用 452 …………………………………………………………………………
9.3 纳米技术为肿瘤研究和治疗带来巨大希望 459 …………………………………………………………………
9.4 节律性化疗治疗转移性疾病: 从临床前研究到临床试验 467 …………………………………………………
9.5 免疫治疗 478 ………………………………………………………………………………………………………………
9.6 肿瘤侵袭与转移靶向药物的发现与发展 488 ………………………………………………………………………
9.7 放疗在治疗转移性肿瘤中的作用 497 ………………………………………………………………………………
9.8 转移抑制剂临床试验展望 504 ………………………………………………………………………………………
索引 509 ………………………………………………………………………………………………………………………………
3
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org第一篇
基 础 研 究
1 基础研究概述
2 肿瘤转移研究模型与工具
3 基因与遗传学
4 肿瘤细胞的生物学特性
5 细胞外间质、微环境与全身因素更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org1 基础研究概述
◎ H a r o l dL. M o s e s
自从S t e p h e nP a g e t于1 8 8 9年提出“ 种子与土壤” 理论,越来越多的研究集中在肿瘤细胞从原发灶扩散到继发器官
过程中涉及的一系列事件。正如P a g e t强调的, 除了肿瘤细
胞本身的转移特性之外, 转移靶器官微环境的特性也是影
响肿瘤细胞能否成功播散的关键因素。2 0世纪, 肿瘤转移
研究主要集中于“ 种子” 迁移和侵袭表型相关的遗传和表型
特征。而最近, 大家更关注肿瘤转移微环境中细胞、 细胞外
基质及分泌因子的作用。另外, 尽管传统上认为转移只是
发生于肿瘤晚期, 但现在很多证据表明肿瘤发生过程中很
早就已经开始转移了。本书让我们更好地理解肿瘤播散过
程中的细胞和分子途径, 重点叙述了重要研究进展以及现
代肿瘤转移研究模型和工具。
第2章集中介绍了当前用于肿瘤转移研究的模型与工
具。其中, J a n e tE. P r i c e撰写了肿瘤转移的动物模型。与体
外研究相比, 体内研究有许多优点, 可以在生理状态下进行
多步骤的实时观察。但是, 动物模型的应用也有许多缺陷,比如只有较少的细胞系可以建模; 动物模型常常使用免疫
缺陷性动物, 忽略了肿瘤转移过程中免疫细胞和基质细胞
的重要作用。更好转移模型的发展需要同时使用细胞学和
基因工程模型。E l i s aC. Wo o d h o u s e和 K a t h l e e nK e l l y讨论
了肿瘤转移研究的基因模式生物— — —果蝇和斑马鱼的优
点。这些模型体内可以快速产生突变, 从而可特异性地研
究其对肿瘤转移过程的影响。Wa y n eS. K e n d a l提供了研究
肿瘤转移的替代性方法, 即计算机数学模型也可用于复杂
的生物学系统。这些方法可以预测系统行为、 验证假设、 理
解复杂数据, 提出新的假设。C r i s t i n aH i d a l g o-C a r c e d o和
E r i cS a h a i讨论了活体成像的应用, 活体内高分辨率的成像
系统可以实时、 特异性地观察肿瘤内部的一系列变化过程。
遗传学研究仍是肿瘤研究最关注的焦点, 比较转移性
肿瘤细胞与其原发肿瘤细胞遗传学特征的差异还是一个新
的领域。在第3章, D e v a n a n dS a r k a r和P a u lB. F i s h e r阐述
了肿瘤转移促进基因的相关研究。通过对特异性遗传通路
进行干预, 可望阻断肿瘤转移过程的关键步骤, 包括外溢、在循 环 血 流 中 生 存、血 管 内 渗 和 ( 或)在 新 器 官 生 长。
B r u n i l d eG r i l和同事们讨论了肿瘤转移抑制基因可以在不
影响原发瘤生长的情况下抑制肿瘤的自发转移。高转移潜
能肿瘤的共同特点是很容易适应局部和远处微环境, 从而
有利于其发展。B e d r i c hL. E c k h a r d t和同事们概述了肿瘤转
移进程中基质的作用, 强调肿瘤转移靶器官的倾向性需要
特异性受体-配体相互作用的宿主机制, 利用噬菌体展示
技术发 现 新 的 内 皮 标 记 可 用 于 阻 断 肿 瘤 进 程 和 转 移。
Am a i aL u j a m b i o和 M a n e lE s t e l l a r讨论了表观遗传机制, 包
括DNA低和过度甲基化与异常组蛋白修饰, 并可产生促转
移基因。更复杂的是, m i c r o RNA s也可以通过表观遗传机
制调节, 可以同时调节上百个靶基因。这些研究表明表观
遗传学疗法, 如DNA去甲基化药物和组蛋白去乙酰化酶,可望成为控制和预防肿瘤转移的强有力工具。
宿主因素对肿瘤转移结局有重要影响。N i g e lP. S.
C r a w f o r d和 K e n tW. Hu n t e r强调肿瘤转移过程受宿主种系
变异的影响, 易感基因有利于肿瘤转移。除了肿瘤本身积
累的体细胞突变之外, 肿瘤与生俱来的播散能力也受到宿
主遗传因素的影响。F u t o s h iO k a d a和 H i r o s h iK o b a y a s h i
重点介绍在调节肿瘤发展与转移过程中宿主年龄相关因素
和社会环境因素。
L e o n a r dWe i s s介绍了肿瘤转移低效的概念, 这通常涉
及肿瘤细胞在侵袭和转移过程中进入淋巴和血液循环后的
生存和死亡。在第4章, L i l i a nS o o n和同事们讨论了上皮-
间质转化和间质-上皮转化, 提出具有两个系统特征的杂
交细胞参与转移进程的概念。肿瘤细胞从原发灶脱离常常
会在循环和转移微环境中凋亡、 失巢凋亡、 细胞衰老。We n
L i u和 K o u n o s u k eWa t a b l e重点阐述肿瘤细胞的生存和凋
亡。对肿瘤细胞如何进入淋巴结可以说了解最少, 由于缺
少区分淋巴和血管的分子标记, 使得研究一直停滞不前。
然而, 现在淋巴特异性的分子标记和生长因子已经得到确
认。A n nF. C h a m b e r s囊括了转移效率低下和肿瘤休眠等重
要议题, 认为肿瘤细胞可以共存于一种可存活的状态很多
年, 在某些情况下可进展为迟发性转移, 因此也明确了治疗
休眠期肿瘤的可能性。
1 8 6 3年, R u d o l fV i r c h o w 首次提出炎症可促进肿瘤的
生长等疾病进程。尽管 V i r c h o w很早发现恶性肿瘤组织中
存在白细胞, 但迄今对基质细胞和细胞外基质成分参与转
移进程的作用仍然知之甚少。在第5章, S u n h w aK i m 和
M i c h a e lK a r i n描述了如T o l l样受体和热休克蛋白等外源性
和内源性调节因子对调控肿瘤炎症和免疫反应的作用。
3StevenMason和JohannaA.Jo y ce讨论了在原发瘤部位肿瘤
细胞内渗进入血管或淋巴循环, 以及在继发位点外渗出血
管过程中蛋白酶的作用。除了降解基膜和细胞外基质外,蛋白酶在肿瘤细胞和微环境基质细胞的信号转导中也起着
重要的作用。BarbaraFin g leton特别总结了基质金属蛋白
酶的作用, 它们是蛋白水解酶家族, 在调控细胞生长、 死亡、趋化 作 用 中 起 着 重 要 的 作 用。HectorPeinado、 Bethan
Psaila和DavidL y den讨论了细胞膜来源的微泡在肿瘤细胞
和其他类型细胞间通讯中扮演的角色。首先描述了巨核细
胞和血小板, 目前已知微泡在血凝、 免疫调节、 细胞间通讯
和分子运输中发挥多重作用, 潜在地促进肿瘤的侵袭和转
移。Marianna Pa p as py ridonos 、 David L y den 和 Rosandra
Ka p lan讨论了肿瘤转移前壁龛中一系列细胞和分子事件。
描述了创造一个准许微环境, 使转移肿瘤细胞得以植入和
生长。他们还分析了骨髓来源的祖细胞、 成纤维细胞, 以及
纤连蛋白、 赖氨酰氧化酶和S100蛋白等因子在转移前和转
移壁龛形成中的作用。
原发瘤细胞分泌的因子和颗粒具有局部和全身双重作
用。因此, 转移靶器官最早发生的事件可能甚至早于播散
肿瘤细胞到达靶器官, 这些事件是理解肿瘤转移过程的重
要领域。SuzanneA.Eccles广泛地讨论了可溶性或细胞结
合的生长因子及其受体如何调控靶向转移过程。因为转移
抑制基因一般调控转移过程中的限速步骤, 它们是分子靶
向治疗的靶点。YibinKan g讨论了转移器官的选择性, 强
调肿瘤细胞和微环境的相互作用。JulioA.A g uirre-Ghiso、DanielF.Alonso和EduardoF.Farias讨论了蛋白酶uPA及
uPAR参与组织重塑、 肿瘤细胞扩散和转移过程。Tara
Karnezis和同事们阐释了肿瘤细胞扩散的3个途径, 包括直
接侵袭到周围组织、 血行转移和淋巴结转移。
转移过程的很多方面仍然很神秘。例如, 转移的器官
选择性及其转运机制仍不清楚; 为什么有些肿瘤通过淋巴
系统播散, 而其他肿瘤则通过血行转移等问题还无答案。
肿瘤休眠调控也不甚清楚。细胞外基质的作用及坚固性等
物理特性, 以及炎症细胞参与基质调控也需要进一步探讨。
总之, 肿瘤转移的基础研究已经进入到可喜阶段。利
用本书中描述的科学方法, 促使人们了解和理解长期存在
的科学理论及完全新的理论。通过对转移过程特别环节的
重点关注, 希望能够发展有助于预测、 干预、 治疗转移性肿
瘤的新方法。
( 董琼珠 译, 钦伦秀 审校)
4
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org2 肿瘤转移研究模型与工具
2. 1 肿瘤转移的动物模型
◎J a n e tE. P r i c e
恶性肿瘤细胞的侵袭转移能力是癌症的关键特征之
一[ 1], 转移是大多数被诊断为侵袭性癌患者的主要死亡原
因[ 2]。病理学家早已清楚肿瘤转移不是一个偶然过程, 不
同类型的肿瘤有不同的转移模式并转移到不同的器官[ 3]。
例如, 乳腺癌和肺癌转移器官分布模式的可预测性表明, 远
处转移灶的发展是播散肿瘤细胞与转移位点间相互作用的
结果。这实际上就是S t e p h e nP a g e t在1 8 8 9年提出的“ 种子
与土壤” 假说[ 4]。一个多世纪以后, 科学家们一直在研究不
同类型肿瘤特征转移模式的分子机制。研究基本机制的共
同目标是期望发现预防或控制肿瘤转移途径的新线索。
转移被视为肿瘤最难模拟的表型, 因此采用了体外技
术进行研究。几种组织培养特征被认为是肿瘤转移潜能
的潜在指标, 特别是能侵袭穿过基膜[ 5, 6]并在半固体琼脂
上生长。由于有了三维组织生物反应器, 如利用成骨细胞
或肝细胞, 能够研究转移细胞在骨和肝中的相互作用[ 6-8]。
但是, 这些及其他各种体外实验一般只能预估一个肿瘤细
胞在转移过程众多步骤中的一步, 因此, 动物模型成为分
析肿瘤转移分子机制和评估抗转移方案的标准系统。这
类研究多数应用啮齿类动物, 主要是小鼠( 表2-1) , 原因
包括近亲交配和建立免疫缺陷品系的能力, 体型较小, 便
于饲养( 与较大品系相比) , 以及遗传工程小鼠( G EM) 模型
的发展。
表2-1 肿瘤转移的啮齿类动物模型
细胞系 宿主品系 转移部位 参考文献
小鼠肿瘤
B 1 6黑色素瘤 C 5 7 B L 6 肺、 淋巴结、 脑、 卵巢、 肝 [ 2 5, 2 8]
C T-2 6结肠癌 B AL B c 肝、 肺 [ 2 9, 3 0]
K 1 7 3 5黑色素瘤 C 3H H e N 肺、 淋巴结、 心、 脑 [ 3 1, 3 2]
L e w i s肺癌3 L L C 5 7 B L 6 肺、 肝 [ 3 3, 3 4]
小鼠乳腺癌细胞系6 6, 6 7, 1 6 8, 4 1 0. 4及其衍生系 B AL B c 肺、 肝、 淋巴结、 骨 [ 3 5, 3 6, 9]
大鼠肿瘤
D u n n i n g大鼠前列腺细胞系 C o p e n h a g e n 肺、 淋巴结 [ 3 7, 3 8]
1 3 7 6 2 N F乳腺腺癌 F i s c h e r3 4 4 肺、 淋巴结 [ 3 9, 4 0]
注:一些可移植啮齿类肿瘤细胞系常用于肿瘤转移研究。肿瘤转移发生的部位可能依赖于细胞植入的途径。
把人或动物肿瘤来源的细胞系注入同系或免疫缺陷的
宿主动物体内, 这是大多数癌转移实验研究的基础。人类
和动物肿瘤细胞系的建立通常用于肿瘤转移的研究, 可以
提供可靠的可重复转移数目和分布模式。这些模型可用于
产生肿瘤转移表型的信息, 而这正是体外技术所达不到的。
例如, 通过鉴定基因的表达量, 可以分析不同肿瘤在不同器
官中的转移倾向性[ 9-1 2]。
但是, 可移植肿瘤模型应用中的一个不足是很少细胞
系能够可靠转移, 特别是人肿瘤细胞系。所以从实验动物
模型获得的成果大多源于对少数细胞系的研究, 而这无法
5反映出人类肿瘤的异质性。人类肿瘤细胞系异种移植模型
应用的另一个限制是需要免疫缺陷动物宿主, 缺乏人类细胞
的基质成分以及可能会促进其转移进程的免疫细胞[ 13, 14]。
转基因和遗传工程小鼠肿瘤模型可提供多种替代模
型, 这在一定程度上弥补了移植模型的缺点, 特别是在免疫
构成系统方面。尽管越来越多成熟的基因突变体被导入到
转化细胞或基质细胞中, 导致很可能越来越多的 GEM 被运
用到肿瘤转移研究中, 但并非所有的 GEM 都适用。组织移
植用于研究物种特异性的肿瘤-基质间的相互关系, 以克
服适当的基质相互关系的不足。利用传统移植细胞系和
GEM 模型, 不断设计开发新的肿瘤转移模型, 将会成为研
究肿瘤转移分子机制和检测抗肿瘤转移治疗的临床前模型
的新资源。
2. 1. 1 同源性肿瘤模型
近亲杂交系的啮齿动物已成为大量肿瘤研究的基础。
近交系小鼠的发展和引入是20世纪早期始于美国, 由此产
生了用于研究自发性肿瘤产生和发展定性清楚的品系, 并
充当移植肿瘤受体[ 23, 24]。由近亲杂交的实验鼠肿瘤或由诱
导癌变建立的可移植细胞系已被证明在转移研究中极为有
用。表2-1列出几个被广泛应用于肿瘤转移研究的细胞
系。很多肿瘤转移病理生物学基本原理都是应用这些或
其他定 性 清 楚 的 可 移 植 肿 瘤 细 胞 系 的 实 验 研 究 所 得
到的[ 25, 26, 33, 35]。
转基因GEM 模型的引入拓宽了研究特定基因在肿瘤
起始和发展过程中作用的思路[ 15]。据报道已有模拟不同人
类肿瘤的GEM 模型, 这些模型在有免疫活性的动物中可以
产生肿瘤, 这一特点优于异种移植模型。肿瘤靶向小鼠模
型可能成为未来临床前期筛选治疗新策略的有价值工
具[ 15, 22]。有些( 但不是所有的) GEM 癌症模型显示了稳定
的重复性好的肿瘤转移进展过程[ 16, 17, 41-43]。其中一个著名
例子就是 MMTV-多腺瘤病毒中央 T 抗原( P y Vmt ) 模型。
