胚胎发育与肿瘤形成的研究进展
【关键词】 肿瘤 胚胎 囊胚腔注射 核移植 嵌合体 程序重排
0 引言
恶性肿瘤细胞和胚胎组织一样，呈现旺盛的增殖能力，它们的细胞形态也常常呈现未分化细胞的特征。随着对胚胎发育和恶性肿瘤的逐步深入研究，认为胚胎和恶性肿瘤有着许多惊人的相似之处，但也有着本质的区别。越来越多的研究将胚胎与恶性肿瘤这两种生理和病理现象有机的融合在一起进行研究，不仅拓展了人们对胚胎发育和恶性肿瘤发生和的理解，也为人类解读生命奥秘和认识恶性肿瘤提供了新的思维方法。
1 胚胎与肿瘤的相似性
自Lobstein和 Recamier提出肿瘤的胚胎性源性概念以来，早期胚胎细胞与恶性肿瘤细胞生物学的比较性研究日益受到了人们关注[1]。大量的研究结果表明许多肿瘤相关基因对胚胎的正常发育和分化有一定影响，然而在恶性肿瘤中一些控制正常分化的基因被破坏[2]，还有一些与分化有关的主要调控基因，即一类强有力的、发出信号并不可逆地决定分化方向的基因突变都涉及了恶性肿瘤的发生。
2 肿瘤细胞和受精卵在一定条件下的互变性及肿瘤侵袭与胚胎植入比较
胚胎和肿瘤在许多方面有着惊人的相似之处。肿瘤细胞与受精卵在一定条件下具有互变性。肿瘤细胞也可象受精卵一样发育形成胚胎。Mckinnell将Lucke氏肾癌的细胞核移植到去核的蛙受精卵后，有部分受精卵发育成了正常的蝌蚪。在人类的畸胎瘤中，也可以看到某些瘤细胞分化后发育形成的胚胎样小体(embryoid bodies)，反之，把动物受精卵移植到睾丸内则可形成畸胎瘤。
侵袭转移是恶性肿瘤细胞最具特征的生物学行为[3]，它与胚胎植入的生命过程极为相似。胚胎的植入是在激素-细胞因子-免疫-基因等复杂调控下进行的，是一个精确的、有严格时空性的生理过程[4，5]，而侵袭是恶性肿瘤特征性的生物学行为，是一种时空调节失控的病理生命现象。
3 肿瘤细胞、胚胎发育基因及其他方面的比较
不少的实验研究表明肿瘤细胞有胚胎性基因的表达[6]，肿瘤的形成是胚胎性基因的重现和大量表达的结果。许多肿瘤细胞产生的异位激素就属于胚胎早期发育过程中产生的各种激素，如人类绒毛膜促性腺激素(HCG)、促甲状腺激素(TSH)等。
在早期的前囊胚期中首先经历了去甲基化过程[7]，在以后的发育阶段，组织特异性基因通过选择性去甲基化形成特异的细胞表达类型。癌基因的低甲基化与抑癌基因高甲基化也可能与肿瘤发生有关[8]，研究发现，多种癌基因如raf、c?myc,c?fos等在肿瘤组织中普遍低甲基化。
Stojanov等研究证实，血小板激活因子（PAF）、胰岛素生长因子?I(IGF?I)、白细胞介素?1（IL?1）、SP1以及TATA box结合蛋白（TBP）、eIF?1A、NF?κB等转录因子，在早期胚胎特定阶段呈显著的时空表达特征，以保证早期胚胎高速有序的增殖而不发展为肿瘤[9，10]。
肿瘤细胞与胚胎细胞具有相同的全部基因组，它是由于机体网络调控失调而基因错误的时空表达结果。
4 不同组织来源的恶性肿瘤细胞与早期胚胎发育的研究
Brinster等将2～4个CBAT6T6骨髓瘤细胞和129/SvS畸胎瘤细胞注射入另一Swiss小鼠来源的囊胚腔，结果获得了正常的子代，从而给我们对胚胎发育和肿瘤的研究开辟了新的空间。这个实验提示了移植于囊胚腔的肿瘤细胞被其接纳并影响了胚胎的发育。Mintz和Papaioannou等陆续证实了这一实验，认为恶性肿瘤逆转至正常状态的基础是基因表达的变化，而不是基因结构方面的改变。
自此，人们试图通过胚胎内环境来研究恶性肿瘤细胞表型的实验研究便开始了。进一步的实验证实只有囊胚腔对肿瘤起调控作用，滋养层外周间隙没有这种作用，甚至可能增加某些肿瘤的恶性表型。有趣的是将正常鼠囊胚移植到子宫外却导致了恶性畸胎瘤的生长。
