干细胞是一类在个体发育过程中具有自我更新、高度增殖和多向分化潜能的细胞群体。这些细胞可以通过细胞分裂维持自身细胞群的大小，也可以进一步分化成为各种不同的组织细胞，从而构成机体各种复杂的组织器官。肿瘤细胞失控性异常增殖与正常干细胞自我更新的调节机理有许多相似之处。

　　近年来随着对干细胞研究的不断深入，人们发现干细胞与肿瘤细胞之间存在着许多相似的特点：

　　① 两者均具有自我更新和无限增殖能力。

　　② 干细胞与CSC均有较高的端粒酶活性。

　　③ 有不同分化程度的干细胞，也有分化程度不同的肿瘤。

　　④ 干细胞的迁移和肿瘤细胞的都有一定的组织和器官特异性，且二者皆受特异性化学因子及其受体的调节。

　　⑤ 二者有许多相似的生长调控机制，如Wnt，Shh，Notch途径。

　　⑥ 自我更新越频繁的组织，干细胞自我更新率越快，肿瘤的发生率越高。

　　传统的肿瘤研究理论认为：所有的肿瘤细胞都具有无限增殖的潜能，肿瘤的发生发展是全部肿瘤细胞共同的增殖结果。但近年来的研究发现，并不是所有的肿瘤细胞都具有无限增殖能力，肿瘤的发生发展是由肿瘤组织中的一小部分具有干细胞特性的肿瘤干细胞决定的。

　　人类认识CSC起源于对白血病的研究，上世纪70年代Nowell发现在白血病组织中仅有极少数细胞能在体内进一步增殖，并在体内移植后形成集落，从而提出了白血病干细胞的概念。1997年Bonnet等[9]首次分离并发现了白血病干细胞。随后的人们陆续从乳腺癌、脑神经胶质瘤、肉瘤、结直肠癌、头颈癌、肝癌、肺癌等实体瘤中分离出肿瘤干细胞。

　　2007年，Ricci-Vitaiani等[10]从结肠癌中分离出了占细胞总量2.5％的CD133+细胞，皮下注射CD133+结肠癌细胞到NOD/SCID(nonobese diabetic/severe combined immunodeficient, 非肥胖糖尿病/重症联合免疫缺陷)小鼠体内可形成原发性肿瘤，而注射CD133-结肠癌细胞则不能形成肿瘤。除了基于CD133分子阳性表达的分选外，Dalerba等利用细胞表面标志物EpCAMhigh/CD44+/CD166+的表达进行了分选。

　　上皮细胞黏附分子(epithelial cell adhesion molecule, EpCAM)和CD44均是一种跨膜糖蛋白，定位于胞膜，在结直肠腺瘤组织中高表达。CD166作为间充质干细胞的标志物已被人们所熟知，其在结直肠癌上皮细胞胞质中呈异质性分布，在结直肠癌中的高表达与较差的临床预后相关。Clarke等认为结直肠癌干细胞的表型应该是EpCAMhigh/CD44+，因为在有的肿瘤组织中可能不表达CD133分子，但可以表达CD44表面分子。

　　Shmelkov等通过建立裸鼠移植模型证实了CD133-结直肠癌细胞和CD133+结直肠癌细胞具有相似的移植成瘤能力，并且证实CD133在成熟和未分化的结肠组织中都有表达。因此CD133能否作为理想的结直肠癌干细胞的标记物还有待商榷[13]。综合目前的研究，可以联合选用CD133，CD44，EpCAM，CD166，CD24，CD26等表面生物标记通过免疫学分选发来不断纯化结直肠癌干细胞群。

　　侧群细胞(side population cells,SP)是一类高表达多药耐药基因(ABCG2/BCRP1)而具有外排进入胞核内DNA染料Hoechst33342特性的细胞亚群。目前已经在许多正常组织和肿瘤细胞系中都发现了SP细胞。研究发现，SP细胞不仅具有干细胞的自我更新能力和多向分化潜能，还具有很强的体外克隆形成能力和裸鼠体内成瘤能力，提示SP细胞种可能含有肿瘤干细胞。因其具有干细胞样特性且具有明确的表型标记和成熟的分离方法等优点而逐渐成为目前肿瘤干细胞研究的热点。

　　肿瘤干细胞是肿瘤组织中存在的一小部分具有干细胞性质的细胞群体，它们的生物学特性主要体现在以下几个方面：无限自我更新能力。多向分化潜能。高端粒酶活性。抗凋亡。耐药性。研究发现，肿瘤干细胞表现出比肿瘤细胞更强的耐药性，对临床上常用的大多数化疗药物都不敏感，肿瘤干细胞的多药耐药性是导致化疗失败的最主要原因。

