Abstract
Bakgrunn
Anaplastisk skjoldbruskkjertelkreft (ATC) er en av de mest dødelige menneskelige kreftformer. Den raske angrep og motstand mot konvensjonelle therapeutics bidra til en gjennomsnittlig overlevelse på seks måneder etter diagnose og gjøre identifisering av skjoldbrusk-kreft-initiere celler stadig viktigere.
metodikk /hovedfunnene
I tidligere studier av ATC cellelinjer, CD133
+ celler utstilt stamcelle-lignende funksjoner som høy spredning, selvfornyelse og kolonidannende evne
in vitro
. Her viser vi at transplantasjon av CD133
+ -celler, men ikke CD133
– celler, inn immunodeficient NOD /SCID-mus er tilstrekkelig til å indusere vekst av tumorer
in vivo
. Vi beskriver også hvordan den andel av celler som er ATC CD133
+ øker dramatisk mer enn tre måneder med kultur, fra 7% til mer enn 80% av totalen. Dette CD133
+ celle bassenget kan videre skilles ved flowcytometri i to atskilte populasjoner: CD133
+ /høy og CD133
+ /lav. Selv om begge undergrupper er i stand til langsiktig tumorigenesis, den raskt voksende CD133
+ /høye celler er uten tvil det mest effektive. De uttrykker også høye nivåer av stamcelle antigen Oct4 og reseptoren for thyroid stimulerende hormon, TSHR. Behandling ATC celler med TSH forårsaker en tredobling i antall CD133
+ celler og utløser en doseavhengig opp-regulering av uttrykk for
TSHR Hotell og
Oct4
i disse cellene. Enda viktigere, immunhistokjemisk analyse av vevsprøver fra ATC pasienter indikerer at CD133 er sterkt uttrykt på kreftcellene, men ikke på nabo normale skjoldbrusk celler.
Konklusjon /Betydning
Så vidt vi vet, er dette første rapporten indikerer at CD133
+ ATC-celler er selv ansvarlig for tumorvekst i immunsvikt mus. Våre data gir også et unikt innblikk i reguleringen av CD133 av TSH. Disse svært tumorigene CD133
+ celler og aktiverte TSH signalveien kan være nyttige mål for fremtidige ATC terapi
Citation. Friedman S, Lu M, Schultz A, Thomas D, Lin RY (2009) CD133
+ Anaplastisk Thyroid kreftceller Initiere Svulster i immunsvikt mus og er regulert av Tyreotropin. PLoS ONE 4 (4): e5395. doi: 10,1371 /journal.pone.0005395
Redaktør: Bernadette Breant, INSERM, Frankrike
mottatt: 30 januar 2009; Godkjent: 27 mars 2009; Publisert: 30 april 2009
Copyright: © 2009 Friedman et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Dette arbeidet ble delvis støttet av National Institutes of Health Grant R01 DK068057 (RYL). Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Thyroid kreft er den vanligste typen endocrine kreft [1]. Dens forekomst øker raskere enn noen annen solid tumor – om lag 3 prosent per 100 000 mennesker hvert år [2] – og det er nå den syvende vanligste kreftformen hos kvinner [1]. Mer enn 90% av thyroid kreft er avledet fra skjoldbruskkjertelen follikulære celler, er godt differensiert og har en gunstig prognose. I motsetning til dette, anaplastisk skjoldbruskkjertelkreft (ATC), en udifferensiert i skjoldbruskkjertelen, er betydelig mer alvorlig enn andre thyroid kreft og har en dårlig prognose. Nitti prosent av pasienter med ATC dø innen seks måneder. Selv om ATC står for mer enn 50% av dødsfall knyttet til skjoldbrusk kreft hvert år, årsakene til denne sykdommen er i stor grad ukjent. Nåværende behandlinger for ATC er aggressive – inkludert kirurgi, strålebehandling og kjemoterapi, – men ingen studie har vist en overbevisende