这个模型的小鼠产生潜伏期相对较短的多病灶乳腺癌, 并
伴随肺和淋巴结的转移[ 44]。此模型已在多项研究中被应
用, 如用于鉴定可以促进或改变肿瘤转移表型的基因[ 45]。
例如, 将 MMTV-P y Vmt鼠与 Rhoc缺陷动物杂交, 证明
Rhoc的表达不是肿瘤形成的必要条件, 却是肿瘤转移所需
要的[ 46]。将 MMTV-P y Vmt鼠与27种不同近亲杂交系鼠
杂交, 鉴定出13种品系, 这些品系的F1代对肿瘤转移负荷
有显著的抑制作用, 证明在这些品系中有肿瘤转移遗传修
饰的存在[ 47]。这导致了Si p a多态性的识别。Si p a是一个
作为转移调节子的信号转导因子[ 48]。
在GEM 模型中引入可诱导的或条件性启动子可以帮
助确定肿瘤进展和转移的机制[ 16]。多西环素( 强力霉素) 诱
导的鼠乳腺肿瘤Wnt转基因模型证明了肿瘤的生长和转移
依赖 Wnt通路的持续信号转导。野生型p 53的一个等位基
因缺失可将肿瘤进展变为 Wnt非依赖型, 并且利于其在没
有多西环素的条件下生长[ 49]。
由于育种过程复杂、 肿瘤潜伏期的过长或多变以及进
展到转移所需的时间明显不同等原因, 不是所有的 GEM 模
型都适合临床前期研究。肿瘤的多发性可能也会限制转基
因鼠在临床前期或肿瘤转移表型研究中的应用, 因为在有
明显转移之前由于原发肿瘤负荷过大, 小鼠有可能需要被
安乐死。克服这个问题的一个方法是将 GEM 肿瘤移植到
同源的非转基因鼠体内, 这可以产生一组年龄相同、 有类似
肿瘤负荷的动物模型。在几种 MMTV来源乳腺癌GEM 模
型中, 移植肿瘤的转移发生率与供体鼠大体一致[ 50]。
与传统小鼠移植肿瘤一样, 肿瘤 GEM 模型的另外一个
缺陷是这些模型通常不能模拟人类相应肿瘤的转移模式。
例如, 小鼠乳腺肿瘤模型通常转移至肺和淋巴结, 罕有报道
转移至其他内脏、 脑或骨等, 而这些是人类乳腺癌的常见转
移位点[ 45, 51]。
2. 1. 2 异种移植模型
许多免疫缺陷品系可供异种移植研究, 其中无胸腺鼠
( 又称“ 裸鼠”) 和重症联合免疫缺陷( SCID) 鼠的应用最为广
泛。另外的突变品系, 例如自然杀伤( NK) 细胞活性降低的
bei g e小鼠, 或缺少成熟B、 T细胞的重组活化基因-2( RAG
-2) 缺陷鼠, 可能与裸鼠和SCID鼠有交叉背景。有些研究
还应用亚致死量X线照射、 用化疗药物处理, 或用唾液酸基
缺乏的GM1抗体消耗 NK 细胞活性来抑制残余的免疫功
能[ 10, 52, 53]。不同品系免疫缺陷鼠体内肿瘤生长和转移的结
果也有差异, 有些( 但不是所有) 研究发现在严重免疫功能
不全的动物中肿瘤生长或转移增强[ 54-57]。显然, 成功利用
免疫缺陷鼠来进行人类异种移植的研究需要有特定的无病
原体屏障设施, 并且应严格遵守动物饲养守则。
对将人类肿瘤注射到免疫缺陷小鼠体内的早期热情受
到某种程度影响, 因为并不是所有的肿瘤样本或细胞系皮
下( sc ) 注射后都能生长, 更不用说转移了[ 58, 59]。经过证明
的可以提高肿瘤接受率和转移率的方法是将细胞注射或移
植入恰当的解剖组织内, 即所谓的原位注射( 原位模型在人
类癌症转移中的应用将在后面部分详细介绍)。人类肿瘤
样本异种移植的成功率也取决于肿瘤类型。据报道, 黑色
素瘤、 肉瘤以及结肠癌样本有相对较高的成功率, 而乳腺癌
和前列腺癌样本成功率不超过10%[ 60]。也就是说, 生长并
在某些 情 况 下 转 移 的 肿 瘤 样 本 确 实 具 有 更 多 侵 袭 性
表型[ 61, 62]。
另外一个可能影响异种移植新鲜肿瘤样本成功率的因
素是, 从样本中分离出的细胞是肿瘤细胞和基质细胞的混
合体, 其中仅小部分细胞在植入免疫缺陷小鼠后有生长能
力。从新鲜肿瘤样本中分离出来的表达公认干细胞标记的
细胞群, 如结肠癌CD133+ 和乳腺癌CD44+CD24- low细胞,6
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org这些筛选出来的细胞群比未筛选的细胞群在免疫缺陷小鼠
中具有更高的成瘤潜能[ 5 2, 5 3]。将从神经胶质瘤和成神经管
细胞瘤中分离的C D 1 3 3+细胞, 分别原位移植入鼠的小脑和
大脑, 通过体内反复移植, 发现这种方法可有效地保留
C D 1 3 3+肿瘤亚群[ 6 3]。
2. 1. 3 调节肿瘤生长和转移的基质相互作用
非原位移植肿瘤模型( 特别是人类肿瘤异种移植) 的一
个不足是其缺乏源于适当组织所产生的肿瘤微环境的基质
成分[ 6 4], 加入活性基质细胞和癌相关成纤维细胞已被用于
增强人类肿瘤细胞系的接受和生长[ 6 5]。将肿瘤细胞与基质
胶( 一种基底膜成分的混合物) 共同注射可以提高肿瘤接受
率并增强肿瘤生长率[ 5 6, 6 6]。加入间质细胞和基质蛋白可能
刺激局部释放出细胞因子和对血管生成有促进作用的因
子, 从而促进肿瘤生长[ 6 7]。骨髓来源的间充质干细胞被募
集到移植肿瘤的基质[ 6 8], 可促进人类异种移植肿瘤的生长
和转移表型。人类乳腺癌S C I D鼠模型中的转移增强依赖
于癌细胞中C C R 5趋化因子受体应答 C C L 5的信号, C C L 5
由共注射的间充质干细胞分泌[ 6 9]。
基质来源的因子对恶性进展的作用可以通过耗尽或者
基因敲除方法除去基质因子的G EM 模型来阐述, 这个策略
用来证明宿主来源的基质金属蛋白酶9( MMP-9) 在胰腺
癌和卵巢癌血管生成和成瘤方面发挥了显著的作用[ 7 0, 7 1]。
将相同数量的癌细胞分别注射入野生型和 MMP-9缺陷型
小鼠中, 导致在缺陷宿主中肿瘤生长减少。
将野生型骨髓过继性转入 MMP-9缺陷型小鼠后, 可
部分逆转受抑制的肿瘤生长, 表明骨髓来源的细胞可影响
肿瘤微环境 [ 7 0]。发现E L-4淋巴瘤和B 1 6黑色素瘤细胞
在缺乏金属蛋白酶组织抑制剂3( T I MP-3) 的鼠中更容易
转移, 而且在发生转移的器官中p r o-MMP-2表达更高,因此认为T I MP-3是转移灶播散的调节因子[ 7 2]。在另外
一个例子中, 将前列腺癌细胞移植入鼠的额骨造成骨质溶
解, MMP-7缺陷型小鼠的这一现象要比野生型鼠减弱一
些。这个研究在 RANKL激活中涉及 MMP-7, 需要破骨
细胞介导的骨再吸收, 并驱使在骨溶性转移中骨受损的“ 恶
性循环” [ 7 3]。G EM 模型, 创造了具有肿瘤和组织微环境改
变的动物, 可以与转基因肿瘤模型或传统肿瘤移植模型相
结合, 很有可能提供对转移病理学更深层次的见解。
2. 1. 4 研究肿瘤-基质相互作用的S C I D-人组织
模型
另外一种用于克服某些人类肿瘤生长和转移率低的问
题, 并可以提供物种特异性组织相互作用模型的方法是, 将
人类靶器官组织植入免疫缺陷小鼠[ 5 5, 7 4]。人类胚胎肺和骨
髓碎片被移植入S C I D鼠, 再将人类小细胞肺癌细胞经静脉
注射给鼠, 发现肿瘤细胞在这些组织中优先定植, 而不再是
鼠的普通肺和骨髓[ 2 0]。将胚胎或成人的骨碎片植入S C I D
鼠, 静脉注射的前列腺癌细胞都可以在其上面定植, 证明转
移灶器官亲嗜性是前列腺癌在人体内播散的好发位点
之一。
为了比较人类黑色素瘤细胞在植入人类皮肤的S C I D
鼠和普通小鼠中的生长状况, 将人类皮肤植入S C I D鼠后,黑色素瘤以其特有的方式生长和侵袭, 并且有些转移到了
远处器官。相反, 相同的细胞在普通小鼠仅形成非侵袭性
肿瘤[ 7 6]。这些模型对研究人类肿瘤细胞在不同的人类组织
微环境中的生存和转移情况是有帮助的。
2. 1. 5 原位移植模型
将肿瘤细胞注射入适当受体动物相同的正常器官或组
织, 一般称作原位移植。这种模型已经成功地用于促进肿
瘤接受和生长率, 并可提高转移率。原位模型用于许多不
同的人类肿瘤, 如表2-2列举的许多例子, 同样也适用于啮
齿类动物肿瘤。原位移植方法的基本原理是, 肿瘤的生长
和发展受到自分泌、 旁分泌和内分泌通路介导的恶性细胞
与其周围宿主组织间相互作用的影响[ 2]。将肿瘤植入原位
和异位位点的比较, 发现前者血管化状态良好或具有组织
学形态特点, 且更容易发生局部淋巴结转移。对于人乳腺
癌和啮齿类动物乳腺肿瘤来说, 合适的移植位点是乳房脂
肪垫。有很多文献阐述脂肪垫对正常、 瘤前和恶性表皮细
胞的生长具有调节作用[ 9 1, 9 2]。有很多例子应用原位模型分
离出更具侵袭性和转移性的人类癌变异体, 并筛选出了转移
亚群, 可用于进一步分析恶性表型和研究临床治疗[ 4 6, 7 9, 8 5]。
表2-2 人类肿瘤生长和转移的原位模型
肿瘤类型 注射部位 转移部位 参考文献
膀胱癌 膀胱壁 淋巴结、 肺 [ 7 7]
乳腺癌 乳房脂肪垫 淋巴结、 肺 [ 7 8, 7 9]
结肠癌 盲肠壁 淋巴结、 肝 [ 8 0, 8 1]
胃癌 胃壁 淋巴结、 肝 [ 8 2]
肺癌 支气管或肺 肺和局部淋巴结播散 [ 8 3, 8 4]
黑色素瘤 真皮 淋巴结、 肺、 脑 [ 7 6, 8 5]
胰腺癌 远端胰腺 肝、 淋巴结 [ 8 6, 3 7]
前列腺癌 前列腺 局部淋巴结 [ 8 8]
肾细胞癌 肾包膜下 肺 [ 8 9]
甲状腺癌 甲状腺 肺、 喉和气管 [ 9 0]
注:人类肿瘤细胞通过不同途径注射到适当器官或部位, 制备
原位移植模型, 以及可发现转移灶的部位。
将从患者肿瘤样本中直接取得或从免疫缺陷小鼠连续
传代肿瘤中取得的肿瘤组织碎片进行原位移植, 称为外科
手术移植( s u r g i c a lo r t h o t o p i ci m p l a n t a t i o n,S O I ) 。由于组
织碎片中的基质结构允许对肿瘤生长和转移至关重要基因
的持续表达, 因此可以对很多不同人类肿瘤转移潜能进行
7保真性复制[ 93]。相反, 当肿瘤细胞与基质分离并在组织培
养中增殖, 那么就会失去肿瘤-基质相互作用, 而且转移促
进基因的表达也会降低甚至沉默。肿瘤-基质相互关系影
响恶性表型的概念也适用于将细胞移植入原位和异位位
点。临床研究和实验研究已报道转移灶在不同器官中的化
疗敏感性不同[ 94, 95]。虽然这可能是肿瘤异质性所致, 但组
织微环境的影响不能排除。有人在体内评估鼠乳腺肿瘤细
胞对不同化疗药物的敏感性, 比较皮下瘤与骨髓、 脾、 肺、 肝
和脑肿瘤细胞的反应。一般来说, 皮下瘤对烷化剂敏感, 而
肝和脑的病变对烷化剂则不那么敏感。在骨髓中生长的细
胞显示对不同药物的不同敏感性, 加入抗血管药物可增强
环磷酰胺杀伤微环境的效果[ 96]。因此, 组织微环境可以影
响转移灶细胞对化疗药物的敏感性, 也可以通过调节肿瘤
细胞的血管生成影响治疗效果。
分子生物学和微量分析技术的发展使研究肿瘤-基质
相互作用的分子基础成为可能。芯片分析被用于比较在体
外和体内( 皮下瘤或原位移植瘤、 颅内肿瘤) 生长的人类胶
质瘤的基因表达谱。在体外或体内皮下瘤生长的两种胶质
瘤细胞显示出不同的基因表达谱, 但是原位生长的肿瘤其
表达谱非常相似, 证明肿瘤表型确实受肿瘤微环境的调
节[ 97]。物种特异性表达芯片的出现, 可在同一样品中分析
人类转移性肿瘤细胞和小鼠基质成分的基因表达, 并且可
以确定促进转移过程的肿瘤和宿主间的相互作用[ 98]。
有些小鼠或人类肿瘤模型, 外科切除原发瘤可给予转
移灶更长的生长时间; 小鼠在发现转移灶之前有可能由于
局部肿瘤进展而死亡[ 79, 85]。这个实验设计适合临床前期研
究检测针对微转移灶的治疗方法[ 99]。但仅限于相对容易切
除原发瘤的模型, 如生长在脂肪垫上的乳腺癌或生长在真
皮层的黑色素瘤, 并不适用于其他原位模型, 如前列腺癌或
肺癌。
很多小鼠模型的不足是, 从原位移植肿瘤的转移模式
并不总是准确地反映其相应人类肿瘤的转移模式。从生长
在适当原发位点的肿瘤转移至骨和脑的现象, 在啮齿类模
型中并不常见, 虽然有报道称原位移植小鼠和人的黑色素
瘤模型可发生脑转移[ 27, 85, 100]。从不同的路径注射肿瘤细胞
悬浮液可以用来使细胞进入不同的器官( 表2-3)。对于这
些注入路径, 转移灶发展最可能的位点是癌细胞被捕获的
第一个毛细血管床, 因此这种途径可以用来研究器官特异
性转移。例如, 注入门静脉或脾的细胞可以向肝转移[ 34, 105]。
原位注射可以模仿原发肿瘤生长和局部侵袭, 以及渗
入淋巴液和血流中, 而经过不同的路径注射肿瘤细胞可以
模仿转移过程的后续步骤。例如, 将肿瘤细胞直接注射到
颈内动脉可以导致实验性脑转移, 与原发癌的生长模式类
同[ 10]。将细胞直接注射入左心室, 可导致全身播散。这个
方法已成功地应用于起始骨和脑转移[ 106-108]。将细胞直接
注射到小鼠的骨, 通常是胫骨和股骨, 作为一个骨微环境中
肿瘤-基质相互作用模型, 可导致日益严重的肿瘤损害症
状。如乳腺癌和肾细胞癌细胞系可以产生明显的骨质溶
解, 而前列腺癌细胞系则产生成骨细胞损伤[ 104, 109]。
表2-3 制备实验肿瘤转移模型的不同肿瘤细胞注射路径
注射途径部位 肿瘤生长的器官或部位 参考文献
颈内动脉 脑 [ 101, 102]
静脉( 尾静脉) 肺, 全身播散 [ 10, 31]
腹腔 腹腔内播散 [ 103]
胫骨或股骨 骨 [ 100, 104]
脾静脉或门静脉 肝 [ 34, 105]
左心室 全身播散, 转移位点包括骨、脑、 肾上腺
[ 106, 107]
2. 1. 6 体内成像
体内成像技术在应用啮齿类动物研究肿瘤转移中具有
显著优势。对于许多已成熟的原位移植模型, 荧光蛋白的
应用可以帮助检测局部肿瘤生长、 血管生成、 侵袭和转
移[ 110]。例如, 应用报告荧光蛋白〔 如绿色荧光蛋白( GFP)〕
稳定转染到移植的肿瘤细胞系中, 可以在各个器官位点上
检测肿瘤和转移灶[ 102, 108, 111]。图2-1为左心室注入细胞
21天后, 检测到表达 GFP的 MDA-MB-435癌细胞在裸
鼠脑中血管周围生长[ 111]。除了植入荧光标记的肿瘤细胞
之外, 表达荧光团的转基因肿瘤或受体鼠中不同类型的正
常细胞都可以提供多光点显微镜成像的肿瘤-基质相互作
用系统, 例如, 有荧光表皮细胞的Tie2-GFP鼠及有荧光巨
噬细胞和粒细胞的c-fms-GFP鼠[ 112]。
图2-1 左心室注射表达 GFP的 MDA-MB-435细胞21
天后, 裸鼠脑中转移细胞在血管周围生长。在处死
小鼠及使用激光共聚焦扫描显微镜对其大脑进行
曝光成像之前1小时, 将罗丹明-白蛋白注射入小
鼠 ( 图来源: IntJCancer , 2007[ 111])。
萤火虫荧光霉素是另一个通过可稳定表达生物发光基
因用于监测移植肿瘤生长和转移的报告蛋白。检测肿瘤的
荧光可用于发现动物中用肉眼不易察觉的转移灶( 图2-
2), 同时监测肿瘤生长和对治疗的反应[ 11, 100, 113]。应用生物
8
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org图2-2 在裸鼠肺、 肾上腺和脑的转移灶中注入表达荧
光霉素的 MDA-MB-4 3 5人类癌细胞, 检测
其生物发光
注:细胞被注射到乳腺脂肪垫, 当肿瘤直径达到1 c m
