充分证据表明干细胞性是一种动态的状态。这种动态与表观遗传学状态模式相关,该模式与不同的增殖潜能、分化潜能和凋亡潜能有关,这就产生了干细胞群中功能的可变性,从而对环境因素的高适应性。
干细胞动态基础是可塑性,这里指细胞在不同功能状态间转化的能力,功能状态包括静止与增殖、药物敏感与拮抗、对称和 不对称分裂、表皮与干细胞相互转化以及干细胞与非干细胞状态的转化。癌症干细胞遵循如下原则:在耐药、无症状分裂和分化状态方面具有可塑性。
实体瘤如黑色素瘤、乳腺癌和结直肠癌中,癌症干细胞与非干细胞之间确实存在转化,特别是增强的 NF-kB 信号或是肿瘤相关细胞产生的细胞因子刺激 WNT 活化 增强时,结直肠癌可以起源于去分化的前体细胞。
结直肠癌干细胞可塑性是否只依赖外源性因子或随机依赖某些因素,这些因素在乳癌细胞株癌症干细胞和非干细胞间的转化中起到重要作用。事实上,基因表达的随机变化增加细胞对微环境变化的适应性,所以结直肠癌干细胞可塑性可能由随机因素与微环境变化联合所致,导致群体水平的一种适应性变化。
同正常干细胞相比,恶性可塑性可能代表了结直肠癌干细胞的一种能力,试图增加自己的适应潜能。正常干细胞对外界变化的反应是通过组织再生恢复机体稳态,癌症干细胞是提高自身数量并采用更具侵袭性的表型。这种行为以往曾经提出过并用数学方法解释过。
癌症干细胞化放疗后增加,不仅结直肠癌,其它肿瘤也如此。静止癌症干细胞能逃离细胞毒治疗,致肿瘤干细胞相对增加。多个周期靶向增殖癌症干细胞的化疗后,可能会促进癌症干细胞增殖和自我更新。靶向治疗能部分或全部去除癌症干细胞池,但可能要面对非干细胞向癌症干细胞转化问题。在极端严重情况下,靶向治疗可能导致更具侵袭性肿瘤的复苏。
在治疗中和治疗后,微环境信号压力或是耐药遗传学突变会产生具有新的功能特征的癌症干细胞。癌症干细胞和短暂扩增前体细胞间相互转化,这二种情况都可以随机产生更具侵袭性的克隆。
应当把癌症干细胞模型和随机模型都认作是癌症前体细胞池,癌症前体细胞池是癌症干细胞的来源。虽然结直肠癌细胞前体不能自 我更新也不能迁移到转移位点,但在某些微环境下能转化成为癌症干细胞,这样形成微小病变和转移灶。
为了避免治疗后癌症
干细胞再生,一种可能的方法是联合癌症干细胞靶向治疗和抑制微环境或是抑制重新编程短暂扩增前体细胞表观遗传学的药物。干扰肿瘤细胞可塑性可能提供新方法用于支撑传统和靶向抗癌药物的活性。