forbedring i overlevelse [3], kanskje fordi de ikke i tilstrekkelig grad rettet mot de kreft initiere celler. De fleste kreftbehandlingen målrette differensierte eller differensierende celler, uavhengig av om de er kreft. Men hvis sykdommen er på grunn av kreft stamceller (cscs) [4], [5], dette kan være feil tilnærming. Som normale stamceller, cscs både kan fornye seg selv og produsere differensiert avkom, inkludert en fenotypisk mangfoldig tumor cellepopulasjon å kjøre tumorigenesis. Flere linjer av bevis tyder på at cscs, som er svært motstandsdyktig mot standard kjemoterapeutiske midler og stråling, opprett sykdommen i sene faser av kreft. Hittil har cscs vært isolert basert på deres evne til å uttrykke spesifikke celleoverflatemolekyler i hematologisk kreftsykdom og epitel-celle-stammer kreft, inkludert akutt myelogen leukemi (CD34
+ CD38
-CD123
+) [ ,,,0],5], brystkreft (CD44
+ CD24
lav) [6], hjernesvulster (CD133
+) [7], tykktarmskreft og føflekkreft (CD133
+) [8] – [ ,,,0],11]
CD133 (prominin-1) er en fem-transmembrane glykoprotein spesifikt uttrykt på bestander av blodkreft stilk og stamceller fra foster og voksen ledningen blod, perifert blod og benmarg [12] -. [15 ]. Selv om sin biologiske funksjon er ikke kjent, men kan også være en markør av stamceller i en rekke ikke-hematopoietiske vev, inkludert nerve og gliaceller i fetal hjerne så vel som prostatic epitel, muskel, nyre, lever og hornhinnen stroma, og noen cancervev [15] – [24]. Nylig, Zito
et al
rapportert at fire menneske ATC cellelinjer undersøkt, to – ARO og KAT-4 – inneholde subpopulasjoner av CD133
+ celler som viser stamcelleliknende funksjoner som rask spredning , en evne til å fornye seg selv og danne kolonier, og motstand mot kjemoterapi-indusert apoptose
in vitro product: [25]. Som et resultat, er disse populasjonene antas å være i stand til å initiere tumorvekst, selv om denne hypotesen har ennå ikke blitt bekreftet i dyremodeller.
Her er vi evaluere tumorigene potensialene av ATC-avledet CD133
+ populasjoner
in vivo
. Vi brukte fluorescerende-aktivert celle sortering (FACS) for ytterligere å dele CD133
+ celler i to forskjellige fraksjoner: CD133
+ /høy og CD133
+ /lav. Vi så sammenlignet evnen til CD133
+ /høy, CD133
+ /lav og CD133
– celler til å innpode og gi opphav til subkutane tumorer i NOD /SCID-mus. Vi brukte to xenotransplantasjon modeller i vår studie å utforske mulige eksistensen av cscs i ATC: begrensende fortynning transplantasjons eksperimenter for å finne ut om våre xenograft systemet var kvalitativ og i stand til å detektere enkelttumor initiere celler, og en serie xenograft modell for å teste cellenes selvfornyelse og Lineage kapasiteter. Vi observerte at selv om både CD133
+ /høy og CD133
+ /lav celler genererer subkutane xenografttumorer som viser histologi likner de primære svulster, CD133
+ /høye celler starte tidligere og mer aggressiv tumorvekst. Vi har også funnet at thyroid-stimulerende hormon (TSH), den viktigste regulator av skjoldbruskkjertel-funksjon, er viktig for vekst av CD133
+ -populasjonen. I motsetning til vanlige skjoldbrusk celler, ATC vevsprøver var klart positiv for CD133. Våre funn, sammen med identifisering av skjoldbrusk cscs og klarlegging av den rollen TSH i CD133
+ cellevekst, kan føre til nye diagnostiske markører og terapi for å behandle denne ødeleggende sykdommen.
