Нормальные клетки молочной железы вызывают апоптоз раковых клеток
посредством сигнального пути IL-25/IL-25R
LifeSciencesToday по материалам Lawrence Berkeley National Laboratory:
Berkeley Lab Scientists Find that Normal Breast Cells Help Kill Cancer Cells
Всем известно, что человеческий организм имеет высокоразвитую иммунную систему, обнаруживающую и разрушающую патогены и опухолевые клетки. Ученые из Национальной лаборатории Лоренса Беркли Министерства энергетики США убедительно продемонстрировали, что у организма существует и вторая линия защиты от рака – здоровые клетки. Новое исследование показывает, что в процессе своего развития нормальные эпителиальные клетки молочной железы секретируют интерлейкин-25 (IL-25), белок, известный своей ролью в реакции иммунной системы на воспаление, вызывая апоптоз близлежащих опухолевых клеток.
Хотя сегодня во всем мире рак остается главной причиной преждевременной смерти, большинство людей не заболевают им на протяжении десятилетий. Учитывая тот факт, что наш организм ежедневно в течение всей жизни подвергается воздействию радиационных, химических и целого ряда других факторов, вызывающих вредные мутации ДНК и злокачественные опухоли, распространенность онкологических заболеваний в человеческой популяции нельзя не признать удивительно низкой.
Бисселл, Фурута и их коллеги установили, что, в то время как IL-25 высоко токсичен по отношению к раковым клеткам молочной железы, он не повреждает ее нормальные клетки. Такая селективность объясняется обилием рецепторов интерлейкина-25 на раковых и, соответственно, их отсутствием на нормальных клетках молочной железы.
Интерлейкин-25 оказывает цитотоксическое действие на клетки рака молочной железы,
экспрессирующие рецепторы интерлейкина-25 (IL-25R).
Немалигнизированные эпителиальные клетки (MECs) не экспрессируют IL-25R
и резистентны к индуцированному IL-25 апоптозу,
в то время как экспрессирующие рецепторы IL-25 раковые клетки чувствительны к нему.
Credit: Saori Furuta
Ацинус – структурно-функциональная единица альвеолярных (пузырьковых) желез, в т.ч. молочной железы, пузырьковидное образование из одно- или разнотипных железистых клеток, расположенных на базальной мембране и окруженных соединительной тканью, капиллярами и нервными волокнами – ВМ.
Аналогичные результаты были достигнуты и с помощью определенных ингибиторов клеточного сигнального пути.
Фракционирование кондиционированной среды сначала на основе растворимости показало, что ее подавляющая опухоли активность определяется морфогенной нерастворимой и цитотоксической растворимой фракциями. Фракционирование цитотоксической растворимой части по размеру молекул показало, что самая мощная противоопухолевая активность наблюдается в диапазоне от 10 до 50 кДа, что примерно соответствует размерам белка. Затем с помощью масс-спектрометрии как белок с наивысшей цитотоксической активностью был определен интерлейкин-25. Последующие функциональные тесты показали, что IL-25 взаимодействует и IL-25-рецепторами и выступает триггером апоптоза (запрограммированной клеточной смерти).
Окрашенные срезы контрольной (а) и подвергшейся воздействию интерлейкина-25 (b) опухолей.
Контрольный образец показывает активно растущие опухолевые клетки (стрелки),
в то время как во втором образце (b) опухоль полностью регрессировала.
Фото: Saori Furuta
Сейчас Фурута, Бисселл и их коллеги исследуют пять других открытых ими белков, секретируемых нормальными дифференцирующимися клетками молочной железы. Хотя эти белки проявляют скорее цитостатические, чем цитотоксические свойства, останавливая рост раковых клеток, а не убивая их, ученые изучают, не может ли комбинация этих белков с интерлейкином-25 оказаться эффективной в терапии некоторых особенно агрессивных форм рака груди и других видов рака.
Секвенирование одиночных клеток показало, что геномы клеток протоковой карциномы in situ и инвазивной протоковой карциномы не имеют существенных отличий, а эволюция клеточных линий происходит в молочных протоках.
На ранней стадии рака груди, который называется протоковой карциномой in situ (DCIS), в молочном протоке возникает кластер раковых клеток. Частота регистрируемой протоковой карциномы возросла с конца 1980-х годов, вероятно, за счет лучшей диагностики. Около 40% DCIS прогрессируют до инвазивной протоковой карциномы (IDC), когда опухолевые клетки проникают в другие ткани. Однако невозможно предсказать, будет ли прогрессировать протоковая карцинома у конкретной пациентки, поэтому обычно при этом диагнозе назначают операцию и лучевую терапию.