时被移除。6周后, 在有明显的转移性疾病前注射底物荧
光霉素, 并用X e n o g e nI V I S成像, 证明无创影像学技术的
实用性。
发光可无创检测肿瘤的大小, 提高了如膀胱癌、 前列腺癌和
胰腺癌等多种原位移植模型的精确度和敏感度[ 1 1 4, 1 1 5]。生
物发光报告基因可以与转基因肿瘤模型结合。例如, 将在
前列 腺 表 达 荧 光 霉 素 的 鼠 与 转 基 因 前 列 腺 癌 小 鼠
( TRAMP) 杂交, 通过生物发光来检测肿瘤和转移灶的发
展[ 1 1 6]。报告基因已成功地用于可移植肿瘤系, 但需要稳定
表达株。有报道称, 移植入体内后G F P表达量下调, 这可能
是因为移植的
不稳定或翻译沉默[ 1 0 2, 1 1 7]。具有报告基因的肿瘤移植到具
有免疫活性的鼠中, 可以导致免疫监测及成瘤性和转移潜
能的丧失[ 1 1 8]。这可能依赖于细胞系统、 报告基因结构和鼠
的品系。尽管有很多在具有免疫活性的动物中成功应用报
告基因的报道, 然而在报告基因导入可移植肿瘤细胞系后,其成瘤性和转移能力的保留应得到证实。
不同的成像技术, 如磁共振成像( MR I ) 、 正电子发射 X
线断层显像( P E T) 、 C T和超声波, 这些技术和设备正在越
来越频繁地应用于小型动物[ 1 4]。然而, 这些设备和技术支
持的费用和渠道可能会对其使用产生限制。隔离设施内设
备的实用性也是需要的, 特别是用于研究免疫缺陷型小鼠,或给同一动物做重复成像的时间顺序实验。
2. 1. 7 结论
肿瘤转移的发病机制包括恶性肿瘤和正常细胞间复杂
的相互作用。采用适当的设计和选择合适的技术, 肿瘤生
长和转移的动物模型可以提供大量信息, 这是组织培养模
型所不能模仿的。如今, 可用的肿瘤模型越来越多, 用于检
测肿瘤发展的新技术也在开发, 选择应用哪个模型需要取
决于假说的验证。G EM 模型的引入提供了直接阐述组织
微环境影响的机会, 也可以阐述特定基因在转移灶发展中
的作用。随着日益发展的新疗法目标, 即组织微环境和肿
瘤脉管系统, 有效的动物模型对于检测转移性疾病的控制
或预防药物的效果非常重要。
( 乔鹏 译, 钦伦秀 审校)
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3 12.2 果蝇和斑马鱼:肿瘤转移的遗传模型
◎ElisaC.Woodhouse, KathleenKell y
长期以来, 科学家用遗传模型, 特别是用小鼠模型, 来
研究肿瘤转移。其他生物体被用于各种生物过程的遗传分
析, 例如 发 育、信 号 转 导 和 细 胞 生 长。近 来,遗 传 顺 从
( g eneticall ytractable ) 的非哺乳动物模型对于肿瘤和转移研
究的重要性越来越明显。果蝇( Droso p hilamelano g aster)
就是一个这样的有机体。
自从20世纪70年代就已经知道在果蝇的特定突变品
系中会产生肿瘤。科学家已经了解这些肿瘤的分子基础,包括在这些品系具体的肿瘤抑制基因突变, 在细胞中产生
的缺陷, 以及这些异常导致在果蝇中产生肿瘤的方式。用
果蝇作为转移模型的最关键优势是能够迅速在体内产生突
变并评估其效果。在这一领域, 从模型的发现到基于发现
的研究均已很成熟。在本章将讨论果蝇模型的几个方面,包括肿瘤抑制基因和人类同源基因、 细胞极性在肿瘤发生
和发展中的作用、 现今应用果蝇理解转移和迁移的方法, 以
及举例说明通过应用每个模型所获得的知识等。
另一个正在发展更有效的遗传研究的肿瘤模型生物是
斑马鱼( Daniorerio)。作为脊椎动物, 斑马鱼具有比果蝇更
加复杂的生物解剖结构, 比无脊椎动物更有利于进一步了
解转移潜在机制。斑马鱼以及现有肿瘤模型的应用方法将
在本章后面加以讨论。果蝇和斑马鱼的遗传模型可以用于
研究转移过程关键步骤中独立的部分, 其可在小鼠模型和
人类肿瘤上得到验证。
2. 2. 1 果蝇肿瘤模型
( 1)果蝇肿瘤抑制基因突变表型
已在果蝇中发现了一旦失活即与癌变相关的肿瘤抑制
基因。在果蝇中大量的肿瘤抑制基因功能丧失可导致增生
性增长, 只有小部分肿瘤抑制基因的功能丧失才会导致形
成真正肿瘤。这些可致成瘤的肿瘤抑制基因与果蝇的癌及
其转移研究才是最相关的。这些基因的突变除了会损伤幼
虫的大脑外, 还可以引起成虫器的分化和生长受阻, 幼虫的
囊表皮细胞将会产生特定的成年结构, 如眼、 腿和触角。这
些致瘤形成的肿瘤抑制基因已被广泛的研究, 包括l g l
( lethalg iantlarvae) [ 1]、 dl g ( discslar g e) [ 2]、 brat ( brain
tumor ) [ 3]和scrib( scrib-ble ) [ 4]。这些基因的突变表型非
常相似, 并且都是在幼虫的后期致死。幼虫发育为过度成
长的成虫器, 其结构混乱、 多层。过度成长的幼虫大脑神经
细胞缺乏分化, 神经母细胞数量增多。
过去数年的研究显示, 这些突变的果蝇肿瘤抑制基因
通过破坏细胞极性, 从而导致幼虫脑中成瘤。有些肿瘤抑
制基因已被证明会扰乱神经母细胞谱系, 导致产生具有转
移潜能的过度自我更新的神经母细胞和肿瘤( 后面将会讨
论到)。神经母细胞肿瘤模型系统的基本生物学原理的理
解促成了我们现在感兴趣的假说: 具有转移能力的、 可自我
更新的肿瘤细胞与具有自我更新能力的普通干细胞具有相
同特性。
( 2)细胞极性与进展中的果蝇肿瘤抑制基因
细胞极性的丧失是肿瘤发生的重要一步。L g l蛋白和
Brat蛋白在保持细胞极性作用和在任何一种蛋白缺失的情
况下观察到肿瘤发生方面的研究, 已经阐明了控制这一过
程的某些分子机制。幼虫神经母细胞通常不对称分裂为两
个子细胞, 即来源于底端的神经节母细胞( GMC) 和一个来
源于顶端的较大的神经母细胞。GMC再次分裂, 产生了两
个终末分化的神经细胞, 而自我更新的神经母细胞继续沿
袭产生一个 GMC和一个神经母细胞( 图2-3)。在果蝇的
神经母细胞中, 不对称分裂是通过将细胞顶部和底部组分
分裂为各自的皮层区域来维持。神经母细胞系依赖于GMC
中神经母细胞基因表达下调, 以及隔离 GMC神经决定子。
L g l被发现与 PAR 复合物的相互作用( Bazooka Par-6
aPKC, inDroso p hila), 用于调节顶部底部细胞极性[ 5, 6]。
L g l和PAR复合蛋白aPKC的控制是通过其相互抑制作用
实现的。定位于顶部的L g l被aPKC磷酸化, 因构象变化导
致其被释放 [ 7], 限制了激活的 L g l到达神经母细胞的底
部[ 5]。激活的L g l蛋白在底部区域可抑制aPKC的活性。
基因数据表明, L g l调节aPKC, 而aPKC通过控制神经细胞
的特定基因和神经元细胞命运决定子, 从而直接促进神经
细胞的自我更新[ 8]。促进神经细胞命运的蛋白质定位在底
部。Miranda 蛋 白[ 9, 10] 和 它 的 装 载 蛋 白、转 录 因 子
Pros p ero[ 11, 13]是定位于基底神经细胞决定子的关键因子。
Brat蛋白通过与 Miranda蛋白联合作为荷重蛋白而定向底
部[ 14]。Pros p ero蛋白定位在底部需要 Brat , 可能是通过稳
定 Miranda蛋白和Pros p ero蛋白相互作用实现的。在缺乏
Brat蛋白功能的突变体中, 底部子细胞表达 Miranda蛋白,41
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org但不表达B r a t和P r o s p e r o蛋白。b r a t突变的 GMC子细胞
保持表达一些神经母细胞特定蛋白, 并且高频率地转变成
为神经母细胞( 图2-3)[ 1 4], 使异常细胞的自我更新以分化
为代价, 这会导致出现与l g l突变体中相似的表型。其他细
胞极性决定子的突变体也可导致果蝇侵袭性肿瘤的发生。
幼虫 Wa i n组织中存在 p i n s 、m i r a n d a、n u m b或 p r o s p e r o
( p r o s ) 基因突变, 在移植中会在远端位点形成继发肿瘤( 即
转移) [ 1 5]。
图2-3 B r a t可阻碍神经母细胞的自我更新并促进 GMC的
分化
注:上 图 所 示:野 生 型 神 经 母 细 胞 分 隔 M i r a n d a、 B r a t和
P r o s p e r o ( P r o s ) 成为GMC。在GMC S中, M i r a n d a分解, B r a t在胞
质中, P r o s在细胞核中, 神经母细胞基因下调。GMC s有丝分裂为
两个神经元。下图所示: 在 b r a t突变体底部, 神经母细胞分隔
M i r a n d a而不分隔B r a t和P r o s成为GMC。GMC保持神经母细胞
基因表达并表现出延迟分化, 有一些最终成为神经元, 还有一些似
乎扩大为增殖的神经母细胞。图中显示b r a t突变体有异常神经母
细胞。单脑叶或b r a t 1 1 b r a t 1 19 6小时后, 在固定前幼虫侧剖面用
神经母细胞标记 M i r a n d a( M i r a)、 D e a d p a n( D p n) 和神经元标记
E l a v染色并进行4小时B r d U脉冲, 评估增殖情况。带尾箭头标注
的是神经母细胞; 三角箭头标注的是GMC[ 1 4]。
( 3)果蝇肿瘤抑制基因的人类同源基因与致癌作用
已证明在人类肿瘤发展过程中也会发生顶部-底部决
定子的分隔。人类同源a P KC和L g l 、 a P KC ζ和 Hu g l -1已
被证明与多种上皮癌有关[ 1 6], Hu g l -1表达水平的下调与
大肠癌、 黑色素瘤的形成和发展有关[ 1 7]。Hu g l -1缺失与
内皮细胞癌的淋巴结转移和预后差也有关[ 1 8]。这些蛋白的
适当定位也似乎是抑制肿瘤发生的关键。在卵巢肿瘤的黏
液和浆液中已发现错误定位的a P KC ζ和 Hu g-1蛋白。在
黏液和浆液性癌中, a P KC ζ和 Hu g l-1在细胞质中, 而
a P KC ζ的顶部特异性则消失。在卵巢癌[ 1 9]和肺癌[ 2 0]中也
发现a P KC ζ表达上调。其他两个人类同源果蝇肿瘤抑制基
因d i s c sl a r g e 和 s c r i b b l e与 结 肠 癌 发 展 有 关。h D l g 和
h S c r i b两种蛋白表达水平的下降, 与细胞极性和组织构造的
损伤有关。以往研究这些蛋白与人类癌症的关联显示, D l i g
和S c r i b b l e蛋白以降解 HP VE 6为目标[ 2 1, 2 2]。最近一项研
究比较全部基因在多种肿瘤细胞系和非致瘤亲本细胞系中
表达, 发现一种已知的在哺乳动物中可以调控果蝇细胞极
性的蛋白, 即 C r u m b s , 其在肿瘤细胞株中显著下调。当小
鼠肾脏上皮细胞中c r u m b s 3基因表达被抑制后, 顶部-底
部极性和接触性抑制生长会被打乱。基因表达的修复可抑
制这些作用, 并且抑制肿瘤细胞株的迁移和转移[ 2 3]。两者
证据表明, 在果蝇中控制两极化、 维持组织的完整性和构
架, 以及抑制转移的机制在哺乳动物肿瘤中是保守的, 如果
控制这些过程可能有助于人类癌症的治疗。
( 4)果蝇肿瘤的转移
已创建可视并在继发位点操纵肿瘤生长的果蝇模型,以便更好地了解肿瘤转移过程中重要分子的基本原理。以
原发瘤转移到远处的肿瘤生长作为参考, 用以分析侵袭、 转
移和定位的特性( 图2-4) 。本质上讲, 存在两种使用果蝇
肿瘤抑制基因的转移模型: 一种方法涉及将肿瘤抑制基因
突变体的组织移植到野生型组织, 第二种办法是原位观察
转移。
( 5)移植转移模型
移植转移模型在初步研究中的应用, 鉴定了l e t h a lg i a n t
l a r v a e基因是肿瘤抑制基因突变体[ 2 5]。随后对方法进行了
修改, 引入了肿瘤细胞标记物β-半乳糖苷酶, 使肿瘤细胞
生长和转移可以定量。该方法的基本操作和原理为: 把从
突变幼虫分离的供体组织腹部注射到野生型成体蝇宿主,培养一段时间, 其间肿瘤生长并经历了转移。成体宿主用
β-半乳糖苷酶活性染色, 在远离注射点处确认肿瘤源性细
胞( 图2-4) 。
利用这种方法发现, 大多数的l g l ( 8 7%) 和b r a t( 8 4%)
脑组织碎片和比例可观的d l g( 2 2%) 脑组织碎片发生了转
移, 还有l g l( 4 3%)和d l g( 5 3%) 的成虫盘肿瘤也发生了转
移。移植后的肿瘤生长动力学分析表明, 源于一小群细胞
的肿瘤仅代表1%~2%的移植肿瘤组织细胞。
使用将标记的果蝇肿瘤组织注射到成体宿主的移植方
法, 可以用于确定组织转移需要的基因[ 2 6]。使用随机元素
P诱变, 分离出破坏了l g l细胞转移的特定突变, 同时发现了
受影响的基因。研究发现, l g l细胞的肿瘤形成和转移需要
s e m a p h o r i n5 c基因。S e m a p h o r i n5 c基因是S e m a p h o r i n家
5 1族成员, 是重要的轴突导向分子[ 27]。另外一个突变a p ontic
基因特别影响转移。a p ontic基因已被证明作为一个转录因
子, 是胚胎发育迁移中所必需的[ 28]。第三个突变激活了
p ointed基因, 一个Ets域转录因子, 是导管细胞迁移及其他
方面发展所必需的[ 29]。与野生型相比, 缩短了注射这些肿
瘤细胞宿主的生存时间。
图2-4 来源于致死巨人症幼体、 脑瘤和discslar g e移植产生
的继发肿瘤, 携带miranda基因突变体克隆的脑碎片
或突变体脑碎片
注:( A) 脑瘤、 头部或胸部继发肿瘤, 全标本包埋。( B) discs
lar g e 、 卵巢继发肿瘤( 箭头), 全标本包埋。( C) discslar g e 、 腿部
继发肿瘤( 箭头), 全标本包埋。( D) 致死巨人症幼体、 头部继发
肿瘤( 箭头), 部分标本。( E) 致死巨人症幼体, 腔内肿瘤( 箭头),部分标本。( F) discslar g e 、 胸部继发肿瘤, 部分标本( A~C的比
例尺为100nm, D~F的为50nm)。( G) 标记GFP及mira zz17的
幼脑碎片, 在植入两周后体积增长了数倍, 一大团植入组织( 绿
色) 在宿主中, 一个较小的定植肿瘤( 黄色箭头) 分布在距离初始
植入位点( 黑色箭头) 较远的位置[ 24, 15]。
由于果蝇宿主有一个开放性循环系统, 细胞有可能在
不跨越组织障碍的情况下从注射部位迁移, 因此, 接受肿瘤
组织移植的宿主可能具有被动和主动迁移细胞的混合。因
此, 对移植转移分析作了进一步修改, 以观察宿主卵巢管中
的微转移来专门研究具有侵袭行为的细胞( 图2-5) [ 30]。
这种方法可以用来显示来源于l g l和brat组织有不同特性
的转移瘤。例如, 卵巢管被l g l肿瘤细胞入侵的频率随着体
内培养时间上升, 然而来源于brat肿瘤的微转移则不会如
此。此外, 在神经细胞标记表达中, 研究者发现, 来源于l g l
......
