Krooninen sairaus

tiivistelmä

Epätasapainoinen kromosomiluku (aneuploidia) on läsnä useimmissa pahanlaatuisten kasvainten ja syyksi on mitoottisiin mis-kromosomien segregaatiota. Kuitenkin viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet suhteellisen korkea kromosomi mis-erottelua myös ei-neoplastisia ihmisen soluja, kun taas taajuus aneuploidi solujen pysyy alhaisena koko elämän useimmissa normaaleissa kudoksissa. Tämä tarkoittaa, että vastaperustetun aneuploidi solut voivat negatiivisia valinta terveiden kudosten ja että vaimennus tämän valinnan voisi edistää aneuploidiaan syöpään. Tämän testaamiseksi me mallinnettu solujen kasvua diskreettiaikainen aluevaltaus prosesseja, joiden aikana kromosomi voittoja ja tappioita syntyi ja niiden isäntäsolujen altistettiin valinta paineita eri suuruudet. Sitten arvioitiin kokeellisesti taajuus kromosomaalisen mis-erottelun sekä esiintyvyys aneuploidi soluja ihmisen ei-neoplastisten solujen ja syöpäsolujen. Integrointi nämä tiedot mallimme sallittu arvio kunto vähennys johtuu yksittäisestä kromosomi kopiomäärä muutos keskimäärin ≈30% normaaleissa soluissa. Vertailun vuoksi syövän solut osoittivat keskimäärin kunto vähennys vain 6% (p = 0,0008), joka ilmaisee aneuploidiaa toleranssi. Simulaatioita perustuu yhdistettyyn läsnäolo kromosomi mis-erottelua ja aneuploidia- toleranssi jäljentää jakaumia kromosomipoikkeamia 400 syöpätapausta kanssa paremman äänenlaadun kuin malleja, jotka perustuvat kromosomi mis-erottelua yksin. Käänteistekniikka aneuploidi syöpäsolun kehitystä

in silico

ennusti, että aneuploidia- intoleranssi on vahvempi rajoittava tekijä kloonilaajenemisen aneuploidi soluja kuin kromosomi mis-erottelua korko. Lopuksi todettakoon, että tulokset osoittavat, että ei pelkästään kohonnut kromosomaalisen mis-erottelu korko, mutta myös yleinen sietokyky uusi kromosomi epätasapainon osaltaan genomiseen maisemaa ihmisen kasvaimista.

Citation: Valind A, Jin Y, Gisselsson D (2013) Kohonnut sietokyky Aneuploidy in Cancer Cells: arvioiminen Fitness vaikutukset kromosomimäärän muutostyöt mukaan

in Silico

mallintaminen somaattisen Genome Evolution. PLoS ONE 8 (7): e70445. doi: 10,1371 /journal.pone.0070445

Editor: Daniela Cimini, Virginia Tech, Yhdysvallat

vastaanotettu: 21 maaliskuu 2013; Hyväksytty: 18 Kesäkuu 2013; Julkaistu: 24 heinäkuu 2013

Copyright: © 2013 Valind et al. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Rahoitus: ruotsalainen Childhood Cancer Foundation, ruotsalainen Cancer Society, Swedish Research Council, Gunnar Nilsson Cancer Foundation, ja BioCare strategisen tutkimusohjelman. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

