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胶质瘤癌症干细胞的细胞周期动态
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癌症干细胞(CSC)具有许多传统上与正常干细胞相关的定义特征。正常的多能成体干细胞具有关键特征,包括高自我更新能力和分化成它们所在组织中的特化细胞的能力。从历史上看,这些细胞被认为在体内很少分裂以保护其种群;然而,分裂率高度依赖于外部环境的组织类型和外部线索(发育或压力/损伤相关)。当提示补充时,成体干细胞可以对称或不对称分裂。数学模型支持对称划分可能发生以响应累积DNA损伤以保护成体干细胞群,并且CSC有利于对称而非不对称分裂以促进肿瘤生长。最终,这些决定取决于核心细胞周期机制,CSC如何改变细胞周期以控制这种平衡是一个活跃的研究领域。
细胞周期是一个主要的调节网络,参与细胞的生长和分裂,生物发育和某些疾病,如癌症。细胞周期可以分为四个不同的阶段,称为G1(间隙1),S(合成),G2(间隙2)和M(有丝分裂)。从一个细胞周期阶段到另一个细胞周期阶段的进展由许多蛋白质调节,最值得注意的是,细胞周期蛋白依赖性激酶(CDKs)及其细胞周期蛋白伴侣。细胞也可以退出细胞周期并驻留在G0期。细胞在不利条件下进入该阶段,或者为了在长时间内保持完整性和功能。G0阶段可以从G1阶段进入,其中信息是从外部环境以及内部问题处理的。细胞可以重新进入细胞周期的G0阶段称为静止状态。成体组织干细胞,包括那些存在于大脑中的干细胞,在静止状态下被发现,直到它们被响应于组织损伤等线索而被激活。G1和G0阶段之间的平衡负责维持健康的干细胞库,同时允许在必要时发生谱系承诺。未能维持这种平衡与肿瘤发生有关。在癌症中,能够无限期地将细胞周期退出到静止状态的细胞群的影响令人震惊,并且包括在严峻的环境条件下生存并抵抗细胞毒性药物的能力。然而,重要的是要注意,由于缺少外部环境,体内这些细胞群的细胞周期动态很可能不会反映它们的体外动力学。大脑含有成人组织干细胞,被称为神经干细胞(NSCs)与胶质母细胞瘤(GBM)中最常见形式的脑肿瘤中的CSC群体有很多相似之处,被称为脑肿瘤干细胞(BTSCs)。GBM包含一群静止细胞,这有助于它们的侵略性。然而,该群体的细胞周期动态仍然相对较差。正常NSCs和GBMCSC群体表达特征性细胞表面蛋白,可用于鉴定和分选这些细胞群以研究或富集它们。其中一种标记物CD133分离出具有重新表达肿瘤能力的GBMCSC群体,这些细胞的存在与临床预后不良的患者相关。其他标志物已用于研究,分离和富集GBMCSCs,包括CD15(也称为SSEA-1[阶段特异性胚胎抗原1]),CD44和ATP结合盒(ABC)多药转运蛋白,有助于化疗耐药和药物外排能力。这些GBMCSC标记中的任何一个是否与体内细胞静止相关,或者体外增殖能力是否尚未最终确定,并且可能揭示有关侵袭性的信息。选择CSC人群。
分析细胞周期动力学的最基本方法之一是测量细胞DNA含量。该方法公开了细胞是否处于G0/G1(2n),S(2n~4n)或G2/M(4n)。许多荧光染料很容易用于标记DNA含量。常见的荧光DNA染料包括DAPI,Hoechst33342和碘化丙啶(PI)等。不同的技术各有利弊,根据实验,一种技术可能比其他技术更有优势。Hoechst33342与DNA的小沟结合,特别是与富含腺嘌呤-胸腺嘧啶的区域结合,并且当与dsDNA结合时会发出荧光。此外,与上面列出的对应物相比,Hoechst33342具有膜渗透性,能够对活细胞进行染色。本章描述了使用各种已鉴定的CSC标记和DNA染料Hoechst33342揭示GBMCSC群体中细胞周期模式的方案.CD133,CD15和CD44与Hoechst33342联合使用将有助于揭示体外不同的胶质瘤CSC群体,在已建立的GBM细胞系和原发的患者衍生的GBM肿瘤细胞系中,并允许对细胞周期谱进行比较分析。
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胶质瘤是颅内最常见的恶性肿瘤,发病率占颅内原发性肿瘤的50%,居第1位,多见于成人,好发部位以额叶、颞叶、顶叶居多。胶质瘤患者男性发病率高于女性,发病年龄以成人多见,30~40岁为发病高峰年龄。不同病理类型的胶质瘤各有其高发年龄,室管膜瘤的高发年龄在10岁以前,星形细胞瘤多见于中年人,老年人以胶质母细胞瘤多见。 |
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