Resultater
CD133 uttrykkes på menneske ATC cellelinjer, men ikke på papillær skjoldbruskkjertelkreft cellelinjer
for å avgjøre om en CSC befolkningen eksisterer i ATC, vi undersøkte CD133 uttrykk i et panel av menneskelig skjoldbrusk kreft cellelinjer. Strømningscytometrisk analyse viste at CD133 er uttrykt i to ATC cellelinjer, ARO (hvor 7,02% av cellene er CD133
+) og tilbake (hvori 6,32% av cellene er CD133
+), men ikke i begge av to godt differensierte papillære thyroid kreft-cellelinjer (NPA og TPC) (fig. 1A). Disse resultatene tyder på at CD133 uttrykk er unikt assosiert med udifferensiert ATC. Immunofluorescerende farging bekrefter ekspresjonen av CD133 på overflaten av CD133
+, men ikke CD133
– (Fig. 1B) celler. Videre er de to CD133 populasjoner vokse på en annen måte i kultur. I svulster, CD133
+ celler vise pleomorphic gigantiske cellekjerner og vises kornete og tett; i to-dimensjonale kulturer danner de trange runde kolonier. I kontrast, CD133
– cellene er blottet for de fleste av disse funksjonene. I likhet med ARO celler, vokser de selvstendig som små, runde celler i kultur (Fig 1B).
(A) Flowcytometrisk analyse av CD133 uttrykk i ARO, FRO, Norsk Folkehjelp og TPC cellelinjer. Svarte linjer representerer positiv farging for CD133, grå viser isotype kontroller. (B) Ordnet CD133
+ cellene danner tette runde kolonier i to-dimensjonale cellekulturer, mens CD133
– celler vokse selvstendig som små runde celler. Immunofluorescent bilder av CD133
+ celler (øvre middel panel, 63 × forstørrelse) viser CD133 uttrykk som
grønt signal
på celleoverflaten. I kontrast, CD133
– cellene mangler dette signalet (lavere middel panel; 20 × forstørrelse)
CD133
+ celler uttrykker høye nivåer av genene for Oct4 og TSHR
.
kvantitativ real-time polymerase chain reaction (QRT-PCR) analyse indikerte at CD133
+ celler uttrykker omtrent fire ganger så mye
Oct-4
som gjør CD133
– celler (fig. 2A, 1,02 ± 0,25 (gjennomsnitt ± SEM)
versus
0,27 ± 0,10 (gjennomsnitt ± SEM),
P
0,05). Oct4 er medlem av POU familien av transkripsjonsfaktorer og spiller en sentral rolle i opprettholdelsen av pluripotency og spredning av embryonale stamceller. Uttrykket av Oct4 i CD133
+ celler indikerer at, i samsvar med en tidligere rapport [25], har denne populasjonen stamcellelignende egenskaper som ikke deles med CD133
– celler. Den CD133
+ befolkningen uttrykker også omtrent 13 ganger høyere nivåer av
TSHR
enn gjør CD133
– befolkningen (figur 2A. 1,05 ± 0,53 (gjennomsnitt ± SEM)
mot
0,08 ± 0,03 (gjennomsnitt ± SEM),
P
0,01). TSHR er et G-protein-koblet reseptor glykoprotein som stimulerer veksten av normale og kreftskjoldbrusk-celler i nærvær av TSH. Våre funn som CD133
+ celler uttrykker betydelig høyere nivåer av TSHR innebærer at TSH regulerer også veksten av CD133
+ celler.
(A) QRT-PCR-analyse viser at CD133
+ celler uttrykker høyere nivåer av
Oct-fire Hotell og
TSHR
enn gjøre CD133
– celler. Resultatene er vist som midlere og S.E.M. Asterisk:
P
0,05; to stjerner:
P
0,01. (B) TSH oppregulerer uttrykk for
TSHR Hotell og
Oct4 Hotell og øker antall CD133
+ celler. Venstre panel: humant rekombinant TSH utløser en doseavhengig oppregulering av
TSHR Hotell og
OCT4
mRNA nivåer i usorterte ARO celler. Høyre panel: antall CD133
+ celler øker tre ganger i respons til TSH stimulering
Forbedret celleproliferasjon og oppregulering av OCT4 og TSHR gener som svar på TSH signale
Kliniske studier har indikert at høye TSH-nivåer kan være en markør for utviklingen av kreft i skjoldbruskkjertelen [26] – [30]. Spesielt de fleste tyroideacancer har oven normale TSH nivåene. Fordi CD133
+ celler uttrykker mye høyere nivåer av TSHR enn gjøre CD133
– celler, undersøkte vi effekten av TSH på CD133
+ populasjoner. ARO celler dyrket med 0-1000 uU /ml rekombinant human TSH i 48 timer oppviste en doseavhengig økning i den relative ekspresjon av både
TSHR
og
OCT4
gener (fig. 2B) . Antallet ARO celler som uttrykker CD133 også økt omtrent tre ganger i respons til TSH behandling (Fig. 2B). Sammen utgjør disse observasjonene viser at TSH induserer spredning av CD133
+ populasjoner
in vitro
.