viime vuosikymmenen aikana, useat molekyylimekanismeja aiheuttaa genomista muutoksia syöpäsoluissa on kuvattu. Rakenteelliset poikkeavuudet kromosomien, kuten poistot, päällekkäisyyksiä ja geeni monistuksia, aiheuttavat usein telomeerisesti toimintahäiriö tai muu laukaisee DNA kaksinkertainen katkeamisen, jota seuraa mitoosi rikkoutuminen-fuusio-silta sykliä [1] – [3]. Epätasapainoinen kokonaisten kromosomien (numeerisia poikkeavuuksia, Aneuploidian), toisaalta, on suurelta osin aiheutunut sukkularihmaston vikoja, kuten merotelic kromosomi liitteinä [4], [5] tai kara multipolarismi yhdistettynä cytokinetic epäonnistumisen [6]. Äskettäin on myös osoitettu, että kromosomeja että mis-erilliselle voi vaurioitua sytokineesi, mikä DNA kaksinkertainen säikeen katkoksia ja epätasapainoinen translokaatioita tytär soluissa, mikä merkitsee päällekkäisyyttä reitit johtavat numeerisia ja rakenteellisia poikkeavuuksia [7]. Edellytyksenä perustamista monimutkaisten rakenteelliset kromosomipoikkeavuudet on sietokyky DNA kaksinkertainen säikeen katkoksia, aivan erityisesti inaktivaatio p53-riippuvainen vaste [1], [8]. Kaiken sietokyky DNA taukoja näyttää olevan hyvin yleinen piirre kasvainsoluissa verrattuna ei-neoplastisten solujen, jonka avulla mekanismeja, jotka aiheuttavat genomista muutoksiin vakiintumistaan ​​kasvaimia ja parantaa todennäköisyys tuumorigeenisen mutaatioita tapahtuu [9] .

jäljellä kysymys on, onko syöpäsoluja myös reagoida uusiin muutoksiin kromosomiluku, kuten monosomiat ja trisomioissa, tavalla, joka erottaa ne normaaleista soluista. Jos näin on, tämä seikka voi olla aivan yhtä tärkeä kuin sukkularihmaston virheettömän sukupolven aneuploidiaan syövän. Jotkin aihetodisteisiin on esitetty lisääntynyt sietokyky uusia kromosomipoikkeamia syöpäsoluja. Ei-neoplastisia ihmisen soluissa on osoitettu olevan merkittävä osuus kromosomin erottelun virheiden mitoosin [6]. Koska esiintyvyys aneuploidi solujen kuitenkin edelleen alhainen useimmissa somaattisten solujen yli ihmisen elinikää, tämä osoittaa läsnäolo endogeeninen negatiivisen valinnan painetta vastaan ​​(alennettu kuntoa) aneuploidi solujen ihmisen kudoksissa, kuten on todettu useissa malliorganismien [10 ], [11]. Tämä negatiivinen valinta voi teoriassa vähentää syövän jotta aneuploidia- laajamittaisesti. Tämä eukaryoottisolut voi todellakin kehittää tällaista toleranssia vastaan ​​aneuploidia on viime aikoina raportoitu hiiva Mallijärjestelmänä jossa aneuploidiaa-sietää mutaatioita todettiin vaikuttavan näkyvimmin ubikitiinistä proteosomal hajoamisreitit [12]. Yhdessä nämä tiedot kerjätä kysymykset (1) onko yleinen toleranssi aneuploidiaa on läsnä ihmisen syöpäsoluja, (2), mitä suuruus olisi tällainen toleranssi on syöpäsoluissa verrattuna normaaleihin soluihin, ja (3) miten valikoiva voimat toimivat aneuploidia- vaikuttaa genomiseen maisemaa kasvaimia?

Tietääksemme vähän jos ollenkaan kokeet ovat käsitelleet näitä kysymyksiä käyttämällä ensisijaista ihmisen soluja vertailuja ihmisen syöpäsoluja. Yksi syy tähän on se, että on vaikeaa samanaikaisesti mitata kromosomaalinen epävakautta, aneuploidiaa ja soluproliferaatiota parametrit kasvavien ihmisen soluissa. Toisena vaihtoehtona on arvioida huolellisesti määrien kromosomi mis-erottelu sekä tarkka esiintyvyys aneuploidi solujen sekä syövän ja normaali solupopulaatioiden, jota seuraa niiden sisällyttäminen tiedot vankka laskennallinen malli evoluution solutasolla. Tällaisella laskennallinen lähestymistapa, olemme tutkineet, onko syöpäsoluja on suurempi toleranssi uusia koko-kromosomin muutoksia verrattuna ei-neoplastisten solujen ja missä määrin tällainen alennettu toleranssi voi selittää globaali malli kromosomin muutoksia neoplasia.