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心外科
美国纽约州纽约
MarcG.Achen
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
JaiPrakashA g arwal
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
JulioA.A g uirre-Ghiso
西奈山( MountSinai ) 医学院医学系
美国纽约州纽约
CatherineAlix-Panabieres
佩罗尼医院大学医学中心
法国蒙彼利埃
DanielF.Alonso
国立基尔梅斯大学分子肿瘤学实验室
阿根廷布宜诺斯艾利斯
RobinL.Anderson
彼得马克勒母( PeterMacCallum) 肿
瘤中心Trescowthick研究实验室
澳大利亚维多利亚州东墨尔本
RobertH.I.Andtbacka
犹他大学亨斯迈( Huntsman) 肿瘤研
究所外科
美国犹他州盐湖城
WadihAra p
德克萨斯大学 MD Anderson肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
MitchelS.Ber g er
加州大学旧金山分校神经外科
美国加利福尼亚州旧金山
Kimberl yBoelte
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州阿什维尔
AnnF.Chambers
伦敦地区肿瘤计划肿瘤研究实验室
加拿大安大略省伦敦
Nai-Kon gCheun g
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
JaehoCho
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心
美国德克萨斯州达拉斯
HakCho y
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心放
射肿瘤科
美国德克萨斯州达拉斯
RobertE.Coleman
韦斯顿公园医院
英国谢菲尔德
JoshuaCollins
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
Ni g elP.S.Crawford
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤生物学和遗传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
WilliamCruz-Munoz
多伦多大学新宁研究所新宁保健科
学中心分子和细胞生物学研究室
加拿大安大略省多伦多
Ste p haneCuline
巴 黎 第 七 大 学 克 雷 泰 伊 Henri
Mondor医院医学肿瘤部
法国克雷泰伊
JoseEduardoM.Cunha
圣保罗大学医学院胃肠道外科分部
巴西圣保罗
Nanc yE.Davidson
匹兹堡大学肿瘤研究中心
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
CarlaDeGiovanni
博洛尼亚大学实验病理学肿瘤研究部门
意大利博洛尼亚
Keta y unDinshaw
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.orgI r aJ . D u n k e l
纪念斯隆凯特琳( S l o a n - K e t t e r i n g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
S u z a n n eA. E c c l e s
英国 肿 瘤 治 疗 生 物 学 和 转 移 研 究
中心
麦克尔韦恩肿瘤研究实验室
英国萨里萨顿
B e d r i c hL. E c k h a r d t
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
K a t h a r i n aE f f e n b e r g e r
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
P a u lE l v i n
阿斯利康肿瘤生物部
英国柴郡
V i r g i n i aE s p i n a
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
M a n e lE s t e l l e r
加泰罗尼亚肿瘤研究所肿瘤表观遗传
学和生物学项目
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
E d u a r d oF. F a r i a s
西奈山( Mo u n tS i n a i ) 医学院医学系
美国纽约州纽约
M. H o u m a nF e k r a z a d
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
I s a i a hJ . F i d l e r
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤转
移研究中心肿瘤生物学部
美国德克萨斯州休斯敦
B a r b a r aF i n g l e t o n
范德堡大学医学院肿瘤生物学部
美国田纳西州纳什维尔
P a u lB. F i s h e r
弗吉尼亚州立大学医学院分子遗传学
研究所人类分子遗传学系
美国弗吉尼亚州里士满
S a n d r aF o k
澳大利亚显微观察分析研究中心
悉尼大学电子显微镜部
澳大利亚新南威尔士州悉尼
G i u l i oF r a n c i a
多伦多大学新宁研究所新宁保健科
学中心分子和细胞生物学研究室
加拿大安大略省多伦多
D a n i e l aF r e i t a s
S i r i oL i b a n e s医院
巴西圣保罗
J e f f r e yE. G e r s h e n w a l d
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤转
移研究中心肿瘤生物学部
美国德克萨斯州休斯敦
S a r b a n iG h o s h - L a s k a r
塔塔( T a t a ) 纪念医院放射肿瘤科
印度孟买马哈拉施特拉
D a v i dL. G r e e n
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
T i mP. G r e e n
C S L有限公司临床和转化科学部
澳大利亚维多利亚州墨尔本
B r u n i l d eG r i l
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
J o h nH. H e i n z e r l i n g
德克萨斯大学达拉斯西南医学中心放
射肿瘤科
美国德克萨斯州达拉斯
L e eH e l m a n
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
美国马里兰州贝塞斯达
C r i s t i n aH i d a l g o - C a r c e d o
英国伦敦研究所肿瘤研究部肿瘤细胞
生物学实验室
英国伦敦
R o b e r tH r o m a s
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
Y u f a n gHu
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
C l i f f o r dA. Hu d i s
纪念斯隆凯特琳( S l o a n - K e t t e r i n g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
K e n tW. Hu n t e r
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤生物学和遗传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
D a v i dJ a b l o n s
G e r m a n sT r i a siP u j o l医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗民亚自治区巴塞罗那
M a i J o h n s o n
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
R o bJ . J o n e s
英国比特森( B e a t s o n) 实验室肿瘤研
究所肿瘤和应用病理学中心
英国格拉斯哥
2JohannaA.Jo y ce
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心肿瘤生物学和遗传学项目组
美国纽约州纽约
YibinKan g
普林斯顿大学分子生物学系
美国新泽西州普林斯敦
RosandraN.Ka p lan
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学小儿血液肿瘤科
美国纽约州纽约
MichaelKarin
加州大学圣地亚哥分校药学院
美国加利福尼亚州圣地亚哥
TaraKarnezis
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
SimonKar p atkin
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
KathleenKell y
美国国家卫生研究院
美国国家肿瘤研究所肿瘤生物学和遗
传学实验室
美国马里兰州贝塞斯达
Wa y neS.Kendal
渥太华大学放射肿瘤学
渥太华医院地区肿瘤研究中心
加拿大安大略省渥太华
RobertS.Kerbel
多伦多大学分子和细胞生物学研究室
新宁研究所新宁保健科学中心
加拿大安大略省多伦多
ChandKhanna
美国国家卫生研究院国家肿瘤研究所
肿瘤研究中心
美国马里兰州贝塞斯达
SunhwaKim
加州大学圣地亚哥分校药学院
美国加利福尼亚州圣地亚哥
JohnM.Kirkwood
匹兹堡大学医学院黑色素瘤和皮肤癌
研究项目
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
HanakoKoba y ashi
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州纳什维尔
HiroshiKoba y ashi
札幌肿瘤基金会
日本札幌
BorisKobrinsk y
纽约大学医学院医学和血液科
美国纽约州纽约
BrianH.Kushner
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心儿科
美国纽约州纽约
RichardLauer
新墨西哥大学健康科学中心肿瘤中
心内科
美国明尼苏达州阿尔伯克基
P.CharlesLin
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤
中心
美国田纳西州纳什维尔
LanceA.Liotta
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
WenLiu
南伊利诺伊大学医学微生物学, 免疫
学和医学细胞生物学
美国伊利诺伊州斯普林菲尔德
A.Crai gLockhart
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
Pier-Lui g iLollini
博洛尼亚大学血液科肿瘤科
意大利博洛尼亚
AlessandraLuchini
乔治梅森大学分子医学系应用蛋白质
组学和中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
AmaiaLu j ambio
加泰罗尼亚肿瘤研究所肿瘤表观遗传
学和生物学项目组
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
DavidL y den
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
IndranilMallick
塔塔( Tata ) 纪念医院放射肿瘤科
印度马哈拉施特拉孟买
Jean-ClaudeMarshall
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
StevenMason
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心肿瘤生物学和遗传学项目组
美国纽约州纽约
HeatherL.McArthur
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
KosukeMizutani
密歇根大学医学院内科和泌尿科
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
PatrickG.Morris
纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿
3
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org瘤中心医学系
美国纽约州纽约
H a r o l dL. Mo s e s
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤中心
美国田纳西州纳什维尔
T a k a k oE g u c h iN a k a j i m a
日本国家肿瘤中心医院胃肠肿瘤科
日本东京
P a t r i z i aN a n n i
博洛尼亚大学实验病理学肿瘤研究部门
意大利博洛尼亚
D o n a l dF. N e w g r e e n
皇家儿童医院默多克儿科研究所胚胎
学系
澳大利亚维多利亚州墨尔本
F u t o s h iO k a d a
鸟取大学医学院病理生化科
日本米子
K l a u sP a n t e l
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
M a r i a n n aP a p a s p y r i d o n o s
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
R n a t aP a s q u a l i n i
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
J e a n - J a c q u e sP a t a r d
雷恩大学医院泌尿外科
法国雷恩
H e c t o rP e i n a d o
威尔康奈尔医学院儿科及细胞与发育
生物学
美国纽约州纽约
M a r c o sV. P e r i n i
圣保罗大学医学院胃肠道外科分部
巴西圣保罗州圣保罗
Em a n u e lF. P e t r i c o i n
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
J o e lP i c u s
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
K e n n e t hJ . P i e n t a
密歇根大学医学院内科和泌尿科
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
M a r i a e l e n aP i e r o b o n
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
F r e d e r i cP o u l i o t
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( D a v i d
G e f f e n) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
J a n e tE. P r i c e
德克萨斯大学 MD A n d e r s o n肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
B e t h a nP s a i l a
帝国理工学院血液学系
英国伦敦
L u n - X i uQ i n
复旦大学附属中山医院肝癌研究所
中国上海
A l a i nR a v a u d
波尔多大学医学肿瘤学系
法国波尔多
S a b i n eR i e t h d o r f
E p p e n d o r f汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
C a r r i eR i n k e r - S c h a e f f e r
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和P r i t z k e r医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
G. D a v i dR o o d m a n
匹兹堡大学医学院内科血液肿瘤科
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
R a f a e lR o s e l l
G e r m a n sT r i a s iP u j o l医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
E r i kS a h a i
英国伦敦研究所肿瘤细胞生物学实验
室肿瘤研究组
英国伦敦
N e v e e nS a i d
弗吉尼亚大学医学院泌尿外科
美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔
D e v a n a n dS a r k a r
弗吉尼亚州立大学医学院分子遗传学
研究所人类分子遗传学系
美国弗吉尼亚州里士满
R a n d yL. S c h e r e r
范德堡大学医学中心英格拉姆肿瘤中心
美国田纳西州阿什维尔
R a m i nS h a y a n
墨尔本皇家医院路德维希( L u d w i g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
A l e s s a n d r aS i l v e s t r i
乔治梅森大学应用蛋白质组学和分子
医学中心
美国弗吉尼亚州费尔法克斯
G e o r g eW. S l e d g eJ r .
印第安那大学西蒙肿瘤中心
美国印第安纳州印第安纳波利斯
T r a c e yL. S m i t h
4德克萨斯大学 MD Anderson肿瘤中
心泌尿内科
美国德克萨斯州休斯敦
LilianSoon
澳大利亚显微观察分析研究中心
悉尼大学电子显微镜部
澳大利亚悉尼
StevenA.Stacker
墨尔本皇家医院路德维希( Ludwi g)
肿瘤研究所
澳大利亚维多利亚州墨尔本
PatriciaStee g
美国国家卫生研究院女性肿瘤研究所
分子药理研究室
美国马里兰州贝塞斯达
RussellSzmulewitz
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和Pritzker医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
Anthon yTachtsidis
墨尔本大学圣文森特医院外科病区
澳大利亚维多利亚州墨尔本
RussellS.Taichman
密歇根大学牙科学院牙周病学和口腔医学
密歇根大学综合肿瘤中心
美国密歇根州安阿伯
Zhao-YouTan g
复旦大学附属中山医院肝癌研究所
中国上海
AhmadA.Tarhini
匹兹堡大学医学院黑色素瘤和皮肤癌
项目组
美国宾夕法尼亚州匹兹堡
Mi q uelTaron
GermansTriasiPu j ol医院加泰罗尼
亚肿瘤研究所
西班牙加泰罗尼亚自治区巴塞罗那
MatthewC.Tate
加州大学洛杉矶分校神经外科
美国加利福尼亚州洛杉矶
JenniferTa y lor
芝加哥大学医学系血液肿瘤科
肿瘤生物学和Pritzker医学院委员会
美国伊利诺伊州芝加哥
SarahM.Temkin
芝加哥大学医学中心妇产科病区
美国伊利诺伊州芝加哥
DanTheodorescu
弗吉尼亚大学保罗梅隆泌尿肿瘤研究所
泌尿科分子生理学和生物物理部
美国弗吉尼亚州夏洛茨维尔
ErikW.Thom p son
墨尔本大学圣文森特医院外科病区
澳大利亚维多利亚州墨尔本
R.MichaelTuttle
纪念斯隆凯特林( Sloan-Ketterin g) 肿
瘤中心医学系
美国纽约州纽约
AndreaWan g -Gillam
华盛顿大学医学院肿瘤科
美国密苏里州圣路易斯
KounosukeWatabe
南伊利诺伊大学医学微生物学, 免疫
学和医学细胞生物学
美国伊利诺伊州斯普林菲尔德
HarrietWikman
E pp endorf汉堡医学中心实验医学院
肿瘤生物学研究所
德国汉堡
ElizabethD.Williams
蒙纳士医学研究学院莫纳什大学肿瘤
研究中心
澳大利亚维多利亚州墨尔本
ElisaC.Woodhouse
美国国家肿瘤研究所肿瘤生物学和转
移分部( TBMB)
美国马里兰州贝塞斯达
Lil yWu
加州 大 学 洛 杉 矶 分 校 戴 维 ( David
Geffen) 医 学 院 分 子 和 医 学 药 理
学系
美国加利福尼亚州洛杉矶
S.DianeYamada
芝加哥大学医学中心妇产科病区
美国伊利诺伊州芝加哥
YasuhideYamada
日本国家肿瘤中心胃肠肿瘤科医院
日本东京
5
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org由L y den, Welch和 Psaila主编的《 肿瘤转移———生物学基础与治疗》( CancerMetastasis —
Biolo g icBasisandThera p eutics ) 一书, 是当前关于肿瘤转移的一本权威性著作, 本人和钦伦秀教授有幸
应邀在此书撰写肝癌转移一章。鉴于本书的重要, 钦教授决定组织力量翻译成中文以飨我国读者。本
人欣然同意作序, 因为肿瘤转移正是抗癌研究的核心问题。
关于肿瘤转移, 1889年Pa g et提出“ 种子与土壤学说” 以来的百余年, 尽管对肿瘤转移已有更深入
的理解, 但临床问题仍远未解决。当前, 对肿瘤转移已有诸多新的认识, 例如: ①肿瘤转移不是肿瘤的
晚期现象, 肿瘤转移潜能的增强不完全是肿瘤进展过程的克隆筛选, 而起源于原发肿瘤, 即使早期肿瘤
也可能有很强的转移潜能, 因此干预宜早。②肿瘤转移研究不能只针对肿瘤细胞, 而应兼顾微环境, 特
别是免疫炎症微环境, 这是21世纪在肿瘤转移研究中的重大进展, 即“ 种子”( 肿瘤细胞) 不仅需要在合
适的“ 土壤”( 微环境) 才能生长, 而且不同的土壤也可影响“ 种子” 的性能。这样, 抗癌研究的视野将更
广阔, 调控微环境的全身性干预将引起重视。③对肿瘤细胞与转移关系的研究已逐步聚焦到肿瘤干细
胞方面, 从而使目标更为集中,“ 策反” 肿瘤干细胞将是一个重要目标。④肿瘤转移潜能可双向变化, 不
仅可变坏, 也可能变好, 从而给分化诱导( 改邪归正) 带来更多希望。⑤消灭肿瘤疗法可增强残癌转移
潜能也引起关注, 提示干预杀癌疗法的负面问题将有助于提高疗效。
本人以为, 在肿瘤转移这个领域还有大块“ 处女地” 有待开发。相信本书的问世, 将有助开阔思路,为提高临床疗效、 推进有中国特色的肿瘤事业提供参考。
复旦大学肝癌研究所中国工程院院士
2015年3月
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org1经过3年多的努力, 肿瘤转移研究领域的权威专著《 CancerMetastasis— Biolo g icBasisand
Thera p eutics 》 一书的中文译本《 肿瘤转移———生物学基础与治疗》 终于与大家见面了。该书是由David
L y den,Dann yR.Welch和BethanPsaila主编, 来自13个国家的140位临床与基础研究专家参与了编
写, Filder专门为本书写了题为“ 生物学是治疗的基础” 的序。我的老师———汤钊猷院士和本人有幸应
邀为本书撰写肝癌转移一章。这是当前肿瘤转移临床与基础研究领域的一本权威性著作。
转移是肿瘤的最根本恶性特征, 也是肿瘤患者的最主要死亡原因( 90%以上患者死于转移)。转移
是肿瘤细胞与宿主器官微环境相互作用的非常复杂的过程。肿瘤转移研究已有100多年的发展历程,其里程碑事件包括: ①转移假说: 1889年Pa g et提出“ 种子与土壤” 假说; 1929年Ewin g提出了与之不同
的“ 机械理论学说”。两者对立统一, 指导着转移研究与防治。②对转移过程有逐渐深入的认识: 1951
年开创实验病理学研究转移过程; 1959年Bernard等将转移途径区分为淋巴转移和血行转移。③发现
转移的异质性、 提出克隆筛选理论: 20世纪70年代Fidler发现癌细胞的转移异质性、 体内选择增加转
移潜能; 1979年 Nicolson等发现体外筛选可增加转移潜能; 1982年 Talmad g e等发现转移的单克隆细
胞起源; 1976年 Nowell提出癌细胞克隆筛选理论; 20世纪90年代研究确认转移的异质性。④发现转
移的器官特异性: 1889年Pa g et基于大量尸检发现转移不是随机、 随意事件, 提出“ 种子与土壤” 假说;
1984年Tarin等发现器官特异性转移的证据; 20世纪90年代研究确认转移的器官特异性。⑤认识到
宿主因素的重要作用: 20世纪60年代Zeidman等发现宿主因素影响转移; 1976年 Liotta等发现蛋白
酶参与侵袭转移; 20世纪00年代开始针对宿主因素的抗转移治疗。我国肿瘤转移的实验研究始于20
世纪70年代后期。1990年以后肿瘤转移复发的临床与基础研究迅猛发展, 在肿瘤转移模型、 转移机制
与预测、 实验性干预和临床综合防治等方面取得系列原创性成果。相继出版了《 癌的侵袭与转移———
基础与临床》( 高进主编, 1996)、《 肝癌转移复发: 基础与临床》( 汤钊猷主编, 2003) 和《 肿瘤转移机制及其
阻断———癌扩散的基础和临床》( 吴秉铨、 方伟岗主编, 2005) 等专著。
近年来, 由于分子细胞生物学, 特别是基因组和蛋白质组和免疫学等技术的发展, 大大促进了对肿
瘤转移过程的认知和转移防治策略的发展。为了更全面反映转移领域的最新成就与动向, 我们组织力
量将这本国际权威专著翻译成中文, 以飨我国读者。全书包括基础与临床研究两个部分。基础研究从
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org遗传学、 肿瘤细胞生物学特征、 细胞外间质、 微环境与全身因素等多个角度, 系统阐述了肿瘤转移的复
杂过程、 调控机制及其对肿瘤转移防治的潜在临床价值; 特别强调了肿瘤与宿主的遗传与表观遗传学
特征、 细胞休眠与凋亡、 EMT、 器官特异性转移与转移前壁龛、 微环境炎症反应等近年备受关注的研究
领域的进展; 还介绍了肿瘤转移研究的常用模型与工具。临床研究部分系统介绍了1 9种常见肿瘤转移
的诊断与治疗研究现状、 肿瘤转移的诊断与治疗新技术和新策略探索, 特别是蛋白质组学、 C T C和分子
显像等诊断新技术, 以及纳米、 免疫和靶向治疗等抗转移新策略。相信有助于全面了解肿瘤转移的基
础研究现状以及临床诊疗研究的趋势, 对肿瘤转移研究与防治具有指导意义。
值本书面世之际, 首先感谢我的老师汤先生! 是他的鼓励与鞭策, 我们才斗胆启动此项工作, 并得
以完成。其次, 感谢所有参与翻译的研究生! 尽管他们对肿瘤转移的知识与认知尚处于初期阶段, 语
言水平与表达能力也参差不齐, 但他们都尽力准时完成任务, 相信他们在翻译过程中也定会有所收获。
再次要感谢复旦大学出版社与剑桥出版社的通力合作, 我们才有机会获得版权, 并顺利翻译出版。
在本书翻译过程中, 我从中山医院转到华山医院工作, 繁重的临床工作和千头万绪的学科建设与
管理工作, 使得希望有一相对整块时间静心审阅成为奢望; 为了保证翻译的准确与精确, 我尽可能做到
逐字逐句认真校对。即便如此, 由于本人语言翻译和肿瘤转移专业知识水平所限, 难免有错误之处, 望
各位同道多提宝贵意见!