ARO celler rekonstituere menneskelige ATC tumorer in vivo
Å utvikle en pålitelig modell for menneskelig ATC biologi, etablerte vi fire ARO subkutane transplantater i åtte uker gamle kvinnelige NOD /SCID-mus. Mus injisert med encellede suspensjoner av 10
6 ARO celler utviklet palpable tumorer i løpet av få dager og synlige svulster innen 21 dager. Disse svulstene er bemerkelsesverdig lik de fra menneskelige pasienter og viser liten likhet med den opprinnelige skjoldbruskkjertelen hårsekken struktur (fig. 3A). Viktigere, fant vi at tumorigent potensialet i de ARO cellene varierer med deres passasje nummer: celler som hadde blitt dyrket lenger dannet større og mer aggressive svulster når transplantert inn NOD /SCID mus enn gjorde cellene i nedre passasje nummer (fig 3A.). Vi spekulere at dette fenomenet skyldes positiv utvelgelse over tid av mer robuste prolifererende CD133
+ -celler på bekostning av den CD133
– celler. Faktisk fant vi at to ARO kulturer som hadde blitt passert 50 eller flere ganger inneholdt en høyere andel (~50.1%) av CD133
+ celler enn gjorde ARO kulturer av lavere passage tall (~21.9%) (fig. 3B) . Sammen viser disse resultatene at den humane ARO cellelinje inneholder celler med evnen til å danne nye tumorer i NOD /SCID-mus CD133 og at ekspresjonsnivåene er positivt korrelert med tumordannelse. Videre, den raske spredningen av CD133
+ celler resulterer i robust positiv utvelgelse av disse cellene over tid-fra den opprinnelige 7,02% (Fig. 1a) av den totale befolkningen til mer enn 80% etter tre måneder med kontinuerlig kultur ( fig. 4). Disse resultatene viser at en lengre periode av kultur kan forvandle CD133
– dominerende populasjoner i CD133
+ -. Dominerende populasjoner
(A) Alle mus injisert med 10
6 ARO celler utviklet svulster innen 21 dager. Hematoxylin-eosin analyse av disse xenotransplantater viste at de er bemerkelsesverdig lik tumorsnitt fra humane pasienter. Merk at svulster generert fra høy passasje ARO celler dannet større og mer aggressive svulster når subkutant transplantert inn NOD /SCID mus enn gjorde svulster generert fra lav-passasje ARO celler. (B) FACS analyse viser at ARO celler med høy passasje nummer (høyre panel, passasje nummer 50) inneholder en større andel av CD133
+ celler enn gjør ARO celler med lav passasje antall (venstre panel, passasje nummer 10) .
(A) CD133
+ befolkningen kan videre deles inn i CD133
+ /høy og CD33
+ /lave bestander av FACS. (B) Renheten for hver fraksjon ble sortert bekreftet ved FACS-analyse. (C) ARO celleproliferasjonsanalyse (venstre panel). Celleproliferasjon analyser tyder på at CD133
+ /høy og CD133
+ /lave celler sprer seg raskere enn CD133
– celler på kulturdagene fire og åtte (høyre panel). (D) QRT-PCR-analyse. Resultatene er vist som midlere og S.E.M. Asterisk,
P
. 0,05
CD133
+ /høye celler uttrykker høyere nivåer av TSHR og OCT4 gener enn gjøre CD133
+ /lav og CD133
– celler
CD133
+ celle bassenget kan bli ytterligere atskilt med FACS i to distinkte subpopulasjoner: CD133
+ /høy og CD133
+ /lav (figur 4A.). I en svært passert kultur av ARO celler, omtrent 80% av cellene ble CD133
+ /lav, 16% var CD133
+ /høy, og 4% var CD133
– (Fig. 4A). Vi bekreftet renheten av fraksjoner etter sortering (Fig. 4B) og gjennomført celleproliferasjonsprosesser analyser for å finne ut om det er noen forskjeller i spredning priser av disse undergruppene. Som forventet, CD133
+ /høy og CD133
+ /lave subpopulasjoner sprer seg raskere enn CD133
– (Fig. 4C) undergruppe
in vitro
. QRT-PCR-analyse videre avdekket at CD133
+ /høy undergruppe uttrykker de høyeste nivåene av
Oct4 Hotell og
TSHR
, mens CD133
– celler uttrykker de laveste nivåene av disse gener (fig. 4D). Vi vurderte også ekspresjonen av
CXCR4
, reseptoren for stromal celle-avledet faktor-1 CXCL2 kjemokin som uttrykkes i en rekke forskjellige faste tumorer inkludert ATC [31], [32]. Vi fant at uttrykket nivåer av verken
CXCR4
heller endoderm markør
Foxa2
signifikant forskjellig mellom de tre subpopulasjoner (Fig. 4D).
