iPS-MSCs泌尿系肿瘤趋化机制研究及其抗肿瘤应用

利用间充质干细胞肿瘤趋向性的特点，通过转染自杀基因或携带各种肿瘤毒性的因子，已经成为肿瘤生物治疗的一个重要进展。前期研究中，我们证实了骨髓间充质干细胞在动物体内外的肿瘤趋化性；同时发现由iPS诱导产生的间充质干细胞在体外也具有同样的趋化特性。但对这两种细胞趋化机制、归巢后细胞的转归等问题仍然未有清楚的阐释。在本研究中，以前期的发现为基础，利用分子生物学技术、动物模型、体内外肿瘤治疗模型等对两种干细胞从动员、迁移和归巢各阶段分子信号的变化进行研究，寻找对趋化过程有促进作用的分子， 研究CXCR4一类的趋化因子受体过表达对趋化能力的影响，阐明间充质细胞的肿瘤趋化机制；研究归巢后干细胞在癌巢微环境中的分化和转归。研究两种间充质干细胞在同时伴发损伤的肿瘤动物模型中的分布规律。在此基础上，进一步研究这些细胞携带自杀基因后对体内外肿瘤模型的治疗作用。

利用间充质干细胞肿瘤趋向性的特点，通过转染自杀基因或携带各种肿瘤毒性的因子，已经成为肿瘤生物治疗的一个重要进展。已有研究证实，iPS细胞可分化为间充质干细胞一类的细胞。但这类iPS-MSCs是否同样具备与骨髓间充质干细胞BMSCs同样的趋化能力及其在靶向趋化抗肿瘤中的作用尚不得而知。在本研究中，我们成功将iPS分化为iPS-MSCs，这些细胞具有与BMSCs同样的表面标记物，如CD44及CD90，但不表达CD34及全能干细胞标志物OCT4。iPS-MSCs具有与BMSCs同样的趋化能力，在体外transwell实验中可以向PC3及 DU145细胞迁移。在皮下瘤及前列腺原位前列腺癌模型中，iPS-MSCs可以向肿瘤迁移并集中。在肿瘤内这些细胞分化为肿瘤血管内皮细胞或肿瘤成纤维细胞，这一现象通过双色免疫荧光实验得以证实。iPS-MSCs与BMSCs两种细胞趋化机制类似均需要CCR1及CXCR4受体的参与，需要MMP2及TIMP2参与调控，在与肿瘤细胞的共培养系统中，iPS-MSCs表面的趋化因子受体，如CCR1及CXCR4，分泌的基质金属蛋白酶MMP2等的表达随着与肿瘤培养时间的长短发生明显变化。在此基础上，我们检测了芥茉硝基还原酶NR转基因的iPS-MSCs在体内外是否具有抗肿瘤的能力。将NR-iPS-MSC以2种不同比例与PC3及DU145细胞共培养，并加入不同浓度的前药CB1945。NR-iPS-MSCs在前药存在的条件下具有明显的肿瘤细胞毒性，这种效应在NR-iPS-MSCs与肿瘤细胞1:10的比例下仍然存在。考虑到肿瘤细胞本身不表达NR且CB1954自身对肿瘤细胞无细胞毒性，我们认为NR-iPS-MSCs是通过旁观者效应起效的。在前列腺癌骨转移模型中，我们机一部检测了NR-iPS-MSCs体内抗肿瘤特性，通过检测肿瘤局部肿瘤细胞携带荧光素酶分泌强度，证实NR-iPS-MSCs与CB1954合用有明显抑制肿瘤生长的作用，而全身性副作用不明显。单独使用NR-iPS-MSCs或CB1954无抗肿瘤作用。综上所述，本研究证实iPS细胞可分化为MSCs，这些iPS-MSCs具有与BMSCs同样的肿瘤趋化能力。携带自杀基因NR的iPS-MSCs的可以通过向肿瘤组织归巢，通过催化前药发挥细胞毒作用实现靶向肿瘤抑制。