[发明专利]用于培养含癌症干细胞(CSC)的细胞群的化学成分确定的培养基

说明书

本发明涉及一种用于真核细胞培养的化学成分确定的培养基，包括水、至少一种碳源、一种或更多种维生素、一种或更多种盐、一种或更多种生长因子、一种或更多种脂肪酸、一种或更多种缓冲成分、硒和一种或更多种其它微量元素，本发明还涉及该培养基在癌症干细胞的培养中的用途，尤其是癌症干细胞的肿瘤球培养。

技术领域

本发明涉及用于真核细胞培养的化学成分确定的培养基，和该培养基在癌症干细胞的增殖和/或维持(maintenance)中的用途。

背景技术

所有类型的干细胞具有相同的自我更新特点和分化为不同终末成熟细胞类型的能力。由于这些机制在正常干细胞中被严格控制，因此在干细胞向终末分化成熟细胞的渐进多级分化过程中该潜能逐步丧失[1]。

在1863年，病理学家Rudolf Virchow首次提出癌症干细胞(CSC)模型，声明“未成熟细胞”表示癌症起源[2]。在1997年，Bonnet将CSC的特异性亚群描述为骨髓性白血病的“癌症驱动细胞”[3]。最近，已经在包括造血系统恶性肿瘤和一系列实体瘤在内的各种癌症中识别了CSC[4]。

在肿瘤的癌症干细胞模型中，CSC被定义为抗失巢凋亡恶性细胞的小的子集，具有自我更新和维持肿瘤的独特能力。它们能够分化为非致瘤性癌细胞类型的异质性团块，其通常构成大多数肿瘤[5]。在此上下文中，清楚的是：尽管CSC具有恶性表型，但是CSC具有共同的正常干细胞特点，赋予这些细胞特别的生物学潜能。

CSC能够与原发性肿瘤分开，在体内移动并扩散，在体内它们可在远隔器官形成继发性肿瘤(转移性肿瘤)。在看似成功治疗原发性肿瘤之后，转移性肿瘤可能很快就发生，或者在数年之后才发生。传统的治疗方法目的在于依靠手术、照射、化疗和生物制剂尽可能地清除肿瘤团块。然而，越来越多的证据表明这些措施以肿瘤的较无害、快速分裂的细胞团块作为目标，并没有根除疾病的公认根源-CSC。

人们认为，复发是由静止状态的CSC引起的，静止状态的CSC能够通过使用由它们的干细胞性能介导的保护机制来规避当前的治疗方案。因此，现在重新调整了癌症研究，尤其在探索治疗恶性肿瘤的新的临床策略时。CSC被认为是新的治疗靶标，并且人们认为，清除它们能够带来永久的缓解甚至治愈。这可能通过下述方式实现：通过直接根除CSC或者通过由不对称向对称的CSC细胞分裂的特异性适应，从而借助阻断它们的自我更新能力来消除CSC细胞群[5,6]。为了实现这一目标，需要能实现CSC的复杂表征的生物学相关培养系统。

通常，对于所有类型的人源干细胞，由于伦理道德原因，对它们的功能的评价和表征需要依赖于间接方法。

今天，各种类型的干细胞被很好地表征，并且已经研发了可靠地识别这些细胞的技术。例如，对于多能干细胞，免疫功能低下小鼠中畸胎瘤的体内形成或者向所有三胚层分化的拟胚体的体外形成被用作多能性检验的替代方法[7]。多能性标记物表达模式的检验，例如，Oct-3/4、Nanog、SSEA和Tra抗原，当前也被广泛视为多能性状态的间接证明(参见[8]，供审阅)。多亏高度确定和优化的培养系统的新发展，今天科学家们能够实现多能干细胞的完全定义的/人化的来源和无限制生长。

相反，用于持久维持CSC的生物相关培养系统(作为探索CSC生物学以及它们可靠表征的工具)仍然有待研发。因此，如对多种类型的正常干细胞所成功证明的，已经基于标记物检测从事了各种各样的方法来表征CSC。这些包括细胞内分子和细胞外分子染色，以及测量某些细胞酶的活性，诸如乙醛脱氢酶(ALDH1)或小分子转运体如ABC转运系统[9-11]。然而，不同癌症中CSC的异质性[5,12]，以及确定的标记物与功能性CSC特征(诸如肿瘤发生)缺少特异性、一致性和相关性[5,13]，这都阻碍了研究。因此，稳健、可靠且尤其是整体性的用于CSC检测和表征的基于标记物的方法似乎前景很遥远。结果是，目前CSC研究中最大的障碍是分离并纯化足够数目的功能性同源CSC细胞群。缺少有生物学意义的体外培养系统加剧了这些困难，这与可用于大部分其它类型干细胞的技术可能性形成了鲜明对比。