　　1、Wnt 通路在肿瘤干细胞中的作用。Wnt 通路在许多正常干细胞和肿瘤干细胞的生长调控和自我更新过程中发挥重要作用。当Wnt 通路被激活时，癌基因β C catenin被激活，信号通过β C catenin从细胞表面传导到细胞核。大多数成体组织的维持依赖于少数的多能干细胞。这些干细胞经过不对称分裂使其一个子代细胞保持干细胞特性,而另一个子代细胞最终形成分化细胞。Wnt信号对于干细胞池的保持和防止细胞分化至关重要[18]。它的这种作用可以完全通过稳定胞质中β - catenin的水平来模拟。Wnt信号通路的缺陷会导致干/祖细胞池的萎缩甚至缺如,组织的再生、修复受阻。此外，Wnt信号还调节皮肤、毛发、乳腺、造血组织的干细胞池的干细胞特性及其增殖和分化。Wnt信号通路对肿瘤干细胞的自我更新和多向分化潜能同样发挥重要作用，机制可能与其作用于干细胞的机制相似。Wnt信号可以通过Wnt配体的过表达而直接被激活，或者通过Wnt信号的下游组件的突变的传递作用而被激活。一般的终点是干细胞区域的不适当扩增和子代细胞的增殖,最终在获得其他的变异的情况下导致恶性事件的发生，形成侵袭性的肿瘤细胞。

　　此外，肿瘤干细胞的生长还受Notch通路和Shh途径调控，此处不再赘述。

　　2、COX-2与肿瘤干细胞关系，环氧合酶(cyclooxygenase, COX)又名前列腺素内过氧化物合成酶，是一种膜结合蛋白，具有环氧合酶和过氧化物合成酶双重酶的功能，通过其COX活性催化花生四烯酸(AA)转化为前列腺素G2(PGG2)，通过其过氧化酶活性催化PGG2转化成PGH2。PGH2被单个的合成酶或还原酶作用才能转化成具有活性的终产物，如PGE2、PGF2、PGI2、TXA2等。COX是PGs生物合成的限速酶，目前发现该酶有两种亚型，即COX-1和COX-2，二者虽结构相似，但因其生物学特异性上的差异，在正常和病理组织中发挥着不同的作用。

　　COX-2除了在炎症中发挥重要作用外，还与多种肿瘤的发生、发展和转移有关。许多良性癌前病变和恶性肿瘤中均有COX-2基因的扩增及其蛋白的高表达，越来越多研究表明COX-2与肿瘤浸润和预后不良有关。COX-2抑制剂在肿瘤治疗中的运用也引起了广泛的注意，选择性COX-2抑制剂不仅能抑制肿瘤的发生和发展，还能增强化疗疗效和肿瘤的放射敏感性。

　　COX-2与结直肠癌的关系最为密切，早在1983年William Waddell最先报道非甾体类抗炎药(nonsteroidalanti-inflammatory drugs,NSAIDs )可减少家族性腺瘤性息肉病(FAP)患者的结直肠腺瘤。其后在动物及人体的研究中也证明有规律地服用NSAIDs可减少发生结肠癌、直肠癌的危险。研究发现COX-2在结直肠癌中普遍高表达(表达率高达80％)，COX-2与结直肠癌的发生、发展、转移均密切相关。COX-2催化合成的终产物为PGE2，结直肠癌是目前所知合成PGE2能力最高的恶性肿瘤，其PGE2含量为其他肿瘤的1.7~5.2倍，且外周血中PGE2也增加。

　　以往的研究表明，COX-2与Wnt信号途径关系密切，COX-2酶的生物催化产物PGE2可以激活Wnt信号途径[28]。近期的研究也发现，COX-2以及PGE2与肿瘤干细胞有着千丝万缕的联系。PGE2曾被用于造血干细胞移植时预防肝静脉闭塞综合征。美国罗彻斯大学Porter以及美国印第安那大学Hoggatt等的研究认为PGE2可以促进小鼠造血干细胞存活、增殖、迁移和植入。

　　Ishimoto 等的研究发现PGE2以及Wnt通路的活化可以促进CD44+慢周期肿瘤细胞(一种处于静止期的肿瘤干细胞，具有化疗、放疗不敏感性)的增殖。另外COX-2可存在于细胞膜、质、核中，Thanan R等的研究发现，定位于细胞核的COX-2可以起到类似转录因子的作用，下调尿路上皮肿瘤干细胞标记物Oct3/4 和 CD44v6。

　　Sharma等发现COX-2抑制剂塞来昔布(Celecoxib)可以抑制神经胶质瘤干细胞的自我更新能力并增加其凋亡。另有研究表明塞来昔布还可提高放射抵抗的CD133+神经胶质细胞瘤的放射敏感性。Lönnroth C等对可以手术切除的结肠癌患者进行了非甾体抗炎药(Nodsteroidalanti-inflammatory agents, NSAIDs)的干预试验――术前3天给予口服吲哚美辛或者塞来昔布，结果显示NSAIDs可以下调肿瘤干细胞标记物Prominin1/CD133的表达。由此可见，COX-2与肿瘤干细胞有着千丝万缕的联系，COX-2抑制剂具有抑制肿瘤干细胞的作用。