tulokset

rakentaminen algoritmit arvioiminen vaikutus Aneuploidy on proliferatiivisen Cell Survival

päätavoitteena nykyisen tutkimuksen tarkoituksena oli arvioida seurauksia aneuploidia- pitkän aikavälin solujen selviytymisen ihmisen, mukaan lukien sekä normaalit solut syöpäsoluista. Tämän saavuttamiseksi, rakensimme algoritmi, joka simuloi kasvua multi-solupopulaation yhdestä ainoasta solusta erillisenä aika haarautumisprosessina peräkkäisten mitoosien, joilla kullakin on vakio todennäköisyys kromosomin erottelun virhe (kuviot 1 ja 2). Tärkeimmät algoritmi toteutettiin ohjelmiston Chiron (kuva S1, pöytäkirjan S1 Ohjelmistojen S1 ja S2), kun seuraavat parametrit voidaan asettaa mielivaltaisesti: (1) tiheys koko kromosomin eriytymisen virheitä per kromosomi kohti mitoosin; (2) vaikutus proliferatiivinen säilymiselle tahansa peittyvästi koko kromosomipoikkeavuustesti (monosomia, trisomia, tetrasomy jne), paitsi nullisomy (0 kopiot autosomeiksi). Täydellinen peittyvästi nullisomy oli poikkeuksetta katsottiin tappava, koska tämän tyyppinen poikkeavuus on havaittu hyvin harvoin elävissä ihmisen soluissa. Kielteisiä seurauksia aneuploidia- oli määrittämän valintaparametrin 0 ≤

s

≤ 1, suhteessa keskimääräiseen proliferatiivinen selviytymistä normaalin diploidisoluissa. Jos

s =

0 tietyn kromosomipoikkeamien, sitten proliferatiivinen säilyminen solun kuljettaa tätä poikkeamaa (

eli

on aneusomic) olisi sama kuin ympäröivän diploidisolut, simuloidaan yhtäläinen todennäköisyys käynnissä toisen mitoosia. Jos

s =

1, mikä maksimi negatiivinen valinta, aneuploidi solu jäisivät pois kaikista mitoottisiin sukupolville. Arvot

s

alle 1 mutta suurempi kuin 0 merkitse suhteellinen lasku proliferatiivisen selviytymisen. Esimerkiksi

s

= 0,4 on yhtä suuri kuin 40%: n todennäköisyys pysyvästi poistuvan mitoosi aikana ennen seuraavaa solujen jakautumista, koska todennäköisyys toisen mitoosia varten diploidisoluissa on 100%,

eli

60%: n vähennys proliferatiivisten selviytymisen.

aiempien kokeellisia tietoja [6] mis-erottelu simuloitiin niin johtuvat sisar-kromatidin kuin disjunktio mikä yhdessä monosomic ja yksi trisomiseksi tytärsolu (yläpaneeli) ja kromatidin jäljessä jolloin monosomia yksi tytär nucleus (alempi kuva). Jokainen näistä tapahtumista oli noin yhtä tiheään ja kaikki yhdessä aiheuttavat keskimäärin 75% aneuploidi tytärsoluksi (punainen ja vihreä tausta) per mis-erottelua tapahtuma.

Aneuploidy syntyy tietyllä nopeudella (

p

) mitoosi mis-erottelu, jossa trisomiseksi (punaiset ympyrät) ja monosomic solut (vihreä ympyrä) on tiettyjä todennäköisyys sille (

s

t ja

s

m vastaavasti) pysyvien proliferatiivisia pidätyksen /kuolema (mustat vaakapalkeilla) kullakin mitoottisiin sykli. Kaksi tai useampi aneusomies johtaa lisääntyneeseen todennäköisyyksiä pidätys /kuolema esimerkkinä solut leimattu ++ ja + -.

Voit seurata luontaisia ​​ominaisuuksia tämän mallin, ensin suoritetaan simulaatioita eri nopeudella mitoosi eriytyminen virheet kiinnitetty suuruusluokkaa löytyy ei-neoplastisia ihmisen soluissa. Aikaisemmassa tutkimuksessa [6], kerroimme mediaani mis-erottelu nopeudella 4 x 10