复旦大学附属华山医院外科
复旦大学肿瘤转移研究所
钦伦秀 2 0 1 5年3月
2转移是导致肿瘤患者发病和死亡率高的重要原因。然而, 目前几乎没有特异性靶向转移的有效治
疗手段。新治疗靶点的发现需要进一步研究肿瘤转移相关通路。本书率先全面系统地阐述了肿瘤转
移的相关过程以及转移性肿瘤的临床治疗。本书的前半部分汇集了大量实验性研究论文, 由国际著名
专家总结了目前肿瘤转移领域最前沿的研究成果, 概述了肿瘤转移的细胞和分子通路以及该领域相关
实验技术、 系统和模型。后半部分概述了主要肿瘤的临床相关问题, 尤其是转移相关的临床研究和治
疗, 重点关注了病理生理学研究的新进展以及新兴治疗方法, 同时讨论了未来的研究方向及尚未解决
的临床问题。
DavidL y den是StavrosS.Niarchos荣誉主席和纽约威尔康奈尔医学中心儿科及细胞与发育生物
学的副教授、 纪念斯隆凯特琳( Sloan-Ketterin g) 肿瘤中心儿科神经肿瘤学专家, 以及三家机构( 美国洛
克菲勒大学威尔康奈尔医学院纪念斯隆凯特琳肿瘤中心) 的博士生导师。L y den博士最近成为
Cham p alimaud转移研究中心的研究员, 他获得高松( Takamatsu) 公主讲学奖( 2006年) 和 Leonard
Weill纪念讲学奖( 2007年) 等荣誉和奖励。 2007年, L y den博士由葡萄牙总统席尔瓦亲自授予总统医
疗荣誉奖。
Dann yR.Welch是阿拉巴马大学伯明翰分校病理系的LeonardH.Robinson荣誉教授。Welch博
士还拥有众多组织机构的头衔, 其中包括美国癌症研究协会的项目和教育委员会共同主席, Clinical
andEx p erimentalMetastasis杂志主编, 美国国家卫生研究院肿瘤基因学研究部主席。Welch博士已
出版6本书籍, 并拥有5项专利。
BethanPsaila是伦敦皇家医学院和纽约威尔康奈尔医学院的研究员。Psaila博士获有癌症研究
Fulbri g ht奖学金和Ka yKendall白血病基金会旅行奖学金。
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org1概
述 生物学是治疗的基础
◎IsaiahJ.Fidler , DVM, PhD
原发瘤的诊断确立之后, 当务之急是明确该肿瘤是局限性的还是已经扩散到局部淋巴结和远处器
官。尽管在外科技术、 患者一般护理以及局部和全身疗法等领域均取得进展, 肿瘤患者仍然大多死于
肿瘤转移的进行性生长, 而后者对传统疗法已经耐受。
肿瘤转移过程是高度选择性的, 是由一系列有序的相互联系的步骤组成, 转移细胞必须完成所有
这些步骤才能产生临床转移病灶。在肿瘤细胞的最初转化和生长之后, 肿瘤结节直径超过1mm 时必
须血管化。其后, 胶原酶等一系列酶的表达增强, 导致宿主基质的局部侵袭。在侵袭性细胞穿透淋巴
管或血管后, 它们可在该处生长, 或者以单个细胞或细胞团方式脱离并在循环系统中运送。肿瘤栓子
必须逃避免疫和非免疫性防御以及循环湍流等伤害, 在转移靶器官的毛细血管床内寄宿、 外溢进入器
官实质, 并增殖形成微转移灶。最后, 这些微小转移灶的生长需要形成新生血管和逃逸宿主防御细胞。
寻找肿瘤转移的调控因素始于1889年, 那时Pa g et分析了因癌症死亡的女性患者尸检资料, 发现
转移好发于卵巢, 并且不同原发瘤的骨转移发生率不同。 Pa g et认为转移的器官分布不是随机事件, 提
示只有当特定肿瘤细胞与特异性器官相容时才能发生转移。这些发现与当时盛行的 Virchow理论不
同, 后者认为转移可单纯地用肿瘤细胞栓子在血管床内寄宿来解释。Pa g et的结论是“ 远处器官对于肿
瘤细胞栓子不可能是完全被动或漠不关心的”, 并且提出了经典的“ 种子与土壤” 理论(‘ seed-and-soil
p rinci p le )。1929年, JamesEwin g对Pa g et理论提出了挑战, 提出由血管系统解剖结构决定的纯粹机
械性因素影响转移播散的发生。Ewin g的观点流行了数十年。
20世纪70年代, Fidler的研究表明了转移的选择性特征, Fidler和 Kri p ke报道了肿瘤的生物学异
质性。80年代, Hart和Fidler发现尽管肿瘤细胞可进入所有器官的血管中, 但转移仅仅发生于相容的
器官中, 从而为Pa g et假设提供了明确证据。总之, 这些研究确立3个重要原则: ①肿瘤具有生物学异
质性; ②转移过程是高度选择性的, 已经存在于异质性母瘤中的少量细胞亚群更利于存活和生长; ③转
移性生长的最终结局取决于转移细胞与其侵占的宿主内环境稳定机制间的复杂相互作用。
本书的后面章节对转移过程各个步骤进行了科学而又详尽的分析, 最令人鼓舞的是发现可以在人
体不同系统以及细胞和分子等水平研究这些过程。了解转移的调控机制必须成为肿瘤研究的主要目
标。只有更好地了解转移机制, 才能设计更好的策略来治疗肿瘤转移这一致命过程。简而言之,“ 生物
学是治疗的基础”。
( 钦伦秀 译校)
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录
第一篇 基 础 研 究
1 基础研究概述 3 ……………………………………………………………………………
2 肿瘤转移研究模型与工具 5 ……………………………………………………………
2.1 肿瘤转移的动物模型 5 ………………………………………………………………
2.2 果蝇和斑马鱼: 肿瘤转移的遗传模型 14 …………………………………………
2.3 计算模型 21 ………………………………………………………………………………
2.4 活体显微镜显示肿瘤侵袭转移 32 …………………………………………………
3 基因与遗传学 44 ……………………………………………………………………………
3.1 肿瘤转移促进基因 44 …………………………………………………………………
3.2 肿瘤转移抑制基因 52 …………………………………………………………………
3.3 决定器官特异性转移的间质细胞衍生因子 61 …………………………………
3.4 转移基因: 表观遗传学 68 ……………………………………………………………
3.5 转移潜能的宿主决定因素: 种系变异及其他 77 …………………………………
3.6 老龄化和细胞衰老对肿瘤转移的影响 84 …………………………………………
4 肿瘤细胞的生物学特性 94 ………………………………………………………………
4.1 上皮 - 间质转化的连续过程 94 ………………………………………………………
4.2 细胞的凋亡、 失巢凋亡与衰老 105 …………………………………………………
4.3 转移的低效性和肿瘤休眠 120 ………………………………………………………
5 细胞外间质、 微环境与全身因素 126 …………………………………………………
5.1 在肿瘤转移过程中炎症的作用 126 …………………………………………………
5.2 肿瘤侵袭和转移中的蛋白水解级联反应 135 ……………………………………
5.3 肿瘤侵袭和转移中基质金属蛋白酶的作用 149 …………………………………
1
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org 5. 4 细胞来源的微泡与肿瘤转移 1 5 5 ……………………………………………………………………………………
5. 5 探索肿瘤转移的最初步骤: 转移前壁龛 1 6 2 ………………………………………………………………………
5. 6 生长调控通路对转移的器官选择 1 6 6 ………………………………………………………………………………
5. 7 器官特异性转移的决定因素 1 7 5 ……………………………………………………………………………………
5. 8 肿瘤转移过程中u P A - u P AR系统的功能及表达 1 8 2 …………………………………………………………
5. 9 淋巴管: 肿瘤转移的路径 1 9 4 …………………………………………………………………………………………
第二篇 临 床 研 究
6 临床研究概述 2 1 1 ……………………………………………………………………………………………………………
7 常见类型肿瘤的转移 2 1 2 …………………………………………………………………………………………………
7. 1 肉瘤 2 1 2 ……………………………………………………………………………………………………………………
7. 2 神经母细胞瘤 2 1 9 ………………………………………………………………………………………………………
7. 3 视网膜母细胞瘤 2 3 1 ……………………………………………………………………………………………………
7. 4 原发性脑肿瘤与脑转移瘤 2 2 4 ………………………………………………………………………………………
7. 5 头颈部肿瘤转移 2 4 2 ……………………………………………………………………………………………………
7. 6 转移性皮肤黑色素瘤的治疗策略 2 5 8 ………………………………………………………………………………
7. 7 胃癌转移 2 6 8 ………………………………………………………………………………………………………………
7. 8 胰腺癌转移 2 7 3 …………………………………………………………………………………………………………
7. 9 原发性肝癌转移 2 8 2 ……………………………………………………………………………………………………
7. 1 0 转移性结直肠癌的诊治进展 2 9 1 ……………………………………………………………………………………
7. 1 1 肺癌转移 3 0 1 ……………………………………………………………………………………………………………
7. 1 2 转移性甲状腺癌: 评估与治疗 3 1 2 …………………………………………………………………………………
7. 1 3 转移性肾细胞癌 3 1 6 ……………………………………………………………………………………………………
7. 1 4 膀胱癌转移 3 2 2 …………………………………………………………………………………………………………
7. 1 5 骨髓瘤和淋巴瘤的骨并发症 3 4 2 ……………………………………………………………………………………
7. 1 6 乳腺癌转移 3 4 8 …………………………………………………………………………………………………………
7. 1 7 妇科恶性肿瘤 3 6 0 ………………………………………………………………………………………………………
7. 1 8 前列腺癌转移: 有关生物学与治疗学的思考 3 7 4 ………………………………………………………………
7. 1 9 转移性睾丸癌的生物学与治疗 3 8 1 …………………………………………………………………………………
8 肿瘤转移的诊断新技术 3 8 9 ………………………………………………………………………………………………
8. 1 蛋白质组学在肿瘤转移诊断与个体化治疗中的应用 3 8 9 ………………………………………………………
8. 2 循环和播散肿瘤细胞研究中的关键问题 3 9 7 ………………………………………………………………………
8. 3 淋巴作图及前哨淋巴结活检 4 1 0 ……………………………………………………………………………………
8. 4 分子成像与肿瘤转移 4 2 2 ………………………………………………………………………………………………
29 肿瘤转移的治疗进展 442 …………………………………………………………………………………………………
9.1 恶性肿瘤骨骼健康的保护及骨转移并发症 442 …………………………………………………………………
9.2 血小板和凝血酶在肿瘤转移中的作用 452 …………………………………………………………………………
9.3 纳米技术为肿瘤研究和治疗带来巨大希望 459 …………………………………………………………………
9.4 节律性化疗治疗转移性疾病: 从临床前研究到临床试验 467 …………………………………………………
9.5 免疫治疗 478 ………………………………………………………………………………………………………………
9.6 肿瘤侵袭与转移靶向药物的发现与发展 488 ………………………………………………………………………
9.7 放疗在治疗转移性肿瘤中的作用 497 ………………………………………………………………………………
9.8 转移抑制剂临床试验展望 504 ………………………………………………………………………………………
索引 509 ………………………………………………………………………………………………………………………………
3
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org第一篇
基 础 研 究
1 基础研究概述
2 肿瘤转移研究模型与工具
3 基因与遗传学
4 肿瘤细胞的生物学特性
5 细胞外间质、微环境与全身因素更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org1 基础研究概述
◎ H a r o l dL. M o s e s
自从S t e p h e nP a g e t于1 8 8 9年提出“ 种子与土壤” 理论,越来越多的研究集中在肿瘤细胞从原发灶扩散到继发器官
过程中涉及的一系列事件。正如P a g e t强调的, 除了肿瘤细
胞本身的转移特性之外, 转移靶器官微环境的特性也是影
响肿瘤细胞能否成功播散的关键因素。2 0世纪, 肿瘤转移
研究主要集中于“ 种子” 迁移和侵袭表型相关的遗传和表型
特征。而最近, 大家更关注肿瘤转移微环境中细胞、 细胞外
基质及分泌因子的作用。另外, 尽管传统上认为转移只是
发生于肿瘤晚期, 但现在很多证据表明肿瘤发生过程中很
早就已经开始转移了。本书让我们更好地理解肿瘤播散过
程中的细胞和分子途径, 重点叙述了重要研究进展以及现
代肿瘤转移研究模型和工具。
第2章集中介绍了当前用于肿瘤转移研究的模型与工
具。其中, J a n e tE. P r i c e撰写了肿瘤转移的动物模型。与体
外研究相比, 体内研究有许多优点, 可以在生理状态下进行
多步骤的实时观察。但是, 动物模型的应用也有许多缺陷,比如只有较少的细胞系可以建模; 动物模型常常使用免疫
缺陷性动物, 忽略了肿瘤转移过程中免疫细胞和基质细胞
的重要作用。更好转移模型的发展需要同时使用细胞学和
基因工程模型。E l i s aC. Wo o d h o u s e和 K a t h l e e nK e l l y讨论
了肿瘤转移研究的基因模式生物— — —果蝇和斑马鱼的优
点。这些模型体内可以快速产生突变, 从而可特异性地研
究其对肿瘤转移过程的影响。Wa y n eS. K e n d a l提供了研究
肿瘤转移的替代性方法, 即计算机数学模型也可用于复杂
的生物学系统。这些方法可以预测系统行为、 验证假设、 理
解复杂数据, 提出新的假设。C r i s t i n aH i d a l g o-C a r c e d o和
E r i cS a h a i讨论了活体成像的应用, 活体内高分辨率的成像
系统可以实时、 特异性地观察肿瘤内部的一系列变化过程。
遗传学研究仍是肿瘤研究最关注的焦点, 比较转移性
肿瘤细胞与其原发肿瘤细胞遗传学特征的差异还是一个新
的领域。在第3章, D e v a n a n dS a r k a r和P a u lB. F i s h e r阐述
了肿瘤转移促进基因的相关研究。通过对特异性遗传通路
进行干预, 可望阻断肿瘤转移过程的关键步骤, 包括外溢、在循 环 血 流 中 生 存、血 管 内 渗 和 ( 或)在 新 器 官 生 长。
B r u n i l d eG r i l和同事们讨论了肿瘤转移抑制基因可以在不
影响原发瘤生长的情况下抑制肿瘤的自发转移。高转移潜
能肿瘤的共同特点是很容易适应局部和远处微环境, 从而
有利于其发展。B e d r i c hL. E c k h a r d t和同事们概述了肿瘤转
移进程中基质的作用, 强调肿瘤转移靶器官的倾向性需要
特异性受体-配体相互作用的宿主机制, 利用噬菌体展示
技术发 现 新 的 内 皮 标 记 可 用 于 阻 断 肿 瘤 进 程 和 转 移。
Am a i aL u j a m b i o和 M a n e lE s t e l l a r讨论了表观遗传机制, 包
括DNA低和过度甲基化与异常组蛋白修饰, 并可产生促转
移基因。更复杂的是, m i c r o RNA s也可以通过表观遗传机
制调节, 可以同时调节上百个靶基因。这些研究表明表观
遗传学疗法, 如DNA去甲基化药物和组蛋白去乙酰化酶,可望成为控制和预防肿瘤转移的强有力工具。
宿主因素对肿瘤转移结局有重要影响。N i g e lP. S.
