HIF-1α及其调节的Notch信号途径对胶质瘤干细胞内皮转分化影响的实验研究

肿瘤抗血管治疗并未取得预期效果，因此急需寻找高效的血管靶位来完善肿瘤的抗血管治疗。HIF-1α是低氧诱导细胞所产生的一种核转录因子，HIF-1α参与细胞的增殖、分化和血管形成。Notch信号控制着细胞分化、细胞命运决定。基于HIF-1α和Notch信号的上述特点，缺氧条件培养肿瘤干细胞并检测 HIF- 1α的表达和VEGF释放，来证明单纯的VEGF增加并不能促使其自身向内皮方向分化；利用RNAi沉默内皮细胞的HIF- 1α，并将这种内皮细胞与肿瘤干细胞在添加了VEGF的无血清培养基中共同培养，以此证明HIF-1通过抑制Notch信号分子的表达而解除对胶质瘤干细胞分化的控制，从而促使胶质瘤干细胞的内皮转分化和形成血管。同时将Notch受体胞内段NICD沉默的胶质瘤干细胞接种于裸鼠皮下形成移植瘤，从而获得移植瘤中血流量、血管密度、干细胞的数量，进一步说明Notch信号参与内皮转分化和血管形成。

背景与方向 肿瘤抗血管治疗并未取得预期效果，因此急需寻找高效的血管靶位来完善肿瘤的抗血管治疗。HIF-1α是低氧诱导细胞产生的核转录因子，HIF-1α参与细胞增殖、分化和血管形成。Notch 信号控制着细胞分化、细胞命运决定。因此，本课题将HIF-1和Notch信号与肿瘤干细胞的内皮转分化联系起来，研究HIF-1能否通过调控Notch信号来促进肿瘤干细胞的内皮转分化，为证明肿瘤干细胞可能直接参与肿瘤血管形成以及为肿瘤抗血管治疗靶标药物开发提供坚实理论基础。研究内容 分离、培养胶质瘤干细胞（GSCs）。(2)构建 HIF-1αshRNA质粒并转染至人脐静脉内皮细胞（hUVECs），同时鉴定。(3)GSCs与HIF-1αshRNA的hUVECs共同培养后，检测GSCs中CD31、CD34、vWF、Hey和Hes的表达和管腔形成能力。结果 无血清培养U87细胞72h后可见悬浮生长的细胞球。荧光染色发现：细胞球呈明显CD133和Nestin表达，但GFAP未见荧光。分离所得的GSCs经流式细胞仪检测发现：CD133+ Nestin+细胞可达73.8%，但在对照组中仅为5.26%。hUVECs转染HIF-1α shRNA（shHIF-1α）质粒72h后，转染空质粒及HIF-1α质粒的平均转染效率为约75.3%；4周后RT-PCR和western blots检测在转染shHIF-1α质粒组有弱的HIF-lα 表达，而对照组可见明显HIF-lα表达。内皮细胞特定蛋白和Notch信号下游靶基因研究结果显示：与shHIF-1α hUVECs共培养GSCs明显表达CD31、CD34和vWF，未见Hey和Hes明显表达；而与空质粒hUVECs和未转染hUVECs共培养的GSCs却未见CD31、CD34和vWF，但Hey和Hes有明显表达。Matrigel结果显示：与shHIF-1α hUVECs共培养的GSCs可以形成管腔，但与空质粒hUVECs和未转染的hUVECs共培养的GSCs却未见管腔。科学意义 这项研究证明了HIF-1 通过抑制Notch 信号分子表达而解除了对GSCs分化的控制，从而促使GSCs的内皮转分化和形成管腔。因此该研究说明肿瘤内血管形成可能有GSCs的直接参与，肿瘤干细胞的这个特点说明肿瘤细胞也可被作为抗血管治疗的靶点，也为肿瘤的抗血管治疗提供新的方向。