台北榮繌教研部 李光申醫師

陽明大學微生物及免疫學研究所 林奇宏教授
本文出自癌症新探39期

慈濟醫院台北分院 常佑康醫師 | 2009 元月 15

正常個體的組織中存在著所謂的幹細胞,負責分裂出構成組織的前趨細胞,前趨細胞再進一步形成型態各異的成熟細胞,以執行組織的各項功能。幹細胞、前趨細胞、成熟細胞具有一定的分化順序。幹細胞與其他細胞不同之處,在於幹細胞具有「自我更新」的能力,在細胞分裂之後的子細胞至少有一個與原本的幹細胞相同,因此可以長時間存在於組織之中;其次,在組織受傷或是生理功能需要時,幹細胞可以大量分裂成型態與功能各異的成熟細胞,以應付個體的需要。

癌細胞的特性與正常幹細胞有許多相通之處,如從血液轉移至其他器官的癌細胞可以長出新的腫瘤(自我更新)、腫瘤中的癌細胞彼此分化程度不同、以及同樣具有分裂出大量細胞的潛力。將癌細胞種在洋菜膠中或打入老鼠體內時,只有一小群的癌細胞會形成細胞群落或腫瘤,其他大部分的細胞則無此能力。這一小群的癌細胞具有類似幹細胞的能力,負責分裂出腫瘤中其他的細胞,因此被稱為腫瘤幹細胞。數年之前,血液腫瘤(急性骨髓性白血病)的腫瘤幹細胞首先被發現,接著在乳癌及惡性腦瘤中也被找到。在動物實驗中,原本要在老鼠體內形成腫瘤,通常需要打入數十萬至百萬個腫瘤細胞,但只要打入數百個腫瘤幹細胞就可以形成和原先腫瘤一樣的腫瘤。科學家們發現,這些腫瘤幹細胞會在新形成的腫瘤中維持一定的比例,同時分裂出其他不具幹細胞能力的腫瘤細胞,亦即具有幹細胞的自我更新、分化能力及分裂出大量細胞的潛力。

發現腫瘤幹細胞對癌症的了解有巨大的影響。首先,腫瘤之中除了腫瘤細胞外,常混雜著免疫細胞、間質細胞及血管細胞等非腫瘤細胞,而腫瘤細胞的分化程度及外形也各不相同。傳統上認為腫瘤細胞間的差異來自於腫瘤內的環境差異以及基因體的不穩定性,以致腫瘤細胞在細胞分裂之後無法維持穩定的基因及型態。現在腫瘤幹細胞理論恰可解釋此一現象:腫瘤幹細胞分裂出型態與功能各異的腫瘤細胞,和其他的非腫瘤細胞共同組成一個腫瘤。

腫瘤幹細胞的來源細胞為何?急性骨髓性白血病與惡性腦瘤的腫瘤幹細胞在細胞膜上表現出和正常幹細胞同樣的分子標記,因此腫瘤幹細胞可能就是由正常幹細胞變成癌細胞而來;另一方面,慢性骨髓性白血病的腫瘤幹細胞則是由前趨細胞重新獲得幹細胞的自我更新與分化能力而來。科學家也在胰臟癌及攝護腺癌中找到由成熟的已分化細胞,重新獲得幹細胞能力的證據。依目前的證據來看,幹細胞、前趨細胞及已分化細胞皆有可能成為腫瘤幹細胞。

在接受化學治療一段時間的癌症病人,常可發現腫瘤細胞對化學治療藥物產生抗藥性,使化學治療失效。傳統上認為腫瘤之中有一小群細胞天生對化療藥物治療具有抗藥性,雖然化學治療剛開始時殺死了大多數不具抗藥性的腫瘤細胞,具抗藥性的腫瘤細胞在腫瘤縮小之後,隨即產生復發的腫瘤。最近科學家們發現,腫瘤幹細胞和正常幹細胞一樣,天生具有抗藥性,因此不會被化療藥物殺死,而且在其他不具抗藥性的細胞被殺死後,分裂製造出復發的腫瘤。最近科學家們還發現,惡性腦瘤的腫瘤幹細胞也較不易被放射治療所殺死,因此腫瘤幹細胞應該是造成化學治療及放射治療失敗的重要原因之一。

惡性腫瘤在經由血液轉移至淋巴或其他器官之後,通常會保有大部分原發腫瘤的特性;然而傳統理論認為轉移出去的腫瘤細胞必須侵入血管或淋巴,克服環境上的差異,逃避免疫系統的攻擊,形成新生血管等等,才能成功地形成轉移腫瘤,因此腫瘤中具有特定能力的細胞才會形成轉移。最近科學家發現乳癌患者的骨骼轉移病灶中,約60%的腫瘤細胞具有乳癌腫瘤幹細胞的表面抗原。因此我們可以推論,由於腫瘤幹細胞才有能力在轉移的病灶中形成腫瘤,因此轉移腫瘤會保有原發腫瘤的特性。

由以上的發現可知,腫瘤幹細胞的理論補足了傳統理論的許多不足之處。治療惡性腫瘤時,必須殺死或抑制腫瘤幹細胞,才有機會治癒腫瘤;若是治療只殺死了一般的腫瘤細胞,腫瘤幹細胞將造成腫瘤復發。傳統的化學治療及放射治療,一方面可能對腫瘤幹細胞效果不好,另一方面雖然可以殺死一般腫瘤細胞,卻也影響了正常幹細胞,造成許多的治療副作用。科學家們如果對腫瘤幹細胞與正常幹細胞有更多的了解,將可望找出足以殺死腫瘤幹細胞,又不傷害正常幹細胞的治療方式,使我們更接近治癒癌症的理想!因此腫瘤幹細胞的研究的確值得我們投入更多的資源與重視。

資料來源:台灣癌症防治網http://cisc.twbbs.org/lifetype/index.php?op=ViewArticle&articleId=1535&blogId=1

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