CD133
+ /høye celler er svært tumorigent in vivo
for å teste vår hypotese om at bare en liten undergruppe av svært proliferative ARO celler er ansvarlig for tumordannelse, transplantert vi grupper av NOD /SCID-mus med økende antall CD133
+ /høy, CD133
+ /lav og CD133
– celler – fra et beløp normalt ikke klarer å initiere tumorvekst (~1,000 celler) til et beløp som alltid starter tumorvekst (~100,000 celler). Som vist i tabell 1, injeksjon av 100 000 til 10 000 CD133
+ /høy-celler ga opphav til synlige tumorer i alle mus (4/4) i løpet av fire uker og en av to mus injisert med 1000 CD133
+ /høy celler utviklet en svulst. I kontrast, selv om injeksjon av 100.000 CD133
+ /lave celler også ga opphav til nye svulster (4/4), bare 1 av 4 mus utviklet en svulst etter en injeksjon med 10.000 CD133
+ /lave celler, og ingen svulster ble observert når mus ble injisert med 1000 CD133
+ /lav celler. Ingen svulster ble observert i mus injisert med en rekke CD133
– celler. Spesielt, subkutane svulster avledet fra injeksjon av CD133
+ /høye ARO cellene vokste raskere i NOD /SCID mus enn gjorde svulster avledet fra CD133
+ /lave celler: mus injisert med 100000 CD133
+ /høye celler utviklet 250 mm
3 svulster innen 16 dager og 1000 mm
3 svulster innen 35 dager, mens mus injisert med 100000 CD133
+ /lave celler kreves 35 dager for å utvikle 250 mm
3 svulster og 45 dager for å utvikle 1000 mm
3 tumorer (data ikke vist). Disse observasjonene tyder på at selv om både CD133
+ /høy og CD133
+ /lave celler kan initiere svulster, CD133
+ /høye celler initiere tumorvekst mer effektivt og vokse raskere enn CD133
+ /lav celler.
Langsiktig tumorigent potensialet CD133
+ /høy og CD33
+ /lave celler i NOD /SCID mus
celler fra primære svulster som stammer fra injeksjons av CD133
+ /høy og CD133
+ /lav-celler ble serielt transplantert inn i NOD /SCID-mus for å bestemme langtids karsinogent potensial av cellene. De begrensende fortynning transplantasjons eksperimentene beskrevet ovenfor viser at størrelsen av svulstene er positivt korrelert med antallet CD133
+ /høy og CD133
+ /lav-celler injisert. Svulster som stammer fra CD133
+ /høy og CD133
+ /lave primære og sekundære xenografter konsekvent gjengitt de primære svulster på histologisk nivå (Fig. 5). Selv om begge subpopulasjoner ikke bare opprettholdt sin karsinogent potensial under
in vivo
aging men også økt aggressivitet, som indikert av raskere vekst og øke størrelsen på suksessivt generert svulster, den CD133
+ /høye cellene er samlet mer aggressive. Sammen disse resultatene tyder ikke bare at CD133
+ /høy og CD133
+ /lave celler har langsiktige karsinogent potensial, men også at våre xenograft modell system kvantitativt og kvalitativt rekapitulerer tumorigenesis
in vivo
.