C r a w f o r d和 K e n tW. Hu n t e r强调肿瘤转移过程受宿主种系
变异的影响, 易感基因有利于肿瘤转移。除了肿瘤本身积
累的体细胞突变之外, 肿瘤与生俱来的播散能力也受到宿
主遗传因素的影响。F u t o s h iO k a d a和 H i r o s h iK o b a y a s h i
重点介绍在调节肿瘤发展与转移过程中宿主年龄相关因素
和社会环境因素。
L e o n a r dWe i s s介绍了肿瘤转移低效的概念, 这通常涉
及肿瘤细胞在侵袭和转移过程中进入淋巴和血液循环后的
生存和死亡。在第4章, L i l i a nS o o n和同事们讨论了上皮-
间质转化和间质-上皮转化, 提出具有两个系统特征的杂
交细胞参与转移进程的概念。肿瘤细胞从原发灶脱离常常
会在循环和转移微环境中凋亡、 失巢凋亡、 细胞衰老。We n
L i u和 K o u n o s u k eWa t a b l e重点阐述肿瘤细胞的生存和凋
亡。对肿瘤细胞如何进入淋巴结可以说了解最少, 由于缺
少区分淋巴和血管的分子标记, 使得研究一直停滞不前。
然而, 现在淋巴特异性的分子标记和生长因子已经得到确
认。A n nF. C h a m b e r s囊括了转移效率低下和肿瘤休眠等重
要议题, 认为肿瘤细胞可以共存于一种可存活的状态很多
年, 在某些情况下可进展为迟发性转移, 因此也明确了治疗
休眠期肿瘤的可能性。
1 8 6 3年, R u d o l fV i r c h o w 首次提出炎症可促进肿瘤的
生长等疾病进程。尽管 V i r c h o w很早发现恶性肿瘤组织中
存在白细胞, 但迄今对基质细胞和细胞外基质成分参与转
移进程的作用仍然知之甚少。在第5章, S u n h w aK i m 和
M i c h a e lK a r i n描述了如T o l l样受体和热休克蛋白等外源性
和内源性调节因子对调控肿瘤炎症和免疫反应的作用。
3StevenMason和JohannaA.Jo y ce讨论了在原发瘤部位肿瘤
细胞内渗进入血管或淋巴循环, 以及在继发位点外渗出血
管过程中蛋白酶的作用。除了降解基膜和细胞外基质外,蛋白酶在肿瘤细胞和微环境基质细胞的信号转导中也起着
重要的作用。BarbaraFin g leton特别总结了基质金属蛋白
酶的作用, 它们是蛋白水解酶家族, 在调控细胞生长、 死亡、趋化 作 用 中 起 着 重 要 的 作 用。HectorPeinado、 Bethan
Psaila和DavidL y den讨论了细胞膜来源的微泡在肿瘤细胞
和其他类型细胞间通讯中扮演的角色。首先描述了巨核细
胞和血小板, 目前已知微泡在血凝、 免疫调节、 细胞间通讯
和分子运输中发挥多重作用, 潜在地促进肿瘤的侵袭和转
移。Marianna Pa p as py ridonos 、 David L y den 和 Rosandra
Ka p lan讨论了肿瘤转移前壁龛中一系列细胞和分子事件。
描述了创造一个准许微环境, 使转移肿瘤细胞得以植入和
生长。他们还分析了骨髓来源的祖细胞、 成纤维细胞, 以及
纤连蛋白、 赖氨酰氧化酶和S100蛋白等因子在转移前和转
移壁龛形成中的作用。
原发瘤细胞分泌的因子和颗粒具有局部和全身双重作
用。因此, 转移靶器官最早发生的事件可能甚至早于播散
肿瘤细胞到达靶器官, 这些事件是理解肿瘤转移过程的重
要领域。SuzanneA.Eccles广泛地讨论了可溶性或细胞结
合的生长因子及其受体如何调控靶向转移过程。因为转移
抑制基因一般调控转移过程中的限速步骤, 它们是分子靶
向治疗的靶点。YibinKan g讨论了转移器官的选择性, 强
调肿瘤细胞和微环境的相互作用。JulioA.A g uirre-Ghiso、DanielF.Alonso和EduardoF.Farias讨论了蛋白酶uPA及
uPAR参与组织重塑、 肿瘤细胞扩散和转移过程。Tara
Karnezis和同事们阐释了肿瘤细胞扩散的3个途径, 包括直
接侵袭到周围组织、 血行转移和淋巴结转移。
转移过程的很多方面仍然很神秘。例如, 转移的器官
选择性及其转运机制仍不清楚; 为什么有些肿瘤通过淋巴
系统播散, 而其他肿瘤则通过血行转移等问题还无答案。
肿瘤休眠调控也不甚清楚。细胞外基质的作用及坚固性等
物理特性, 以及炎症细胞参与基质调控也需要进一步探讨。
总之, 肿瘤转移的基础研究已经进入到可喜阶段。利
用本书中描述的科学方法, 促使人们了解和理解长期存在
的科学理论及完全新的理论。通过对转移过程特别环节的
重点关注, 希望能够发展有助于预测、 干预、 治疗转移性肿
瘤的新方法。
( 董琼珠 译, 钦伦秀 审校)
4
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org2 肿瘤转移研究模型与工具
2. 1 肿瘤转移的动物模型
◎J a n e tE. P r i c e
恶性肿瘤细胞的侵袭转移能力是癌症的关键特征之
一[ 1], 转移是大多数被诊断为侵袭性癌患者的主要死亡原
因[ 2]。病理学家早已清楚肿瘤转移不是一个偶然过程, 不
同类型的肿瘤有不同的转移模式并转移到不同的器官[ 3]。
例如, 乳腺癌和肺癌转移器官分布模式的可预测性表明, 远
处转移灶的发展是播散肿瘤细胞与转移位点间相互作用的
结果。这实际上就是S t e p h e nP a g e t在1 8 8 9年提出的“ 种子
与土壤” 假说[ 4]。一个多世纪以后, 科学家们一直在研究不
同类型肿瘤特征转移模式的分子机制。研究基本机制的共
同目标是期望发现预防或控制肿瘤转移途径的新线索。
转移被视为肿瘤最难模拟的表型, 因此采用了体外技
术进行研究。几种组织培养特征被认为是肿瘤转移潜能
的潜在指标, 特别是能侵袭穿过基膜[ 5, 6]并在半固体琼脂
上生长。由于有了三维组织生物反应器, 如利用成骨细胞
或肝细胞, 能够研究转移细胞在骨和肝中的相互作用[ 6-8]。
但是, 这些及其他各种体外实验一般只能预估一个肿瘤细
胞在转移过程众多步骤中的一步, 因此, 动物模型成为分
析肿瘤转移分子机制和评估抗转移方案的标准系统。这
类研究多数应用啮齿类动物, 主要是小鼠( 表2-1) , 原因
包括近亲交配和建立免疫缺陷品系的能力, 体型较小, 便
于饲养( 与较大品系相比) , 以及遗传工程小鼠( G EM) 模型
的发展。
表2-1 肿瘤转移的啮齿类动物模型
细胞系 宿主品系 转移部位 参考文献
小鼠肿瘤
B 1 6黑色素瘤 C 5 7 B L 6 肺、 淋巴结、 脑、 卵巢、 肝 [ 2 5, 2 8]
C T-2 6结肠癌 B AL B c 肝、 肺 [ 2 9, 3 0]
K 1 7 3 5黑色素瘤 C 3H H e N 肺、 淋巴结、 心、 脑 [ 3 1, 3 2]
L e w i s肺癌3 L L C 5 7 B L 6 肺、 肝 [ 3 3, 3 4]
小鼠乳腺癌细胞系6 6, 6 7, 1 6 8, 4 1 0. 4及其衍生系 B AL B c 肺、 肝、 淋巴结、 骨 [ 3 5, 3 6, 9]
大鼠肿瘤
D u n n i n g大鼠前列腺细胞系 C o p e n h a g e n 肺、 淋巴结 [ 3 7, 3 8]
1 3 7 6 2 N F乳腺腺癌 F i s c h e r3 4 4 肺、 淋巴结 [ 3 9, 4 0]
注:一些可移植啮齿类肿瘤细胞系常用于肿瘤转移研究。肿瘤转移发生的部位可能依赖于细胞植入的途径。
把人或动物肿瘤来源的细胞系注入同系或免疫缺陷的
宿主动物体内, 这是大多数癌转移实验研究的基础。人类
和动物肿瘤细胞系的建立通常用于肿瘤转移的研究, 可以
提供可靠的可重复转移数目和分布模式。这些模型可用于
产生肿瘤转移表型的信息, 而这正是体外技术所达不到的。
例如, 通过鉴定基因的表达量, 可以分析不同肿瘤在不同器
官中的转移倾向性[ 9-1 2]。
但是, 可移植肿瘤模型应用中的一个不足是很少细胞
系能够可靠转移, 特别是人肿瘤细胞系。所以从实验动物
模型获得的成果大多源于对少数细胞系的研究, 而这无法
5反映出人类肿瘤的异质性。人类肿瘤细胞系异种移植模型
应用的另一个限制是需要免疫缺陷动物宿主, 缺乏人类细胞
的基质成分以及可能会促进其转移进程的免疫细胞[ 13, 14]。
转基因和遗传工程小鼠肿瘤模型可提供多种替代模
型, 这在一定程度上弥补了移植模型的缺点, 特别是在免疫
构成系统方面。尽管越来越多成熟的基因突变体被导入到
转化细胞或基质细胞中, 导致很可能越来越多的 GEM 被运
用到肿瘤转移研究中, 但并非所有的 GEM 都适用。组织移
植用于研究物种特异性的肿瘤-基质间的相互关系, 以克
服适当的基质相互关系的不足。利用传统移植细胞系和
GEM 模型, 不断设计开发新的肿瘤转移模型, 将会成为研
究肿瘤转移分子机制和检测抗肿瘤转移治疗的临床前模型
的新资源。
2. 1. 1 同源性肿瘤模型
近亲杂交系的啮齿动物已成为大量肿瘤研究的基础。
近交系小鼠的发展和引入是20世纪早期始于美国, 由此产
生了用于研究自发性肿瘤产生和发展定性清楚的品系, 并
充当移植肿瘤受体[ 23, 24]。由近亲杂交的实验鼠肿瘤或由诱
导癌变建立的可移植细胞系已被证明在转移研究中极为有
用。表2-1列出几个被广泛应用于肿瘤转移研究的细胞
系。很多肿瘤转移病理生物学基本原理都是应用这些或
其他定 性 清 楚 的 可 移 植 肿 瘤 细 胞 系 的 实 验 研 究 所 得
到的[ 25, 26, 33, 35]。
转基因GEM 模型的引入拓宽了研究特定基因在肿瘤
起始和发展过程中作用的思路[ 15]。据报道已有模拟不同人
类肿瘤的GEM 模型, 这些模型在有免疫活性的动物中可以
产生肿瘤, 这一特点优于异种移植模型。肿瘤靶向小鼠模
型可能成为未来临床前期筛选治疗新策略的有价值工
具[ 15, 22]。有些( 但不是所有的) GEM 癌症模型显示了稳定
的重复性好的肿瘤转移进展过程[ 16, 17, 41-43]。其中一个著名
例子就是 MMTV-多腺瘤病毒中央 T 抗原( P y Vmt ) 模型。
这个模型的小鼠产生潜伏期相对较短的多病灶乳腺癌, 并
伴随肺和淋巴结的转移[ 44]。此模型已在多项研究中被应
用, 如用于鉴定可以促进或改变肿瘤转移表型的基因[ 45]。
例如, 将 MMTV-P y Vmt鼠与 Rhoc缺陷动物杂交, 证明
Rhoc的表达不是肿瘤形成的必要条件, 却是肿瘤转移所需
要的[ 46]。将 MMTV-P y Vmt鼠与27种不同近亲杂交系鼠
杂交, 鉴定出13种品系, 这些品系的F1代对肿瘤转移负荷
有显著的抑制作用, 证明在这些品系中有肿瘤转移遗传修
饰的存在[ 47]。这导致了Si p a多态性的识别。Si p a是一个
作为转移调节子的信号转导因子[ 48]。
在GEM 模型中引入可诱导的或条件性启动子可以帮
助确定肿瘤进展和转移的机制[ 16]。多西环素( 强力霉素) 诱
导的鼠乳腺肿瘤Wnt转基因模型证明了肿瘤的生长和转移
依赖 Wnt通路的持续信号转导。野生型p 53的一个等位基
因缺失可将肿瘤进展变为 Wnt非依赖型, 并且利于其在没
有多西环素的条件下生长[ 49]。
由于育种过程复杂、 肿瘤潜伏期的过长或多变以及进
展到转移所需的时间明显不同等原因, 不是所有的 GEM 模
型都适合临床前期研究。肿瘤的多发性可能也会限制转基
因鼠在临床前期或肿瘤转移表型研究中的应用, 因为在有
明显转移之前由于原发肿瘤负荷过大, 小鼠有可能需要被
安乐死。克服这个问题的一个方法是将 GEM 肿瘤移植到
同源的非转基因鼠体内, 这可以产生一组年龄相同、 有类似
肿瘤负荷的动物模型。在几种 MMTV来源乳腺癌GEM 模
型中, 移植肿瘤的转移发生率与供体鼠大体一致[ 50]。
与传统小鼠移植肿瘤一样, 肿瘤 GEM 模型的另外一个
缺陷是这些模型通常不能模拟人类相应肿瘤的转移模式。
例如, 小鼠乳腺肿瘤模型通常转移至肺和淋巴结, 罕有报道
转移至其他内脏、 脑或骨等, 而这些是人类乳腺癌的常见转
移位点[ 45, 51]。
2. 1. 2 异种移植模型
许多免疫缺陷品系可供异种移植研究, 其中无胸腺鼠
( 又称“ 裸鼠”) 和重症联合免疫缺陷( SCID) 鼠的应用最为广
泛。另外的突变品系, 例如自然杀伤( NK) 细胞活性降低的
bei g e小鼠, 或缺少成熟B、 T细胞的重组活化基因-2( RAG
-2) 缺陷鼠, 可能与裸鼠和SCID鼠有交叉背景。有些研究
还应用亚致死量X线照射、 用化疗药物处理, 或用唾液酸基
缺乏的GM1抗体消耗 NK 细胞活性来抑制残余的免疫功
能[ 10, 52, 53]。不同品系免疫缺陷鼠体内肿瘤生长和转移的结
果也有差异, 有些( 但不是所有) 研究发现在严重免疫功能
不全的动物中肿瘤生长或转移增强[ 54-57]。显然, 成功利用
免疫缺陷鼠来进行人类异种移植的研究需要有特定的无病
原体屏障设施, 并且应严格遵守动物饲养守则。
对将人类肿瘤注射到免疫缺陷小鼠体内的早期热情受
到某种程度影响, 因为并不是所有的肿瘤样本或细胞系皮
下( sc ) 注射后都能生长, 更不用说转移了[ 58, 59]。经过证明
的可以提高肿瘤接受率和转移率的方法是将细胞注射或移
植入恰当的解剖组织内, 即所谓的原位注射( 原位模型在人
类癌症转移中的应用将在后面部分详细介绍)。人类肿瘤
样本异种移植的成功率也取决于肿瘤类型。据报道, 黑色
素瘤、 肉瘤以及结肠癌样本有相对较高的成功率, 而乳腺癌
和前列腺癌样本成功率不超过10%[ 60]。也就是说, 生长并
在某些 情 况 下 转 移 的 肿 瘤 样 本 确 实 具 有 更 多 侵 袭 性
表型[ 61, 62]。
另外一个可能影响异种移植新鲜肿瘤样本成功率的因
素是, 从样本中分离出的细胞是肿瘤细胞和基质细胞的混
合体, 其中仅小部分细胞在植入免疫缺陷小鼠后有生长能
力。从新鲜肿瘤样本中分离出来的表达公认干细胞标记的
细胞群, 如结肠癌CD133+ 和乳腺癌CD44+CD24- low细胞,6
