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肿瘤干细胞(cancer stem cell,CSC)是肿瘤群体中具有自我更新能力和分化潜能的干细胞,是肿瘤发生、转移、耐药和复发的重要源泉。寻找和开发具有选择性作用于肿瘤干细胞的新型作用机制药物,将为肿瘤的有效控制提供新的治疗策略和手段。肿瘤干细胞可用基于细胞表面干细胞标志物的方法分选获得,但此种方法特异性和效率较低,不适于规模性药物筛选和评价。近年问世的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cell,iPSC)策略和方法则为获得易操控的规模化肿瘤干细胞提供了契机。肺癌是包括我国在内的多个国家发病率和致死率占首位的恶性肿瘤,尽管近年来基于驱动基因分子分型指导下的肺癌靶向药物的个体化治疗应用取得了重大进展,但病人的总体生存期并无显著延长,并且不可避免地发生耐药乃至疾病复发。肺癌干细胞同样是肺癌发生、转移、耐药和复发的重要源泉,建立稳定可靠的肺癌干细胞体外药物筛选评价模型是靶向肺癌干细胞药物研究和开发的重要前提。本实验利用诱导干细胞方法,在肺癌细胞株中稳定表达对肺癌发生发展具有重要作用的干细胞转录因子Oct4或Nanog,获得诱导干细胞样肺癌细胞(induced lung cancer stem-like cells,iLCSC)。iLCSC细胞形态和分子标志物发生上皮-间质转化(EMT),肿瘤干细胞分子标志物CD44和ALDH明显上调,体外肿瘤干细胞球形成能力和免疫缺陷鼠体内成瘤能力增加,总体上对传统化疗药物和分子靶向药物EGFR抑制剂耐药性增强。利用该模型对代谢调控药物的iLCSC抑制作用进行筛选评价,发现糖代谢调控药二氯乙酸和二甲双胍可下调模型细胞的干细胞标志物并降低其EMT特性,药物单独作用时虽然肿瘤细胞抑制作用的效价强度较低,但与临床常用的肺癌治疗药物联用时具有明显的协同效应;同时发现醛代谢调控药物双硫仑单独作用在低剂量时即对模型细胞具有明显抑制作用,与临床治疗药物联用时则对后者产生异常明显的增强作用。考虑到双硫仑的典型作用靶点乙醛脱氢酶ALDH为公认的肿瘤干细胞标志物,该发现值得进一步深入研究其肿瘤干细胞调控机制。综上所述,本研究采用iPSC技术获得诱导肺癌干细胞样细胞,利用该细胞模型对代谢调控药物的抗肿瘤新作用进行筛选和药效评价,发现二氯乙酸、二甲双胍和/或双硫仑可逆转肿瘤干细胞特性,单独抑制肿瘤细胞并明显协同临床药物的抗肿瘤细胞作用。研究为肺癌干细胞靶向药物的筛选和评价提供了具有一定价值的细胞模型,同时基于该模型发现了作用机制和毒副作用谱均异于传统细胞毒和激酶抑制剂的抗肿瘤药物线索。