不是所有的肿瘤细胞都能在胚胎内环境下逆转为正常细胞，进而形成嵌合体的。Rossant等的研究表明对于P10 和P19两种EC细胞，P19的生长是不能被小鼠囊胚腔环境调节的，这些细胞在囊胚腔内增殖，向外扩展。Pierce的实验也表明单个的畸胎瘤细胞c145、247、402Ax，能在小鼠囊胚腔内获得逆转，3个402Ax细胞被部分逆转，5个402Ax细胞则不能。L1210、F9畸胎瘤几乎不能被逆转，卵黄囊癌PYS部分获得逆转。肿瘤细胞之所以能够成活，推测其分子机制是其在囊胚的微环境中恢复了正常的分化程序。
Marleau等[11]将人的髓系白血病细胞KG?1和人原发的髓系白血病细胞（Acute myeloid leukaemia，AML）注入小鼠孕3.5天的囊胚后，发现在嵌合的中孕期小鼠（孕12.5天）和成鼠均无肿瘤形成，供体细胞分布分析表明，AML细胞在15种造血和非造血组织中种植（如卵黄囊，胎肝，外周血，肠等），并在孕12.5天小鼠有人血红蛋白和血型糖蛋白A的表达，Durr等[12]也证实了这样的结果。
有学者认为不同环境可能对携带全套遗传信息的细胞核有“程序重排”（reprogram）而使肿瘤细胞表型逆转。Li等[13]利用体细胞核移植技术，将鼠的成神经管细胞瘤（medulloblastomas）的胞核移植到非同系的去核小鼠卵母细胞后进行了体外的胚胎培养和寄鼠移植，实验表明这些核移植后的卵母细胞能够发育成2细胞期，8细胞期，桑椹胚，胚泡甚至发育植入后具有典型细胞层次的胚胎，神经纤维丝和神经特异性。蛋白检测及PCR技术都证实了成神经管细胞瘤细胞核移植后克隆、发育的细胞具有正常神经细胞的特征，再一次验证了肿瘤细胞能够被外源性因素重排（epigenetically reprogrammed）为其组织来源正常的细胞。
Hochedlinger等 [14]报道将小鼠黑素瘤细胞的细胞核取出，注射入小鼠卵母细胞，卵子像经受精般开始成长为胚胎，研究员从这个小鼠胚胎取出干细胞，注射入另一些健康的小鼠囊胚，其中某些胚胎发育成健康正常的成年小鼠。这显示来自复制癌细胞的干细胞能成健康正常的细胞，包括皮肤色素细胞、免疫细胞和结缔组织。 利用癌细胞复制出健康小鼠的实验显示，人体本身有能力扭转恶性肿瘤。
Kobayashi等[15]将大鼠的肝癌细胞H?35和CD?1小鼠的2?细胞胚胎共培养发现 H?35能显著提高胚胎的囊胚发率和孵化率。李大强、王智彪等在建立小鼠囊胚?肿瘤共培养系统的基础上观察到了已经分化决定的正常细胞?囊胚滋养层细胞在体外能“植入”和“侵袭”不同侵袭潜能的恶性肿瘤细胞，并形成类似“青霉菌抑菌圈”样的无肿瘤细胞生长空白带。他们的研究还发现一定剂量的抗植入药米非司酮能有效抑制高转移潜能的小鼠黑色素瘤的肺转移率和降低肿瘤的血管生成能力[16，17]。
目前也已有研究报道胚胎提取物及活性分子能刺激淋巴细胞增殖和抑制肿瘤细胞生长。有人将白血病细胞注入小鼠胚胎的胎盘得到了具有嵌合的造血系统的正常小鼠。
5 研究启示与展望
尽管现在人类已经步入了生命的前沿世纪，然而我们目前对生命的探索是远不足够的，而恶性肿瘤是一种特殊的生命现象，与我们的健康和生命休戚相关，人们期望用新的科学思维方法来重新认识恶性肿瘤的生物学行为，也渴望找到生命的真正含义。
肿瘤细胞和早期胚胎相互作用，也给予了我们一个启示：胚胎微环境也能导向和激活肿瘤发育潜能而使其表型逆转。胚胎与肿瘤相互作用的进一步研究有利于我们深入地理解胚胎和肿瘤两种“正?邪”生命现象的内涵，拓展和补充“肿瘤的胚胎源性”概念；同时也有助于人们试图从生命现象中去寻求认识肿瘤、征服肿瘤的“新曙光”，对解析生命现象本身也提供了新的思维方法和探索方向；也为肿瘤细胞的分化和表型研究提供了新的理论和技术平台。
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