Частота выживания и рецидивов при раке молочной железы варьируется для общих диагнозов, и поэтому биологические основы болезни, которые определяют эти результаты, еще не полностью поняты. В результате трансляционная медицина является одной из самых быстрорастущих областей исследования в области опухолевой биологии. Благодаря достижениям в области генетических методов и методов визуализации архивные биопсии могут быть исследованы для целей, отличных от диагноза. Существует много доказательств, указывающих на строму как основной регулятор прогрессирования опухоли после начальных стадий формирования опухоли, а строма может также способствовать факторам риска, определяющим формирование опухоли. Поэтому аспекты стромальной биологии хорошо подходят для изучения результатов лечения пациентов, когда статистические различия в выживаемости пациентов дают доказательства того, является ли этот стромальный компонент сигналом для прогрессирования опухоли. В этом обзоре мы суммируем последние исследования, проведенные в том случае, когда выживание пациентов с раком молочной железы коррелировало с аспектами стромальной биологии, которые были включены в четыре категории: реорганизация внеклеточного матрикса (ECM) для содействия инвазии, изменения в выражении типов стромальных клеток , изменения экспрессии стромальных генов и изменения в сигнальных каскадах клеточной биологии к строме и от нее.
В молочной железе присутствуют химические сигналы (гормоны), наблюдение за иммунной клеткой, внеклеточные матрицы, стромальные клетки и механические силы; степень влияния каждого из них на опухоль является областью значительного активного исследования и расширяет наше понимание того, как биология опухоли охватывает гораздо больше, чем свойства опухолевого эпителия. Это особенно актуально при рассмотрении метастазов и событий, которые происходят, когда клетки вторгаются в строму их местной среды.
При раке молочной железы наиболее устоявшаяся связь между стромальной биологией и прогрессированием опухоли была сделана Бойд и др., Которая обнаружила, что женщины с маммографически плотной грудью в 2-6 раз увеличивают свою восприимчивость к развитию рака молочной железы, делая это один из самых высоких факторов риска среди известных биомаркеров7. Поразительно, что в гетерогенной ткани молочной железы опухоли чаще всего возникают в самых плотных частях ткани.8,9 Увеличение плотности маммографии связано как с увеличением клеточности, так и с увеличением как повышенная концентрация коллагена в строме груди, с увеличенным коллагеном, представляющим наиболее значительную корреляцию.10 Было показано, что высокая плотность маммографии (> 75%) является независимым предиктором локализованного, но не отдаленного рецидива после лучевой терапии (опасность отношение = 4,30, p = 0,071) .11 В отдельном исследовании утверждается, что плотность не является предиктором рецидива у пациентов, не получавших лучевую терапию, но у женщин o, повторение в 5,7 раза более вероятно в плотной груди, возможно, указывающее на то, что сама радиация вызывает изменения стромы, которые способствуют рецидиву.12. Доказательства генетической основы различий в плотности молочных желез происходят из исследований семейной истории, семейной агрегации и анализ двойников и сегрегации (рассмотрен в Kelemen et al.), где, как представляется, циркулирующие уровни гормонов и инсулиноподобного фактора роста-1 (IGF-1) играют определенную роль в изменении экспрессии гена в плотных грудях.13-15
Несмотря на корреляцию, причинно-следственная связь не была окончательно установлена между увеличением стромальной плотности коллагена и образованием опухоли. Исследования на животных были полезны для решения этой проблемы. Повышенная стромальная плотность возникает у мышей, несущих устойчивый коллагеназу трансген для α1 цепи коллагена I, мыши Col1a1tm1jae. Эти животные показывают 3-кратное увеличение образования опухолей и метастазов, обусловленных трансгеном MMTV-PyVT, по сравнению с диким типом которые указывают на функциональную связь между увеличением роста коллагена и молочной железы.17 Аналогичным образом, увеличение сшивки коллагена посредством экспрессии лизилоксидазы, что делает ткань более жесткой, соответственно увеличивает образование опухолей молочной железы18.
Рисунок 1. Связанные с опухолью коллагеновые сигнатуры (TACS). Многофотонное изображение изолированной опухоли молочной мыши ex vivo (MMTV-PyVT), содержащей различные организационные фенотипы коллагена. Слабый сигнал аутофлуоресценции, присутствующий в опухолевом эпителии, окружен сильным сигналом генерации второй гармоники (SHG), создаваемым коллагеном. Это изображение содержит все три архетипические ассоциированные с коллагеном сигнатуры (TACS), а также некоторые ярко-автофлуоресцентные стромальные клетки. Первая сигнатура коллагена (TACS-1) определяется как увеличение стромального коллагена, который сохраняет волнистый внешний вид и обнаруживается во всей опухоли (стрелка). Вторая подпись (TACS-2) относится к выпрямленному появлению отдельных коллагеновых волокон, тогда как третья подпись (TACS-3) относится к ориентации выпрямленных волокон коллагена. В частности, TACS-3 определяется как волокна коллагена, ориентированные в радиальном направлении от границы опухоли (стрелки). Было показано, что опухолевые клетки будут удаляться от таких мест, как это происходит по выпрямленным, перпендикулярно выровненным коллагеновым волокнам. Шкала шкалы составляет 50 мкм.