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org这些筛选出来的细胞群比未筛选的细胞群在免疫缺陷小鼠
中具有更高的成瘤潜能[ 5 2, 5 3]。将从神经胶质瘤和成神经管
细胞瘤中分离的C D 1 3 3+细胞, 分别原位移植入鼠的小脑和
大脑, 通过体内反复移植, 发现这种方法可有效地保留
C D 1 3 3+肿瘤亚群[ 6 3]。
2. 1. 3 调节肿瘤生长和转移的基质相互作用
非原位移植肿瘤模型( 特别是人类肿瘤异种移植) 的一
个不足是其缺乏源于适当组织所产生的肿瘤微环境的基质
成分[ 6 4], 加入活性基质细胞和癌相关成纤维细胞已被用于
增强人类肿瘤细胞系的接受和生长[ 6 5]。将肿瘤细胞与基质
胶( 一种基底膜成分的混合物) 共同注射可以提高肿瘤接受
率并增强肿瘤生长率[ 5 6, 6 6]。加入间质细胞和基质蛋白可能
刺激局部释放出细胞因子和对血管生成有促进作用的因
子, 从而促进肿瘤生长[ 6 7]。骨髓来源的间充质干细胞被募
集到移植肿瘤的基质[ 6 8], 可促进人类异种移植肿瘤的生长
和转移表型。人类乳腺癌S C I D鼠模型中的转移增强依赖
于癌细胞中C C R 5趋化因子受体应答 C C L 5的信号, C C L 5
由共注射的间充质干细胞分泌[ 6 9]。
基质来源的因子对恶性进展的作用可以通过耗尽或者
基因敲除方法除去基质因子的G EM 模型来阐述, 这个策略
用来证明宿主来源的基质金属蛋白酶9( MMP-9) 在胰腺
癌和卵巢癌血管生成和成瘤方面发挥了显著的作用[ 7 0, 7 1]。
将相同数量的癌细胞分别注射入野生型和 MMP-9缺陷型
小鼠中, 导致在缺陷宿主中肿瘤生长减少。
将野生型骨髓过继性转入 MMP-9缺陷型小鼠后, 可
部分逆转受抑制的肿瘤生长, 表明骨髓来源的细胞可影响
肿瘤微环境 [ 7 0]。发现E L-4淋巴瘤和B 1 6黑色素瘤细胞
在缺乏金属蛋白酶组织抑制剂3( T I MP-3) 的鼠中更容易
转移, 而且在发生转移的器官中p r o-MMP-2表达更高,因此认为T I MP-3是转移灶播散的调节因子[ 7 2]。在另外
一个例子中, 将前列腺癌细胞移植入鼠的额骨造成骨质溶
解, MMP-7缺陷型小鼠的这一现象要比野生型鼠减弱一
些。这个研究在 RANKL激活中涉及 MMP-7, 需要破骨
细胞介导的骨再吸收, 并驱使在骨溶性转移中骨受损的“ 恶
性循环” [ 7 3]。G EM 模型, 创造了具有肿瘤和组织微环境改
变的动物, 可以与转基因肿瘤模型或传统肿瘤移植模型相
结合, 很有可能提供对转移病理学更深层次的见解。
2. 1. 4 研究肿瘤-基质相互作用的S C I D-人组织
模型
另外一种用于克服某些人类肿瘤生长和转移率低的问
题, 并可以提供物种特异性组织相互作用模型的方法是, 将
人类靶器官组织植入免疫缺陷小鼠[ 5 5, 7 4]。人类胚胎肺和骨
髓碎片被移植入S C I D鼠, 再将人类小细胞肺癌细胞经静脉
注射给鼠, 发现肿瘤细胞在这些组织中优先定植, 而不再是
鼠的普通肺和骨髓[ 2 0]。将胚胎或成人的骨碎片植入S C I D
鼠, 静脉注射的前列腺癌细胞都可以在其上面定植, 证明转
移灶器官亲嗜性是前列腺癌在人体内播散的好发位点
之一。
为了比较人类黑色素瘤细胞在植入人类皮肤的S C I D
鼠和普通小鼠中的生长状况, 将人类皮肤植入S C I D鼠后,黑色素瘤以其特有的方式生长和侵袭, 并且有些转移到了
远处器官。相反, 相同的细胞在普通小鼠仅形成非侵袭性
肿瘤[ 7 6]。这些模型对研究人类肿瘤细胞在不同的人类组织
微环境中的生存和转移情况是有帮助的。
2. 1. 5 原位移植模型
将肿瘤细胞注射入适当受体动物相同的正常器官或组
织, 一般称作原位移植。这种模型已经成功地用于促进肿
瘤接受和生长率, 并可提高转移率。原位模型用于许多不
同的人类肿瘤, 如表2-2列举的许多例子, 同样也适用于啮
齿类动物肿瘤。原位移植方法的基本原理是, 肿瘤的生长
和发展受到自分泌、 旁分泌和内分泌通路介导的恶性细胞
与其周围宿主组织间相互作用的影响[ 2]。将肿瘤植入原位
和异位位点的比较, 发现前者血管化状态良好或具有组织
学形态特点, 且更容易发生局部淋巴结转移。对于人乳腺
癌和啮齿类动物乳腺肿瘤来说, 合适的移植位点是乳房脂
肪垫。有很多文献阐述脂肪垫对正常、 瘤前和恶性表皮细
胞的生长具有调节作用[ 9 1, 9 2]。有很多例子应用原位模型分
离出更具侵袭性和转移性的人类癌变异体, 并筛选出了转移
亚群, 可用于进一步分析恶性表型和研究临床治疗[ 4 6, 7 9, 8 5]。
表2-2 人类肿瘤生长和转移的原位模型
肿瘤类型 注射部位 转移部位 参考文献
膀胱癌 膀胱壁 淋巴结、 肺 [ 7 7]
乳腺癌 乳房脂肪垫 淋巴结、 肺 [ 7 8, 7 9]
结肠癌 盲肠壁 淋巴结、 肝 [ 8 0, 8 1]
胃癌 胃壁 淋巴结、 肝 [ 8 2]
肺癌 支气管或肺 肺和局部淋巴结播散 [ 8 3, 8 4]
黑色素瘤 真皮 淋巴结、 肺、 脑 [ 7 6, 8 5]
胰腺癌 远端胰腺 肝、 淋巴结 [ 8 6, 3 7]
前列腺癌 前列腺 局部淋巴结 [ 8 8]
肾细胞癌 肾包膜下 肺 [ 8 9]
甲状腺癌 甲状腺 肺、 喉和气管 [ 9 0]
注:人类肿瘤细胞通过不同途径注射到适当器官或部位, 制备
原位移植模型, 以及可发现转移灶的部位。
将从患者肿瘤样本中直接取得或从免疫缺陷小鼠连续
传代肿瘤中取得的肿瘤组织碎片进行原位移植, 称为外科
手术移植( s u r g i c a lo r t h o t o p i ci m p l a n t a t i o n,S O I ) 。由于组
织碎片中的基质结构允许对肿瘤生长和转移至关重要基因
的持续表达, 因此可以对很多不同人类肿瘤转移潜能进行
7保真性复制[ 93]。相反, 当肿瘤细胞与基质分离并在组织培
养中增殖, 那么就会失去肿瘤-基质相互作用, 而且转移促
进基因的表达也会降低甚至沉默。肿瘤-基质相互关系影
响恶性表型的概念也适用于将细胞移植入原位和异位位
点。临床研究和实验研究已报道转移灶在不同器官中的化
疗敏感性不同[ 94, 95]。虽然这可能是肿瘤异质性所致, 但组
织微环境的影响不能排除。有人在体内评估鼠乳腺肿瘤细
胞对不同化疗药物的敏感性, 比较皮下瘤与骨髓、 脾、 肺、 肝
和脑肿瘤细胞的反应。一般来说, 皮下瘤对烷化剂敏感, 而
肝和脑的病变对烷化剂则不那么敏感。在骨髓中生长的细
胞显示对不同药物的不同敏感性, 加入抗血管药物可增强
环磷酰胺杀伤微环境的效果[ 96]。因此, 组织微环境可以影
响转移灶细胞对化疗药物的敏感性, 也可以通过调节肿瘤
细胞的血管生成影响治疗效果。
分子生物学和微量分析技术的发展使研究肿瘤-基质
相互作用的分子基础成为可能。芯片分析被用于比较在体
外和体内( 皮下瘤或原位移植瘤、 颅内肿瘤) 生长的人类胶
质瘤的基因表达谱。在体外或体内皮下瘤生长的两种胶质
瘤细胞显示出不同的基因表达谱, 但是原位生长的肿瘤其
表达谱非常相似, 证明肿瘤表型确实受肿瘤微环境的调
节[ 97]。物种特异性表达芯片的出现, 可在同一样品中分析
人类转移性肿瘤细胞和小鼠基质成分的基因表达, 并且可
以确定促进转移过程的肿瘤和宿主间的相互作用[ 98]。
有些小鼠或人类肿瘤模型, 外科切除原发瘤可给予转
移灶更长的生长时间; 小鼠在发现转移灶之前有可能由于
局部肿瘤进展而死亡[ 79, 85]。这个实验设计适合临床前期研
究检测针对微转移灶的治疗方法[ 99]。但仅限于相对容易切
除原发瘤的模型, 如生长在脂肪垫上的乳腺癌或生长在真
皮层的黑色素瘤, 并不适用于其他原位模型, 如前列腺癌或
肺癌。
很多小鼠模型的不足是, 从原位移植肿瘤的转移模式
并不总是准确地反映其相应人类肿瘤的转移模式。从生长
在适当原发位点的肿瘤转移至骨和脑的现象, 在啮齿类模
型中并不常见, 虽然有报道称原位移植小鼠和人的黑色素
瘤模型可发生脑转移[ 27, 85, 100]。从不同的路径注射肿瘤细胞
悬浮液可以用来使细胞进入不同的器官( 表2-3)。对于这
些注入路径, 转移灶发展最可能的位点是癌细胞被捕获的
第一个毛细血管床, 因此这种途径可以用来研究器官特异
性转移。例如, 注入门静脉或脾的细胞可以向肝转移[ 34, 105]。
原位注射可以模仿原发肿瘤生长和局部侵袭, 以及渗
入淋巴液和血流中, 而经过不同的路径注射肿瘤细胞可以
模仿转移过程的后续步骤。例如, 将肿瘤细胞直接注射到
颈内动脉可以导致实验性脑转移, 与原发癌的生长模式类
同[ 10]。将细胞直接注射入左心室, 可导致全身播散。这个
方法已成功地应用于起始骨和脑转移[ 106-108]。将细胞直接
注射到小鼠的骨, 通常是胫骨和股骨, 作为一个骨微环境中
肿瘤-基质相互作用模型, 可导致日益严重的肿瘤损害症
状。如乳腺癌和肾细胞癌细胞系可以产生明显的骨质溶
解, 而前列腺癌细胞系则产生成骨细胞损伤[ 104, 109]。
表2-3 制备实验肿瘤转移模型的不同肿瘤细胞注射路径
注射途径部位 肿瘤生长的器官或部位 参考文献
颈内动脉 脑 [ 101, 102]
静脉( 尾静脉) 肺, 全身播散 [ 10, 31]
腹腔 腹腔内播散 [ 103]
胫骨或股骨 骨 [ 100, 104]
脾静脉或门静脉 肝 [ 34, 105]
左心室 全身播散, 转移位点包括骨、脑、 肾上腺
[ 106, 107]
2. 1. 6 体内成像
体内成像技术在应用啮齿类动物研究肿瘤转移中具有
显著优势。对于许多已成熟的原位移植模型, 荧光蛋白的
应用可以帮助检测局部肿瘤生长、 血管生成、 侵袭和转
移[ 110]。例如, 应用报告荧光蛋白〔 如绿色荧光蛋白( GFP)〕
稳定转染到移植的肿瘤细胞系中, 可以在各个器官位点上
检测肿瘤和转移灶[ 102, 108, 111]。图2-1为左心室注入细胞
21天后, 检测到表达 GFP的 MDA-MB-435癌细胞在裸
鼠脑中血管周围生长[ 111]。除了植入荧光标记的肿瘤细胞
之外, 表达荧光团的转基因肿瘤或受体鼠中不同类型的正
常细胞都可以提供多光点显微镜成像的肿瘤-基质相互作
用系统, 例如, 有荧光表皮细胞的Tie2-GFP鼠及有荧光巨
噬细胞和粒细胞的c-fms-GFP鼠[ 112]。
图2-1 左心室注射表达 GFP的 MDA-MB-435细胞21
天后, 裸鼠脑中转移细胞在血管周围生长。在处死
小鼠及使用激光共聚焦扫描显微镜对其大脑进行
曝光成像之前1小时, 将罗丹明-白蛋白注射入小
鼠 ( 图来源: IntJCancer , 2007[ 111])。
萤火虫荧光霉素是另一个通过可稳定表达生物发光基
因用于监测移植肿瘤生长和转移的报告蛋白。检测肿瘤的
荧光可用于发现动物中用肉眼不易察觉的转移灶( 图2-
2), 同时监测肿瘤生长和对治疗的反应[ 11, 100, 113]。应用生物
8
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org图2-2 在裸鼠肺、 肾上腺和脑的转移灶中注入表达荧
光霉素的 MDA-MB-4 3 5人类癌细胞, 检测
其生物发光
注:细胞被注射到乳腺脂肪垫, 当肿瘤直径达到1 c m
时被移除。6周后, 在有明显的转移性疾病前注射底物荧
光霉素, 并用X e n o g e nI V I S成像, 证明无创影像学技术的
实用性。
发光可无创检测肿瘤的大小, 提高了如膀胱癌、 前列腺癌和
胰腺癌等多种原位移植模型的精确度和敏感度[ 1 1 4, 1 1 5]。生
物发光报告基因可以与转基因肿瘤模型结合。例如, 将在
前列 腺 表 达 荧 光 霉 素 的 鼠 与 转 基 因 前 列 腺 癌 小 鼠
( TRAMP) 杂交, 通过生物发光来检测肿瘤和转移灶的发
展[ 1 1 6]。报告基因已成功地用于可移植肿瘤系, 但需要稳定
表达株。有报道称, 移植入体内后G F P表达量下调, 这可能
是因为移植的
不稳定或翻译沉默[ 1 0 2, 1 1 7]。具有报告基因的肿瘤移植到具
有免疫活性的鼠中, 可以导致免疫监测及成瘤性和转移潜
能的丧失[ 1 1 8]。这可能依赖于细胞系统、 报告基因结构和鼠
的品系。尽管有很多在具有免疫活性的动物中成功应用报
告基因的报道, 然而在报告基因导入可移植肿瘤细胞系后,其成瘤性和转移能力的保留应得到证实。
不同的成像技术, 如磁共振成像( MR I ) 、 正电子发射 X
线断层显像( P E T) 、 C T和超声波, 这些技术和设备正在越
来越频繁地应用于小型动物[ 1 4]。然而, 这些设备和技术支
持的费用和渠道可能会对其使用产生限制。隔离设施内设
备的实用性也是需要的, 特别是用于研究免疫缺陷型小鼠,或给同一动物做重复成像的时间顺序实验。
2. 1. 7 结论
肿瘤转移的发病机制包括恶性肿瘤和正常细胞间复杂
的相互作用。采用适当的设计和选择合适的技术, 肿瘤生
长和转移的动物模型可以提供大量信息, 这是组织培养模
型所不能模仿的。如今, 可用的肿瘤模型越来越多, 用于检
测肿瘤发展的新技术也在开发, 选择应用哪个模型需要取
决于假说的验证。G EM 模型的引入提供了直接阐述组织
微环境影响的机会, 也可以阐述特定基因在转移灶发展中
的作用。随着日益发展的新疗法目标, 即组织微环境和肿
瘤脉管系统, 有效的动物模型对于检测转移性疾病的控制
或预防药物的效果非常重要。
( 乔鹏 译, 钦伦秀 审校)
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s p e c i m e np r e s e r v e sC D 1 3 3+ t u m o rc e l l si nc l i n i c a l l yr e l e v a n t
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i nn u d e m i c e :i m p l i c a t i o nf o ri m p l a n t a t i o n o f m e t a s t a s e s .