Авторы недавней публикации в Cell взяли замороженные образцы опухолей молочной железы и провели секвенирование ДНК клеток из DCIS и IDC в одном и том же участке ткани, чтобы создать молекулярные карты рака молочной железы для каждой из пациенток. Этот подход они назвали топографическим секвенированием одиночных клеток.
Чтобы идентифицировать опухолевые клетки в областях DCIS и IDC, образцы окрашивали. Затем отделяли выбранную клетку от соседей методом лазерной захватывающей микродиссекции . Клетку обводили лазерным лучом, а затем энергия УФ-лазера проталкивала вырезанную клетку в микрососуд для последующего анализа ДНК (лазерное катапультирование).
По генетическим отличиям в клетках индивида можно идентифицировать различные популяции клеток (клоны), выявить происхождение каждого клона и связи между ними. Если добавить к этому данные о местоположении клетки, появляется возможность отследить, как клетки DCIS превращаются в IDC.
Авторы проанализировали 1 293 опухолевых клеток, полученных от 10 женщин. Они искали изменения в количестве копий генов — такие изменения потенциально онкогенны. Опухоли у четырех пациенток сформировались из одного клона, у остальных шести — из 2—5 клонов. Однако клетки мультиклональных опухолей имели общие наборы геномных аберраций, а значит, произошли из одной клетки. Кроме того, все клоны у каждой из пациенток присутствовали как в DCIS, так и в IDC-регионах. Это значит, что все клоны образуются в молочном протоке, а затем распространяются в другие ткани. Некоторые клоны были равномерно распределены между молочными протоками и областями инвазии, другие преобладали только в одной из локаций.
Авторы также секвенировали белок-кодирующие области генома опухолевых клеток и обнаружили в среднем 23 мутации на пациентку. И в этом случае также наблюдалось большое сходство между клетками-клонами, независимо от того, происходили они из DCIS или IDC-области. Было идентифицировано несколько мутаций, специфичных для областей DCIS или IDC, и это требует дальнейшего изучения, однако факт остается фактом: клетки DCIS и IDC весьма сходны между собой.
Пока неясно, чем все же различаются на генетическом уровне онкогенные клетки DCIS. Возможно, на ранней стадии развития протоковой карциномы возникают и другие клоны, но потом исчезают? И еще один вопрос: как, собственно, клетки покидают молочный проток, преодолевая базальную мембрану?
Так или иначе, более четкое определение различий между DCIS, способными и не способными дать начало IDC — путь к точному прогнозированию риска. Но для этого, вероятно, придется сравнить профили транскрипции единичных клеток, а также эпигенетические модификации, способные влиять на экспрессию генов. Стоит отметить, что подход, предложенный авторами статьи, перспективен и для изучения других видов рака.
Аннотация
Клеточная адгезия является элементарным процессом в нормальной эпителиально-клеточной архитектуре. Несколько исследований показали роль, опосредованную кадгеринами в этом процессе, помимо их роли в поддержании клеточной полярности, дифференцировки и роста клеток. Однако во время прогрессирования опухоли эти молекулы часто изменяются. При раке молочной железы опухоли, которые сверхэкспрессируют P-кадгерин, обычно имеют высокую гистологическую степень, показывают пониженную полярность клеток и связаны с ухудшением выживаемости пациентов. Однако мало что известно о том, как этот белок диктует очень агрессивное поведение этих опухолей. Для достижения этой цели мы создали две модели клеток рака молочной железы, в которых экспрессия P-кадгерина модулировалась и анализировалась по-разному с точки зрения инвазии, подвижности и миграции клеток. Мы показываем, что сверхэкспрессия Р-кадгерина в клетках рака молочной железы с Е-кадгерином дикого типа способствует клеточной инвазии, подвижности и миграции. Более того, мы обнаружили, что сверхэкспрессия P-кадгерина индуцирует секрецию матричных металлопротеаз, в частности, MMP-1 и MMP-2, которые затем приводят к расщеплению эктодомена P-кадгерина. Кроме того, мы показали, что растворимый фрагмент P-кадгерина способен вызывать инвазию in vitro клеток рака молочной железы. В целом, наши результаты способствуют выяснению механизма, лежащего в основе инвазивного поведения опухолей молочной железы, экспрессирующих P-кадгерин.