(A) CD133
+ /høy og CD133
+ /lave undergrupper av ARO celler hver utstillingen langsiktig karsinogent potensial. Subkutane svulster i NOD /SCID mus avledet fra videregående injeksjon av CD133
+ /høy og CD133
+ /lave celler. (B) Hematoxylin-eosin (H E) og CD133 uttrykk analyse av muse xenografter generert fra primær- og sekundær xenografter
CD133 er sterkt uttrykt i kirurgiske prøver av menneskelig ATC, men ikke i normale skjoldbrusk celler.
for å forstå hvilken rolle CD133 i menneskelig ATC, er det nødvendig å kontrollere om CD133 protein er uttrykt i kirurgiske prøver fra pasienter med patologiske og kliniske diagnoser av ATC. Vi brukte immunhistokjemisk farging for å vurdere nivåer av CD133 uttrykk i et sett av arkivmateriale, rutinemessig behandlet, formalinfikserte, parafininnstøpte ATC pasient vevsprøver (
n
= 10). Vi oppdaget CD133 uttrykk i 8 av 10 (80%) ATC prøver. Fargeintensitet varierte fra sterk til moderat. Representative bilder av ATC prøvene er vist i fig. 6. slående at CD133 sterkt uttrykt på kreftcellene, men ikke på nabo normale skjoldbruskkjertelen follikulære celler (Fig. 6). Antistoff spesifisitet ble demonstrert gjennom peptid blokkering. Sammen indikerer disse data at CD133 er overuttrykt i ATC-kliniske prøver med hensyn på normale vev med skjoldbruskkjertelen.
(A-D) Immunhistokjemisk analyse av CD133-ekspresjon i ATC-prøver. Positive celler er brune. Legg merke til at vanlige skjoldbrusk celler ikke uttrykker CD133 (pil). Bildet til høyre nederst er CD133 antistoff pluss peptid konkurranse farging.
Diskusjoner
ATC er en av de mest dødelige av alle menneskelige svulster. Det er svært motstandsdyktig mot konvensjonell terapi og dens dødelighet nærmer seg 100%. Den relative sjeldenhet og hurtig dødelig natur ATC komplisere både diagnose og behandling. Foreliggende studie demonstrerer for første gang at bare en subpopulasjon av ATC celler er i stand til å danne tumorer i NOD /SCID-mus. Vi identifiserte og isolerte disse cellene basert på ekspresjonen av en celleoverflate markør CSC, CD133, i den humane cellelinje ATC ARO. Våre data viser at så få som 1000 CD133
+ /høye celler og 10000 CD133
+ /lave celler kan danne svulster i NOD /SCID-mus. I motsetning til mus injisert med CD133
– cellene forble tumorfrie gjennom hele studieperioden. Disse data viser at tumorigen og ikke-tumorigene celler ko-eksisterer innenfor ATC, og innebærer at ikke alle tumorcellene er i stand til å initiere neoplastisk vekst. Snarere er anaplastiske svulster generert av en liten del av CSC celler som kan fornye seg selv og skille ut hele svulsten befolkningen. Vår
in vivo
data støtter en tidligere uncharacterized CSC modell for ATC tumorigenesis [33], [34]
Den nåværende tilnærming avhengig av to godt karakterisert menneskelige ATC cellelinjer. ARO og FRO . Zito
et al
tidligere rapportert at over 60% av ARO celler CD133
+, og at FRO cellene uttrykte ikke CD133 [25]. I kontrast, fant vi at ca 7% av både ARO og FRO celler CD133
+ (Fig. 1a). Videre, til tross for det faktum at immunfluorescens-fargingen av oss (Fig. 1B), og andre, viser klart at CD133 er et celleoverflateprotein, Zito gruppe beskrevet CD133 immunofarging som cytoplasmisk og apikale – atypisk for en fem-transmembran-glykoprotein [25]. Det er flere mulige forklaringer på disse avvikene. For det første fordi de kilder til cellelinjene er forskjellige, er det mulig at de arvet forskjellige egenskaper. For eksempel beskriver vi her hvordan, som mange cscs, CD133
+ /høye celler sprer seg raskere enn CD133
– celler (Fig. 3). Over en lengre periode med kontinuerlig dyrking, observerte vi at andelen av CD133
+ celler i kultur ARO økt dramatisk fra 7% til 80%. Hvis Zito gruppe studert tidlig-passasje fro celler de kan ha feilaktig konkluderte med at cellene ikke uttrykker CD133. En fersk rapport fra Schweppe
et al
antyder også at de påståtte ATC cellelinjer ARO og KAT-4 er faktisk hentet fra tykktarmskreft cellelinjen HT-29 og er ikke av skjoldbruskkjertelkreft opprinnelse [35]. Selv om det er ikke klart om de cellelinjer som benyttes av Zito
et al
ble forurenset, skal genetisk analyse og DNA fingerprinting studier brukes til å avklare identiteten til disse cellelinjene. Endelig vil det være nødvendig å bekrefte våre funn i friske humane ATC kirurgisk vevsprøver fordi cellelinjer som ikke alltid rekapitulere alle sider av primære svulster. Imidlertid kan sjeldenhet av sykdommen gjør dette vanskelig å oppnå.