C a n c e rR e s , 1 9 8 6, 4 6: 3 2 9 0.
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( M a t r i g e l ) a n dl a m i n i nc a ne n h a n c et h et u m o r i g e n i c i t ya n dt h e
d r u gr e s i s t a n c eo fs m a l lc e l ll u n gc a n c e rc e l ll i n e s . P r o cN a t l
A c a dS c iU S A, 1 9 9 0, 8 7: 6 6 9 8.
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d e v e l o p m e n t . A n n uR e vP a t h o lM e c hD i s , 2 0 0 6, 1: 1 1 9.
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m i c r o e n v i r o n m e n t . C a n c e rR e s , 2 0 0 7, 6 7: 1 1 6 8 7.
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s t r o m a p r o m o t e b r e a s tc a n c e r m e t a s t a s i s .N a t u r e ,2 0 0 7,4 4 9: 5 5 7.
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m i c e . JN a t lC a n c e rI n s t , 2 0 0 2, 9 4: 1 1 3 4.
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p a n c r e a t i c i np a r a b i o n tn u d em i c e . N e o p l a s i a, 2 0 0 7, 9: 9 7 9.
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d e f i c i e n tm i c ee n g r a f t e d w i t h h u m a na d u l tl u n ga n db o n e .
C a n c e rR e s , 2 0 0 1, 6 1: 2 1 7 7
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M e t a s t a s i sR e v, 2 0 0 7, 2 6: 6 2 3.
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a n a l y z i n gt h em e t a s t a t i cp h e n o t y p eo fb r e a s tc a n c e r . C l i nE x p
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3 12.2 果蝇和斑马鱼:肿瘤转移的遗传模型
◎ElisaC.Woodhouse, KathleenKell y
长期以来, 科学家用遗传模型, 特别是用小鼠模型, 来
研究肿瘤转移。其他生物体被用于各种生物过程的遗传分
析, 例如 发 育、信 号 转 导 和 细 胞 生 长。近 来,遗 传 顺 从
( g eneticall ytractable ) 的非哺乳动物模型对于肿瘤和转移研
究的重要性越来越明显。果蝇( Droso p hilamelano g aster)
就是一个这样的有机体。
自从20世纪70年代就已经知道在果蝇的特定突变品
系中会产生肿瘤。科学家已经了解这些肿瘤的分子基础,包括在这些品系具体的肿瘤抑制基因突变, 在细胞中产生
的缺陷, 以及这些异常导致在果蝇中产生肿瘤的方式。用
果蝇作为转移模型的最关键优势是能够迅速在体内产生突
变并评估其效果。在这一领域, 从模型的发现到基于发现
的研究均已很成熟。在本章将讨论果蝇模型的几个方面,包括肿瘤抑制基因和人类同源基因、 细胞极性在肿瘤发生
和发展中的作用、 现今应用果蝇理解转移和迁移的方法, 以
及举例说明通过应用每个模型所获得的知识等。
另一个正在发展更有效的遗传研究的肿瘤模型生物是
斑马鱼( Daniorerio)。作为脊椎动物, 斑马鱼具有比果蝇更
加复杂的生物解剖结构, 比无脊椎动物更有利于进一步了
解转移潜在机制。斑马鱼以及现有肿瘤模型的应用方法将
在本章后面加以讨论。果蝇和斑马鱼的遗传模型可以用于
研究转移过程关键步骤中独立的部分, 其可在小鼠模型和
人类肿瘤上得到验证。
2. 2. 1 果蝇肿瘤模型
( 1)果蝇肿瘤抑制基因突变表型
已在果蝇中发现了一旦失活即与癌变相关的肿瘤抑制
基因。在果蝇中大量的肿瘤抑制基因功能丧失可导致增生
性增长, 只有小部分肿瘤抑制基因的功能丧失才会导致形
成真正肿瘤。这些可致成瘤的肿瘤抑制基因与果蝇的癌及
其转移研究才是最相关的。这些基因的突变除了会损伤幼
虫的大脑外, 还可以引起成虫器的分化和生长受阻, 幼虫的
囊表皮细胞将会产生特定的成年结构, 如眼、 腿和触角。这
些致瘤形成的肿瘤抑制基因已被广泛的研究, 包括l g l
( lethalg iantlarvae) [ 1]、 dl g ( discslar g e) [ 2]、 brat ( brain
tumor ) [ 3]和scrib( scrib-ble ) [ 4]。这些基因的突变表型非
常相似, 并且都是在幼虫的后期致死。幼虫发育为过度成
长的成虫器, 其结构混乱、 多层。过度成长的幼虫大脑神经
细胞缺乏分化, 神经母细胞数量增多。
过去数年的研究显示, 这些突变的果蝇肿瘤抑制基因
通过破坏细胞极性, 从而导致幼虫脑中成瘤。有些肿瘤抑
制基因已被证明会扰乱神经母细胞谱系, 导致产生具有转
移潜能的过度自我更新的神经母细胞和肿瘤( 后面将会讨
论到)。神经母细胞肿瘤模型系统的基本生物学原理的理
解促成了我们现在感兴趣的假说: 具有转移能力的、 可自我
更新的肿瘤细胞与具有自我更新能力的普通干细胞具有相
同特性。
( 2)细胞极性与进展中的果蝇肿瘤抑制基因
细胞极性的丧失是肿瘤发生的重要一步。L g l蛋白和
Brat蛋白在保持细胞极性作用和在任何一种蛋白缺失的情
况下观察到肿瘤发生方面的研究, 已经阐明了控制这一过
程的某些分子机制。幼虫神经母细胞通常不对称分裂为两
个子细胞, 即来源于底端的神经节母细胞( GMC) 和一个来
源于顶端的较大的神经母细胞。GMC再次分裂, 产生了两
个终末分化的神经细胞, 而自我更新的神经母细胞继续沿
袭产生一个 GMC和一个神经母细胞( 图2-3)。在果蝇的
神经母细胞中, 不对称分裂是通过将细胞顶部和底部组分
分裂为各自的皮层区域来维持。神经母细胞系依赖于GMC
中神经母细胞基因表达下调, 以及隔离 GMC神经决定子。
L g l被发现与 PAR 复合物的相互作用( Bazooka Par-6
aPKC, inDroso p hila), 用于调节顶部底部细胞极性[ 5, 6]。
L g l和PAR复合蛋白aPKC的控制是通过其相互抑制作用
实现的。定位于顶部的L g l被aPKC磷酸化, 因构象变化导
致其被释放 [ 7], 限制了激活的 L g l到达神经母细胞的底
部[ 5]。激活的L g l蛋白在底部区域可抑制aPKC的活性。
基因数据表明, L g l调节aPKC, 而aPKC通过控制神经细胞
的特定基因和神经元细胞命运决定子, 从而直接促进神经
细胞的自我更新[ 8]。促进神经细胞命运的蛋白质定位在底
部。Miranda 蛋 白[ 9, 10] 和 它 的 装 载 蛋 白、转 录 因 子
Pros p ero[ 11, 13]是定位于基底神经细胞决定子的关键因子。
Brat蛋白通过与 Miranda蛋白联合作为荷重蛋白而定向底
部[ 14]。Pros p ero蛋白定位在底部需要 Brat , 可能是通过稳
定 Miranda蛋白和Pros p ero蛋白相互作用实现的。在缺乏
Brat蛋白功能的突变体中, 底部子细胞表达 Miranda蛋白,41
更多免费电子书搜索「雅书」 https:yabook.org但不表达B r a t和P r o s p e r o蛋白。b r a t突变的 GMC子细胞
保持表达一些神经母细胞特定蛋白, 并且高频率地转变成
为神经母细胞( 图2-3)[ 1 4], 使异常细胞的自我更新以分化
为代价, 这会导致出现与l g l突变体中相似的表型。其他细
胞极性决定子的突变体也可导致果蝇侵袭性肿瘤的发生。
幼虫 Wa i n组织中存在 p i n s 、m i r a n d a、n u m b或 p r o s p e r o
( p r o s ) 基因突变, 在移植中会在远端位点形成继发肿瘤( 即
转移) [ 1 5]。
图2-3 B r a t可阻碍神经母细胞的自我更新并促进 GMC的
分化
注:上 图 所 示:野 生 型 神 经 母 细 胞 分 隔 M i r a n d a、 B r a t和
P r o s p e r o ( P r o s ) 成为GMC。在GMC S中, M i r a n d a分解, B r a t在胞
质中, P r o s在细胞核中, 神经母细胞基因下调。GMC s有丝分裂为
两个神经元。下图所示: 在 b r a t突变体底部, 神经母细胞分隔
M i r a n d a而不分隔B r a t和P r o s成为GMC。GMC保持神经母细胞
基因表达并表现出延迟分化, 有一些最终成为神经元, 还有一些似
乎扩大为增殖的神经母细胞。图中显示b r a t突变体有异常神经母
细胞。单脑叶或b r a t 1 1 b r a t 1 19 6小时后, 在固定前幼虫侧剖面用
神经母细胞标记 M i r a n d a( M i r a)、 D e a d p a n( D p n) 和神经元标记
E l a v染色并进行4小时B r d U脉冲, 评估增殖情况。带尾箭头标注
的是神经母细胞; 三角箭头标注的是GMC[ 1 4]。
( 3)果蝇肿瘤抑制基因的人类同源基因与致癌作用
已证明在人类肿瘤发展过程中也会发生顶部-底部决
定子的分隔。人类同源a P KC和L g l 、 a P KC ζ和 Hu g l -1已
被证明与多种上皮癌有关[ 1 6], Hu g l -1表达水平的下调与
大肠癌、 黑色素瘤的形成和发展有关[ 1 7]。Hu g l -1缺失与
内皮细胞癌的淋巴结转移和预后差也有关[ 1 8]。这些蛋白的
适当定位也似乎是抑制肿瘤发生的关键。在卵巢肿瘤的黏
液和浆液中已发现错误定位的a P KC ζ和 Hu g-1蛋白。在
黏液和浆液性癌中, a P KC ζ和 Hu g l-1在细胞质中, 而
a P KC ζ的顶部特异性则消失。在卵巢癌[ 1 9]和肺癌[ 2 0]中也
发现a P KC ζ表达上调。其他两个人类同源果蝇肿瘤抑制基
因d i s c sl a r g e 和 s c r i b b l e与 结 肠 癌 发 展 有 关。h D l g 和
h S c r i b两种蛋白表达水平的下降, 与细胞极性和组织构造的
损伤有关。以往研究这些蛋白与人类癌症的关联显示, D l i g
和S c r i b b l e蛋白以降解 HP VE 6为目标[ 2 1, 2 2]。最近一项研
究比较全部基因在多种肿瘤细胞系和非致瘤亲本细胞系中
表达, 发现一种已知的在哺乳动物中可以调控果蝇细胞极
性的蛋白, 即 C r u m b s , 其在肿瘤细胞株中显著下调。当小
鼠肾脏上皮细胞中c r u m b s 3基因表达被抑制后, 顶部-底
部极性和接触性抑制生长会被打乱。基因表达的修复可抑
制这些作用, 并且抑制肿瘤细胞株的迁移和转移[ 2 3]。两者
证据表明, 在果蝇中控制两极化、 维持组织的完整性和构
架, 以及抑制转移的机制在哺乳动物肿瘤中是保守的, 如果
控制这些过程可能有助于人类癌症的治疗。
( 4)果蝇肿瘤的转移
已创建可视并在继发位点操纵肿瘤生长的果蝇模型,以便更好地了解肿瘤转移过程中重要分子的基本原理。以
原发瘤转移到远处的肿瘤生长作为参考, 用以分析侵袭、 转
移和定位的特性( 图2-4) 。本质上讲, 存在两种使用果蝇
肿瘤抑制基因的转移模型: 一种方法涉及将肿瘤抑制基因
突变体的组织移植到野生型组织, 第二种办法是原位观察
转移。
( 5)移植转移模型
移植转移模型在初步研究中的应用, 鉴定了l e t h a lg i a n t
l a r v a e基因是肿瘤抑制基因突变体[ 2 5]。随后对方法进行了
修改, 引入了肿瘤细胞标记物β-半乳糖苷酶, 使肿瘤细胞
生长和转移可以定量。该方法的基本操作和原理为: 把从
突变幼虫分离的供体组织腹部注射到野生型成体蝇宿主,培养一段时间, 其间肿瘤生长并经历了转移。成体宿主用
β-半乳糖苷酶活性染色, 在远离注射点处确认肿瘤源性细
胞( 图2-4) 。
利用这种方法发现, 大多数的l g l ( 8 7%) 和b r a t( 8 4%)
脑组织碎片和比例可观的d l g( 2 2%) 脑组织碎片发生了转
移, 还有l g l( 4 3%)和d l g( 5 3%) 的成虫盘肿瘤也发生了转
移。移植后的肿瘤生长动力学分析表明, 源于一小群细胞
的肿瘤仅代表1%~2%的移植肿瘤组织细胞。
使用将标记的果蝇肿瘤组织注射到成体宿主的移植方
法, 可以用于确定组织转移需要的基因[ 2 6]。使用随机元素
P诱变, 分离出破坏了l g l细胞转移的特定突变, 同时发现了
受影响的基因。研究发现, l g l细胞的肿瘤形成和转移需要
s e m a p h o r i n5 c基因。S e m a p h o r i n5 c基因是S e m a p h o r i n家
5 1族成员, 是重要的轴突导向分子[ 27]。另外一个突变a p ontic
基因特别影响转移。a p ontic基因已被证明作为一个转录因
子, 是胚胎发育迁移中所必需的[ 28]。第三个突变激活了
p ointed基因, 一个Ets域转录因子, 是导管细胞迁移及其他
方面发展所必需的[ 29]。与野生型相比, 缩短了注射这些肿
瘤细胞宿主的生存时间。
图2-4 来源于致死巨人症幼体、 脑瘤和discslar g e移植产生
的继发肿瘤, 携带miranda基因突变体克隆的脑碎片
或突变体脑碎片
注:( A) 脑瘤、 头部或胸部继发肿瘤, 全标本包埋。( B) discs
lar g e 、 卵巢继发肿瘤( 箭头), 全标本包埋。( C) discslar g e 、 腿部
继发肿瘤( 箭头), 全标本包埋。( D) 致死巨人症幼体、 头部继发
肿瘤( 箭头), 部分标本。( E) 致死巨人症幼体, 腔内肿瘤( 箭头),部分标本。( F) discslar g e 、 胸部继发肿瘤, 部分标本( A~C的比
例尺为100nm, D~F的为50nm)。( G) 标记GFP及mira zz17的
幼脑碎片, 在植入两周后体积增长了数倍, 一大团植入组织( 绿
色) 在宿主中, 一个较小的定植肿瘤( 黄色箭头) 分布在距离初始
植入位点( 黑色箭头) 较远的位置[ 24, 15]。
由于果蝇宿主有一个开放性循环系统, 细胞有可能在
不跨越组织障碍的情况下从注射部位迁移, 因此, 接受肿瘤
组织移植的宿主可能具有被动和主动迁移细胞的混合。因
此, 对移植转移分析作了进一步修改, 以观察宿主卵巢管中
的微转移来专门研究具有侵袭行为的细胞( 图2-5) [ 30]。
这种方法可以用来显示来源于l g l和brat组织有不同特性
的转移瘤。例如, 卵巢管被l g l肿瘤细胞入侵的频率随着体
内培养时间上升, 然而来源于brat肿瘤的微转移则不会如
此。此外, 在神经细胞标记表达中, 研究者发现, 来源于l g l
......
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