-4 /kromosomin /mitoosin (vaihteluväli 3,3-4,1 x 10

-4) primaarisissa ihmisen matalan passage fibroblastisoluissa , jossa on 02:01 suhde symmetrisen nondisjunction on kromatidien ja kromatidin jäljessä (kuvio 1). Tämä mis-erottelu oli samaa suuruusluokkaa aiemmin raportoitu hinnat epäneoplastisis- kuolemattomaksi ihmissolulinjat, jotka ovat peräisin sikiön tai synnytyksen jälkeiseen fibroblastien ja /tai epiteelin [4], [13], [14]. Käyttämällä vakio mis-erottelu nopeudella 4 x 10

-4 /kromosomi /mitoosia, esiintyvyys aneusomic solujen tutkittiin funktiona eriasteisia negatiivisen valinnan vastaan ​​aneusomy tahansa kromosomin solupopulaatiosta laajennettu 500 sukupolville . Kuten odotettua, esiintyvyys solujen aneusomy oli kääntäen verrannollinen negatiivinen valinta. Noin 25 sukupolvea simulaatioita

s

≥ 10% saavutti tasanteen, joka osoittaa, että tila dynaamisen tasapainon oli saavutettu välillä sukupolven aneusomic solujen ja niiden poistaminen negatiivisella valinnalla (kuvio 3A). Koska 25 jälkeinen tsygoottisista sukupolvet tuottaa enintään 3,36 x 10

7-solut (ilman solukuolemaa ja muodostumista extra-alkion kudokset) puolestaan ​​vastaa kiinteän biomassan välillä vain 18-140 ui ( olettaen solun halkaisija 10-100 pm), dynaaminen tasapaino voidaan olettaa ovat esittäneet hyvin ennen syntymää valinnassa tasoilla ≥ 10%. Siksi käytettäessä somaattisen solun linjaa kanssa melko tasaisena kromosomin mis-erottelu, sen taajuus aneusomic soluja voidaan käyttää arvioimaan asteen aneusomy riippuvaisen negatiivinen valinta tietylle kromosomi ellei tämän valinnan arvo on hyvin pieni (kuvio 3B ).

(a) Chiron-simulaatio (20 samansuuntaisia ​​vetoja) kasvavan solupopulaation kanssa mis-erottelu nopeudella 4 x 10

-4 jossa eriasteisia valinta (

s

) vastaan ​​aneuploidi solut määrätty. Saatu keskimääräinen esiintyvyys arvot soluja aneusomic (ei-disomic) tietyn kromosomin on annettu aneusomy indeksit (AI) on y-akselilla. AI vähenee korkeamman

s

arvot ja saavuttaa dynaaminen tasapaino noin 25 sukupolvea jopa valinnan arvoihin niinkin alhainen kuin 10%. (B) suhde keskiarvon AI tietyn kromosomin ja negatiivisen valinnan toimivat solujen aneusomy tähän kromosomi. Punaiset viivat vastaavat arvioiden valinta on tehty kokeellista tietoa kromosomien 1 ja 17 F1 ja F2. Virhepylväät vastaavat keskihajonnat 20 simulaatioita. (C) Fluoresenssi

in situ

hybridisaatio (FISH) käytettiin arvioitaessa AI ihmisen normaalien fibroblastien, esimerkkinä F1 solujen disomic (2n) ja trisomiseksi (3n) ja kromosomi 17 (punainen, q käsivarsi anturivirta; sininen, sentromeerista signaali). (D) yleisyys monosomic ja trisomiseksi solujen sekä yleistä AI arvioima FISH kahdessa fibroblastien riviä F1 ja F2. (E) Chiron perustuvat arviot asteen negatiivisen valinnan toimivan soluissa aneusomic varten kromosomien 2 ja 17 F1 ja F2, päätellä vertaamalla FISH-data (AI) kanssa mallintaminen AI funktiona

s

(kuvio 3B). Max ja min arvot vastaavat ± 2 standardipoikkeamaa.