Den raske spredningen av CD133
+ celler kan i det minste delvis forklare ATC fatale naturen. Eksisterende diagnostiske metoder er basert på flere egenskaper: en mangel på radioaktivt jod opptak, en direkte forlengelse inn i myke vev, og en hurtig utvidelse hals masse (midlere størrelse ved presentasjon: 8 cm). De fleste pasienter sliter med pusteproblemer etter når de blir diagnostisert, og de fleste av disse kreftformene er allerede stadium IV-de har spredt seg i stor grad til livmorhals lymfeknuter og fjerntliggende organer som lunge og ben, og er vanskelig å målrette og drepe selv med kirurgi. Fordi det er sannsynlig at den raskt voksende natur ATC og de påfølgende høye tap skyldes den svært proliferative og tumorigent natur CD133
+ celler, synes det rimelig at fremtidige behandlinger bør være utformet for å målrette CD133
+ populasjoner. Medikamentell behandling rettet mot disse bestandene er sannsynlig å avvike fra dagens chemotherapies for ATC pasienter og kan være mer vellykket i behandling av sykdommen.
Våre immunhistokjemiske studier av klinisk ATC eksemplarer tydelig viste at CD133 uttrykkes på tumorceller, men ikke på nabo normale skjoldbrusk celler. Enda viktigere, svulster avledet fra CD133
+ /høy og CD133
+ /lave primære og sekundære xenografter trofast gjengitt de primære svulster på histologisk nivå i våre xenograft modeller (Fig. 5). Sammen disse resultatene tyder på at CD133
+ celler opprettholde sin karsinogent potensial under
in vivo
aging og er faktisk cscs. Cscs fornye seg selv og rekonstituere deres spesielle organsystemer gjennom en prosess med asymmetrisk fordeling som genererer en ny stamcelle og en datter-celle er i stand til differensiering. De kan også deles symmetrisk til å danne enten to normale datterceller, eller to stamceller, avhengig av omgivende ekstracellulære faktorer. Våre data som CD133
+ celler generere nye tumorigene CD133
+ celler i tillegg til blandede bestander av ikke-tumorigene celler støtter forestillingen om at de er sanne cscs videre.
Shmelkov
m.fl.
nylig rapportert at CD133 ikke kan være en pålitelig markør for kolon cscs. Ved hjelp av transgene mus som uttrykker LacZ under CD133 arrangøren, fant de at CD133 var bredt uttrykt i normal og kreft kolonepitelet [36]. Videre rapporterte de at selv om begge CD133
+ og CD133
– metastatiske kolon kreftceller kan starte svulster i NOD /SCID-mus, CD133
+ celler kan gi opphav til mer aggressive CD133
– celler i løpet av metastatisk overgangen [36]. ATC er en udifferensiert skjoldbruskkjertelen, og dens atferd er i stor grad forskjellig fra tykktarmskreft. For eksempel fant vi at normale skjoldbrusk celler ikke uttrykker CD133. Videre både CD133
+ /høy og CD133
+ /lav undergrupper kan starte tumorvekst i NOD /SCID-mus, men CD133
+ /høye celler genererer mer aggressive svulster enn CD133
+ /lav celler. Det er ikke klart i vår studie som CD133 undergrupper spille en rolle i ATC metastaser. Vår nåværende xenograft modell avhenger av subkutan transplantasjon av CD133 celler i NOD /SCID-mus. Denne plasseringen er ikke en normal nisje av skjoldbruskkjertelen kreftceller og kan ikke trofast rekapitulere miljøet oppleves av kreftceller i den opprinnelige svulsten. Selv om vi har vist at tumorer avledet fra enten bulk eller sortert ARO cellepopulasjoner er bemerkelsesverdig lik den primære tumor, kan det tenkes at skjoldbruskkjertelen sjiktet kan bedre understøtte vekst og differensiering av skjoldbruskkjertelen cscs. Dette punktet er enda viktigere når vi tenker på at ATC er et lokalt aggressiv type thyroid tumor med høy grad av fjernmetastaser. Derfor er det av avgjørende betydning for å etablere en ortotopisk modell i hvilken tumorceller injiseres direkte inn i skjoldbruskkjertelen [37].