Вступление
Клеточная миграция и инвазия являются критическими свойствами, которые характеризуют злокачественные опухолевые клетки. Недавно в трансформированных клетках был выявлен ряд молекулярных механизмов, которые становятся мигрирующими и инвазивными во время канцерогенеза. К ним относятся изменения межклеточной адгезии между клетками и клетками, активация малых GTPases или модуляция рецепторно-тирозинкиназ-опосредованных путей передачи сигнала (Cavallaro and Christofori, 2004).
Межклеточная адгезия имеет решающее значение для поддержания нормальной эпителиально-клеточной архитектуры и часто изменяется при прогрессировании опухоли, вызывая многоэтапный процесс, называемый эпителиально-мезенхимальным переходом (EMT) (Thiery, 2002). Во время EMT опухолевые клетки постепенно подавляют свои специфичные для эпителиальных белков клеточную адгезию, такие как E-кадгерин, и экспрессируют молекулы мезенхимальной адгезии de novo , такие как N-кадгерин. Это переключение cadherin приводит к ингибированию межклеточных контактов и вызывает активные сигналы, которые поддерживают миграцию опухолевых клеток, инвазию и метастазирование (Frixen et al., 1991; Chen et al., 1997). Однако, несмотря на значительный прогресс в понимании молекулярных процессов in vitro, лежащих в основе EMT и прогрессирования опухоли, ряд вопросов остается нерешенным. Например, большинство подтипов рака молочной железы диагностируется как инвазивные и злокачественные по патологическим критериям, но редко теряют полную экспрессию E-кадгерина и редко получают de novo экспрессию N-кадгерина (Sarrio et al., 2008).
Наша группа была сосредоточена на изучении роли другого классического кадгерина в раке молочной железы, а именно P-кадгерина. Как упоминалось ранее, при раке молочной железы многие высокоагрессивные опухоли на самом деле не показывают смены кадгерина. Напротив, эти опухоли сверхэкспрессируют P-кадгерин, поддерживая нормальную экспрессию E-кадгерина (Paredes et al., 2005, 2008). С клинической точки зрения, эти сверхэкспрессирующие P-кадгерин опухоли имеют высокую гистологическую степень, с пониженной клеточной полярностью, агрессивным поведением и худшей выживаемостью пациентов (Peralta Soler et al., 1999; Gamallo et al., 2001; Paredes et al., 2002, 2005). На основании этих наблюдений мы стремились понять, как P-кадгерин на фоне дикого типа E-кадгерина может влиять на поведение этих опухолей. Таким образом, мы ранее изучали экспрессию классических кадгеринов в небольшой коллекции клеточных линий рака молочной железы (Paredes et al., 2007), и мы связали эту экспрессию с потенциалом инвазивности этих клеток. Действительно, можно видеть, что существует значительная связь между избыточной экспрессией P-кадгерина и способностью инвазии клеток рака молочной железы, которые поддерживают экспрессию E-кадгерина дикого типа.
В этом исследовании мы впервые показываем, что сверхэкспрессия P-кадгерина в клетках рака молочной железы E-cadherin дикого типа способна вызывать повышенную инвазию, подвижность и миграцию клеток. Кроме того, мы обнаружили, что присутствие P-кадгерина способно провоцировать секрецию проинвазивных факторов, таких как матричные металлопротеазы (MMP), MMP-1 и MMP-2, которые затем приводят к расщеплению эктодомена P-кадгерина. Интересно, что мы наблюдали, что этот образованный растворимый фрагмент P-кадгерина (sP-cad) ответственен за инвазию in vitro экспрессирующих E- и P-кадгерин клеток дикого типа, что проясняет механизм, связанный с клеточной инвазией, и может объяснить плохую прогноз пациентов с опухолями молочной железы, экспрессирующими эти две молекулы (Paredes et al., 2008).
Результаты
Сверхэкспрессия P-кадгерина в клеточных линиях рака молочной железы E-cadherin дикого типа связана с увеличением инвазии клеток
В недавнем исследовании мы проанализировали уровни экспрессии мРНК основных классических кадгеринов (E-, P- и N-кадгеринов) среди небольшой коллекции различных клеточных линий рака молочной железы с использованием ОТ-ПЦР (Paredes et al., 2007)., Сравнивая эти результаты со знаниями, полученными об этих клеточных линиях в более ранних публикациях (Рисунок 1a), особенно в отношении их потенциала инвазивности, фенотипа ЕМТ и профиля экспрессии генов (Charafe-Jauffret et al., 2006; Lombaerts et al., 2006; Neve et al. al., 2006; Blick et al., 2008), мы можем ясно видеть, что мРНК E-кадгерина экспрессируется только клеточными линиями, которые поддерживают эпителиальный фенотип, тогда как N-кадгерин экспрессируется клетками, которые проявляют мезенхимальный фенотип. Помимо фенотипа, экспрессия этих кадгеринов также сильно коррелирует со способностью клеток к инвазивности, где E-кадгерин-позитивные клеточные линии демонстрируют низкий инвазивный потенциал, тогда как экспрессирующие N-кадгерин клетки широко описываются как высокоинвазивные. Когда клеточные линии рака молочной железы классифицируются в соответствии с их профилем экспрессии генов, E-кадгерин также преимущественно экспрессируется клеточными линиями как люминальной, так и базальной A, тогда как транскрипты N-кадгерина ограничиваются базальными B-клеточными линиями.