Рисунок 3. Фенотип TACS-3 выделяет карциному молочной железы для инвазии. (A-C) Следствием независимого от фиксации роста карциномы молочной железы является совмещение с стромальной матрицей. Наблюдается, что коллаген проникает в клеточную массу карциномы, кроме того, некоторые эпителиальные клетки распространяются вдали от опухоли, такие инфильтрации размывают границу опухоли / стромы, что приводит к нерегулярному краю. Чистым эффектом является выделение ячеек в однофазные столбцы ячеек с расширенной миграцией. Фибробласты и другие стромальные клетки легко наблюдаются в этих областях, и есть много доказательств их непосредственной роли в этих действиях. (D) Иллюстрация, изображающая такой процесс, где влияние, приводящее к такому фенотипу, будет подробно описано на рисунке 4.
Рисунок 2. Выровненный коллаген является проспектом для инвазии и метастазов. (A) H и E окрашенное скольжение карциномы молочной железы человека. Рассеивающие клетки можно наблюдать, мигрируя в ближайший кровеносный сосуд. (B) Генерация генерации второй гармоники (SHG) в этом же месте показывает основную коллагеновую матрицу.
Поскольку фенотип TACS-3 является проспектом для метастазов у мышей, мы предположили, что выживаемость пациентов с диагнозом карцинома молочной железы может быть предсказана по частоте TACS-3. Изображая сигнал генерации второй гармоники, полученный коллагеном в тканевом микрочипе образцов из 196 пациентов с диагнозом инвазивный рак молочной железы, мы измеряли частоту фенотипа TACS-3. Одномерный анализ модели пропорциональной опасности Кокса показывает, что наличие TACS-3 связано с плохой специфической для болезни и безрецидивной выживаемостью, что приводит к коэффициентам риска между 3,0 и 3,9 (см. Ссылки 31 и таблицу 1). Этот биомаркер был подтвержден как независимый прогностический показатель независимо от уровня опухоли, размера, статуса рецептора эстрогена или прогестерона или статуса рецептора-2 (HER-2) эпидермального фактора роста человека. Удивительно, но TACS-3 также не зависел от состояния лимфатических узлов. Предыдущий анализ проводили на регулярно готовых, гематоксилиновых и эозиновых (H и E) пятнах гистопатологии, что открывает возможность оценки прямых взаимодействий между опухолевым эпителием и ECM в рамках стандартного рабочего процесса гистопатологии. Этот вопрос о масштабной шкале анализа является важным соображением, поскольку вторжение не должно происходить на большом расстоянии для эффективного метастазирования. В некотором смысле, выравнивание и осаждение коллагена является показателем взаимодействия между опухолью и локальными комбинированными стромальными влияниями, и поскольку выравнивание TACS-3 было настолько сильно коррелировано с результатом пациента, нас интересует, как любые и все аспекты стромальная биология может привести к метастатическому развитию TACS-3 фенотипа.
Все приведенные данные были одномерной моделью пропорциональной опасности Кокса для безрецидивной выживаемости, если не указано иное. Не во всех исследованиях были указаны коэффициенты опасности (указано -). CI, доверительный интервал.
В настоящее время неясно, какие механизмы способствуют выравниванию коллагеновой матрицы. Однако недавние данные указывают на роль синдикановой сигнализации. Четыре синдикана включают семейство трансмембранных протеогликанов гепарансульфата клеточной поверхности, экспрессированных на фибробластах и эпителиальных клетках. Хотя синдекан-1 экспрессируется на нормальных эпителиальных клетках молочной железы, но не в строме, при раке молочной железы это выражение переключается с
70% карциномы молочной железы человека, выражающих синдекан в строме.32 Стромальный синдикан обнаружен на ассоциированных с карциномой фибробластах (CAFs ), которые отличаются от нормальных фибробластов своей способностью стимулировать прогрессирование опухоли.33,34 Считается, что влияние синдикановой сигнализации на адгезию и миграцию ниже по течению связано с их связыванием с факторами роста и с ECM через их гепарансульфатные цепи, поскольку а также через основной белок.35-37. Недавняя работа продемонстрировала, что наличие стромального синдикана-1 стимулирует пролиферацию опухолевого эпителия и коррелирует с количеством опухолевой васкуляризации в человеческом тканевом микрочипе пациентов с инвазивной карциномой молочной железы38. Кроме того, , экспрессия синдикана-1 (но не синдикан-4 или глипикан-1) предсказывали исход пациента в том же тканевом микрочипе (таблица 1) .39
Интересно отметить, что было обнаружено, что TACS-3 прогнозирует выживаемость пациентов независимо от всех стандартных клинических переменных, за исключением экспрессии синдикана-1, что указывает на то, что эти два фактора связаны.31 Кажется, что биологическая основа для этой корреляции, как это было показало, что экспрессия синдикана-1 необходима и достаточна для того, чтобы фибробласты могли осадить выровненную матрицу in vitro. Однако в настоящее время точный механизм, с помощью которого синдикан-1 способствует выравниванию коллагена, неизвестен.