乳腺肿瘤异质性的分子定义..docVIP

乳腺肿瘤异质性的分子定义 概要: 有明显包括干细胞状属性表型的细胞被提出存在于正常的人类乳腺上皮和乳腺癌,但他们的详细的分子特征和临床意义尚不清楚。我们通过使用优先与干细胞状属性相关联的标记确定了从癌细胞和正常乳腺组织中纯化出的细胞的基因表达和遗传图谱。来自不同个体肿瘤的CD24 +和CD44 +细胞是相关的同源细胞,但并不总是完全相同的。CD44 +细胞特异的基因包括许多已知的干细胞标志物基因及与降低病人存活率相关的基因。TGF-β通路是专门活跃在CD44 +癌细胞中的,其抑制剂诱导产生更上皮样的表型。我们的数据显示了CD44 +细胞和不同的肿瘤细胞群体治疗靶点的预后的相关性。 介绍: 虽然起源于正常细胞的肿瘤由于积累了遗传的和表观遗传学的改变,但是肿瘤起始细胞的身份很大程度上是未知的。干细胞已经被提议作为具有吸引力的目标,这是因为他们与癌细胞有很多相同的特征,包括自我更新的能力、产生异构的后代并且迁移侵入周围组织。与此相关联的, 正常干细胞功能所需的几个通路和基因在肿瘤细胞中被激活并且在肿瘤发生中发挥重要作用。癌症干细胞被定义为具有干细胞状属性的肿瘤细胞的一个子集, 干细胞状属性被认为是负责肿瘤生长、恶化、复发的。许多年前提出了这个假说且近年来通过新的实验方法得以复兴。通过频繁地使用细胞表面标记物特异的标记来自相同器官的正常干细胞，假定的癌症干细胞已被从各种人类的肿瘤类型中纯化出来了。通过在体外克隆性和体内致瘤性的研究中的演示，这些孤立的细胞的致瘤性和“干细胞特性”已经被证明了。 人类乳腺上皮细胞分化的阶段和独特的识别分化细胞和祖细胞的标记物是没有明确定义的。体外克隆性研究表明双极的祖细胞的存在能增加腔上皮和肌上皮细胞、谱系限制性腔上皮细胞和肌上皮细胞的祖细胞,以及分化的腔上皮和肌上皮细胞。MUC1和CD10(CALLA/ MME)被认为是分别由腔上皮细胞和肌上皮细胞表达的。CD44是出现在祖细胞中,然而在正常人类乳腺中上皮细胞表达CD24尚未确定。在乳腺癌中,Al-Hajj等人证明了来自于乳腺癌患者的恶性胸腔积液的Linˉ/ CD44 + / CD24ˉ / CD24低(后来归类为CD44 +)细胞在NOD/SCID小鼠中比在CD44 / CD24 +(后来归类为CD24 +)细胞中具有更多的肿瘤发生,结果xenografts复制原始肿瘤的异质性, 从而产生CD44 +细胞是乳腺癌干细胞的假设。随后在乳腺癌和前列腺癌的研究中证实,CD44 +细胞是肿瘤发生细胞，当将其注入免疫缺陷小鼠时则产生祖细胞状的性状。所有这些研究都没有分析复杂的分子结构和临床CD44 +细胞和 CD24 +细胞的相关性或提供确凿的证据证明CD44 +肿瘤细胞是干细胞且CD24 +肿瘤细胞是他们的后代。此外,癌症干细胞和肿瘤恶化基因克隆发展的假设之间的关系也没有被研究。 为了着手解决这些问题,我们使用CD44和CD24从乳腺癌组织中纯化出了细胞并且确定了他们全部的基因表达和基因图谱。相比之下,我们也从正常人类乳腺上皮分离特化了CD44 + 和CD24 +细胞。CD44 +乳腺癌细胞特定的基因标签被优化为已知的干细胞标记物和相关的临床结果以及信号通路的活跃性,但癌症的CD44 + 和CD24 +细胞并不总是基因完全相同的。 结果： 净化和基因表达谱数据不同的乳腺上皮细胞群 我们使用在分化的细胞或具有干细胞性状的细胞中有特异表达的细胞表面标记纯化了正常乳腺上皮和乳腺癌细胞不同的细胞亚群 (图1A)。我们从来源于乳房缩小整形术和不同时期的乳腺肿瘤的正常人类乳腺组织中纯化出了CD44 + 和CD24 +细胞。基于最初的从胸膜积液和腹水样本纯化出的CD44 +细胞的基因表达图谱,我们发现了一个CD44 +细胞特异的基因(PROCR),它编码一个细胞表面受体,并且与同样表达在白细胞和肌纤维的CD44细胞相比更特异的表达于CD44 +上皮细胞。PROCR已被作为一种造血、毛囊、神经和胚胎干细胞的标记。在证实100%的CD44 +肿瘤细胞呈PROCR阳性后 (数据没有显示),我们使用这个标记从主要入侵的乳腺肿瘤中分离CD44 + / PROCR +(后来归类为PROCR +)细胞 (参见在补充数据中可提供的这篇文章的在线数据中的图S1A)。在补充数据中提供了纯化过程和组织样品的详细描述。 图1. 不同细胞亚群的纯化和基因表达分析 (A)来自正常乳腺组织和侵入性转移性乳腺癌癌组织的各种细胞的纯化原理图解。使用对每个细胞类型特异的抗体耦合磁珠捕获细胞。有矩形框的纯化步骤并不总是包括在流程中,而标有星号的肌纤维只存在于侵入性肿瘤。IDC表示浸润性导管癌。分离于正常乳腺组织的纯化后的细胞片段的半定量PT-PCR分析 (N1)(B)胸腔积液(PE2)(C)主要浸润性导管癌(I