Ассоциация между экспрессией P-кадгерина и инвазивностью клеток в клеточных линиях рака молочной железы E-cadherin дикого типа. ( a ) Таблица сравнения структуры экспрессии классических кадгеринов (а именно, E-, P- и N-кадгерина) в различных клеточных линиях рака молочной железы с их потенциалом инвазивности, фенотипом EMT (эпителиально-мезенхимальный переход) и профилем экспрессии генов. ( b ) Анализ инвазии Matrigel использовали для анализа потенциала инвазии двух линий клеток Luminal, MCF-7 / AZ и T47D и двух линий клеток Basal A, MDA-MB-468 и BT-20. Базальные клеточные линии показали значительное увеличение инвазии клеток по сравнению с клеточными линиями Luminal (* P
Выбор редакции
Аннотация Ферменты, которые регулируют каскад арахидоновой кислоты (АА) в головном мозге, участвуют в биполярном расстройстве и нейровоспалении. Пятнадцать недель диетической депривации n-3 полиненасыщенных жирных кислот (ПНЖК) у крыс снижают концентрацию докозагексаеновой кислоты (ДГК) и увеличивают ее период полураспада в головном мозге. Исходя из этого, мы предположили, что такая диетическая депривация уменьшит экспрессию ферментов, ответственных за метаболическую потерю ДГК, в то же время увеличивая экспрессию тех, кто отвечает за метаболизм АА. Пятнадцать недель депривации n-3 PUFA значите
Аннотация Лечение тамоксифеном существенно улучшает 10-летнюю выживаемость женщин с эстроген-рецепторными (ER) — α- позитивными опухолями. Однако примерно треть всех пациентов с раком молочной железы с ER- α- позитивными опухолями прогрессируют на антиэстрогенной терапии. Молекулярный механизм (ы), участвующий в антиэстроген-резистентном фенотипе рака молочной железы, до конца не изучен. Ген PTEN (гомолог фосфатазы и тензина, удаленный на хромосоме Ten) является новым кандидатом-супрессором
Предметы Ремоделирование кости Посттрансляционные модификации Аннотация SP7 / Osterix (OSX) является основным регуляторным фактором транскрипции, который активирует множество генов во время дифференцировки остеобластов. Однако влияние посттрансляционных модификаций на регуляцию его трансактивирующей активности в значительной степени неизвестно. Здесь мы сообщаем, что сиртуины, которые являются
Предметы Клеточная визуализация иммунохимии Эта статья была отозвана 17 июля 2018 года Эта статья была обновлена Аннотация NaCT является Na + -связанным транспортером цитрата, экспрессируемого в гепатоцитах и нейронах. Это ортолог млекопитающих INDY (я еще не умер), транспортер, который изменяет продолжительность жизни дрозофилы . Здесь мы опишем до сих пор неизвестную транспортную систему дл
Аннотация Сегрегация хромосом в митозе организована взаимодействием кинетохоры с микротрубочками веретена. Наше недавнее исследование показывает, что NEK2A взаимодействует с MAD1 в кинетохоре и, возможно, функционирует как новый интегратор передачи сигналов контрольной точки шпинделя. Однако неясно, как NEK2A регулирует прикрепление кинетохоры к микротрубочкам при митозе. Здесь мы показываем, что NEK2A фосфорилирует человеческий Sgo1, и такое фосфорилирование необходимо для достоверной хромосомной конгрессии при митоз
Аннотация ZAK, смешанная киназа линии, часто описывается как положительный или отрицательный регулятор роста клеток. Мы определили его как один из главных хитов в нашем скрининге кДНК кинома для мощных регуляторов эпителиального мезенхимального перехода (EMT). Эктопическая экспрессия ZAK способствовала фенотипам EMT и устойчивости к апоптозу во множественных эпителиальных клеточных линиях, оказывая различное влияние на рост клеток в разных клеточных линиях. И наоборот,
Предметы Сотовая сигнализация Структурная биология Ubiquitylation Аннотация Четыре белка R-spondin (Rspo) являются секретируемыми агонистами передачи сигналов Wnt у позвоночных, функционирующих в эмбриогенезе и биологии стволовых клеток взрослых. Посредством убиквитинирования и деградации рецепторов Wnt трансмембранная E3 убиквитинлигаза ZNRF3 и родственный RNF43 противодействуют передаче сигналов Wnt. Сообщалось, что Rspo-лига