Vi fant at CD133
+ -celler fortrinnsvis overuttrykke gener, slik som Oct4, at er normalt anriket i embryonale stamceller. Våre tidligere RT-PCR genuttrykk profiler tyder på at ATC cellelinjer uttrykke embryonale stamcellemarkører REX1, OCT4 og Nanog. Ekspresjonen av et antall endodermal markører, inkludert Sox17, Foxa2 og Sox 7, er også påvist (data ikke vist). Selv om disse kreftcellelinjer uttrykker også TSHR og skjoldbrusktranskripsjonsfaktor Pax8, andre markører av terminalt differensierte skjoldbrusk celler, slik som natrium-jodid symporter og thyroglobulin, ikke uttrykkes i disse cellelinjer (Friedman og Lin, upubliserte observasjoner). Disse resultatene er i samsvar med det som er rapportert av Zito
et al
som fant at ARO /CD133
+ celler uttrykker thyroblast spesifikke transkripsjonsfaktor TTF-en og Oct4, men ikke tyreoglobulin, thyroperoxidase eller natrium- jod symporter [25]. Sammen disse funnene tyder på at ATC celler ikke bare har begynt å spre seg ukontrollert, en egenskap som er felles for alle kreftceller, men også at de mister egenskapene til differensierte skjoldbrusk celler. Våre resultater viser en tidligere ukjent sammenheng mellom gener assosiert med embryonale stamceller og skjoldbrusk celler og støtter muligheten for at disse genene bidrar til CSC-lignende fenotyper utstilt ved mange svulster. Disse observasjonene tyder på at de regulatoriske nettverk kontrollerende funksjon av skjoldbrusk celler kan også være aktiv i ATCs. Vår oppdagelse at TSH kan regulere spredning og vekst av CD133
+ celler kan ha viktige implikasjoner. Klinisk, den høyeste forekomsten av skjoldbruskkjertelkreft oppstår hos pasienter med unormalt forhøyet TSH nivåer. Vi fant ut at CD133
+ celler over-uttrykke TSHR genet. Videre er dette uttrykket positivt regulert av TSH, noe som tyder på en auto feedback-mekanisme (fig. 7). Det er viktig å undersøke ytterligere hvordan TSH påvirker spredning av CD133
+ celler, og i forlengelsen, som andre cscs. Rollen Oct4 aktivering i kreft overlevelse og gener og proteiner som letter selvfornyelse av CD133
+ også garanterer etterforskning.
TSH, skjoldbruskkjertel hormon, TSHR, reseptoren for thyroid stimulerende hormon, rød sirkel, CD133
+ /høye celler, blå sirkel, CD133
+ /lave celler, gul sirkel, CD133
-. celler
i sammendraget, vår identifikasjon av disse tumorigene ATC-celler er et viktig første trinn i å forstå hvordan TSH signale påvirker veksten av CD133
+ celler og i utviklingen av mer effektive terapier for ATC. Diagnosen av ATC for tiden er avhengig av et komplekst panel av patologiske parametre og bruk av CD133 som en ny markør for å identifisere ATC-kreft-initiering av celler kan være en mer pålitelig måte å detektere og overvåke progresjon av kreft. Disse funnene bør stimulere ytterligere studier for å finne ut om kvantitative eller kvalitative forskjeller i CD133 uttrykk i ATC har prognostisk verdi.