Предметы Зубные имплантаты Экспертная оценка Никлаус П. Ланг и Ян Линде. 2015, цена Wiley-Blackwell £ 199, 99 с. 1480 ISBN 9780470672488 Эта книга охватывает периодонтологию и интерфейс перио-имплантата, который включает концепцию того, как пародонтология влияет на биологию имплантатов. Книга расширила сферу своего действия со времени первого издания, опубликованного в 1997 году. Это пересмотренное и обновленное издание основано на фактических данных, написанных признанными во
Выбор редакции
Предметы Атомные и молекулярные взаимодействия с фотонами Химическая физика Аннотация Настоящее теоретическое исследование посвящено колебательной ловушке или упрочнению связей, что является хорошо известным явлением, предсказываемым представлением одетых состояний малых молекул, таких как а также в интенсивном лазерном поле. Это явление связано с состоянием, при котором энергия колебательного уровня, индуцированного светом, совпадает с одним из колебательных уровней на бесполевой потенциальной кривой, которая в то же время максимизирует перекрытие волновой функции между этими двумя уровнями. О
Аннотация Чтобы исследовать роль протеинкиназы C (PKC) в апоптотической передаче сигналов, индуцированной изъятием цитокинов, мы экспрессировали PKC-α, -δ и -ε по отдельности в 32D миелоидных клетках-предшественниках. Родительские и PKC-δ- и PKC-ε- трансфицированные 32D-клетки подверглись апоптозу в течение 24 часов в отсутствие интерлейкина 3. Напротив, экспрессия PKC-α ингибировала н
Предметы Неорганическая химия Металлоорганические каркасы Аннотация Металлоорганические каркасы, содержащие вершины металл-карбоксилатных кластеров и длинные разветвленные органические линкеры, являются наиболее пористыми известными материалами и поэтому привлекают огромное внимание во многих областях применения, включая хранение газа, разделение, катализ и доставку лекарств. Для увеличения металлоорганической каркасной пористости увеличился размер и сложность линкеров. Здесь мы представляем многообещающую альтернативную стратегию для построения мезопористых металлорганических каркасов, которые
Выбор редакции
Предметы Механизмы болезни miRNA в иммунных клетках Вирусный ответ хозяина Вирусная инфекция Аннотация В качестве быстрого ответа против инвазии различных вирусов, регуляторный фактор-3 интерферона (IRF-3) первоначально фосфорилируется, чтобы стать активированным и активирует в основном интерфероны типа I (IFN-I) в большинстве типов клеток. Ранее мы сообщали, что IRF-3-зависимые врожденные иммунные ответы хозяина частично вмешиваются в инфекцию прионов. Здесь мы обнаружили, что стабильная инфекция приона подавляет экспрессию гена IRF-3. Снижение промоторной активности IRF-3 было значительно вос
Предметы Антропология Науки об океане Palaeoceanography Аннотация Хотя существует научный консенсус в отношении того, что глобальный и локальный средний уровень моря (GMSL и LMSL) повысился с конца XIX века, относительный вклад естественного и антропогенного воздействия остается неясным. Здесь мы приводим вероятностный верхний диапазон длительной устойчивой естественной изменчивости GMSL / LMSL ( P = 0, 99), который, в свою очередь, определяет минимальный / максимальный антропогенный вклад с 1900 года
Предметы Электронные свойства и материалы Фазовые переходы и критические явления Аннотация Когда магнитное поле ограничивает носителей моря Ферми до их самого низкого уровня Ландау, ожидается, что электрон-электронные взаимодействия будут играть важную роль в определении основного электронного состояния. Известно, что в графите имеется последовательность состояний, индуцированных магнитным полем, обусловленных такими взаимодействиями. Спустя три десятилетия после их открытия термодинамические признаки этих неустойчивостей все еще неуловимы. Здесь мы сообщаем об о