arvioiminen Aneuploidy Tasot ja Aneuploidy toleranssi normaaleissa soluissa

arvioida, missä määrin alennettu kunto johtuvat autosomaalisesta aneusomy normaalissa post -natal ihmisen soluissa todennäköisyyspohjaista mallinnus, me määritetään sitten esiintyvyys aneusomic solujen fibroblastien väestöä kaksi prepubescent yksilöitä (F1 ja F2), jossa mis-erottelu hinnat oli aiemmin arvioitu [6]. Aikaisemmat tutkimukset Aneuploidian esiintyvyys ihmissoluissa terveistä kudoksista ovat osoittaneet hyvin erilaisia ​​tuloksia, jopa saman solutyypin [15] – [19]. Nämä vaihtelut voivat jossain määrin johtua suhteellisen korkea tausta väärien positiivisten varten käytettävän analyysin tyypistä (fluoresenssi in situ hybridisaatio, FISH), kun käytetään yhdellä näytteenottimella arvioida kromosomiin, jolle aneusomy on läsnä vain pieni määrä soluja. Erottaa oletettavasti alhainen aneusomy normaaleissa solujen taustan aiheuttamia epäspesifisiä hybridisaatiolla, käytimme kahta eri tavalla leimattuja FISH koettimia kunkin kromosomi tutkittu F1 ja F2, kohdistaminen sentromeerin ja kromosomin varsi, vastaavasti. Tämän lähestymistavan ansiosta paitsi tunnistamista väärien positiivisten johtuen rajat hybridisaatio yhden koetin, mutta myös vähennetty taustan pitoisuuksina, jotka johtuvat virheellisestä hybridisaatiota kahden leimattu eri antureista (double vääriä positiivisia; Kuva S2). Voit hallita mahdollisia eroja törmäys aneusomies varten kromosomeja, joissa on erikokoisia ja geeni sisältöä [15], päätimme kromosomien 2 (≈243 Mb; 10496 transkriptio linjauksia) ja 17 (≈81 Mb; 6330 transkriptio rinnastuksia) kuin indeksi kromosomeja arvioitavaksi by interphase FISH (kuvio 2C).

Arvio esiintyvyys solujen aneusomic varten kromosomien 2 ja 17 F1 ja F2 tämän lähestymistapa tuottaisi keskimäärin esiintyvyys aneusomic solujen 1,5 x 10

-3 per kromosomi paria jälkeen taustan vähentäminen (kuvio 2D). Tämä vastasi esiintyvyyden aneuploidi solujen noin 3%, kun yleistetty koko kromosomeja (= 23 kromosomiparia). Ei ollut mitään merkittävää eroa aneusomy esiintyvyyden välillä fibroblasti populaatioiden välillä tai kahden indeksin kromosomeja. Aneusomies havaittu rajoittuivat monosomiat ja trisomioissa, jossa entinen olivat vähintään kaksi kertaa yleisempää kuin jälkimmäinen. Tämä oli sopusoinnussa aikaisempien tutkimusten [6] osoittaa, että mitoosi väärin erottelu normaaleissa soluissa koostuvat pääosin sisarkromatidin kuin disjunktio (3-1 erottelu) ja kromatidin jäljessä (2-1 erottelu), minkä ansiosta, että muodostuu suhteellisesti suurempi osuus monosomiat kuin trisomioissa klo noin 02:01 suhde. Dual väri FISH lähestymistapa johti huomattavasti alhaisempi arvioitu määrä aneusomy kuin edellinen single-anturi FISH tutkimuksia, jotka osoittavat aneusomy hinnat 1-20% per kromosomi paria [16] – [19], mikä osoittaa, että lähestymistapamme vähensi väärien positiivisia. Arviomme olivat samaa suuruusluokkaa kuin varhainen tutkimukset suoritettiin kromosomi juovia lymfosyyteissä ja amniosyyttejä [20]. Edelleen vahvistaa lähestymistapamme suoritimme sytogeneettinen analysoi useita ensisijaisesti ihmisen fibroblastiviljelmät lukien F1 ja F2 (taulukot S1 ja S2), kaikki esittäen aneusomy esiintyvyys noin 1 x 10

-3. Sen sijaan yhden koetin arviot esiintyvyys aneusomic solujen F1 ja F2 olivat keskimäärin yhdeksän kertaa suurempi. Yhdessä huomaamme, että useimmat aikaisemmat tutkimukset ovat tuottaneet suuriksi arvioituja esiintyvyys aneuploidiaan epäneoplastisis- ihmisen soluissa, kun taas dual väri lähestymistapa tarjotaan vankempi arviointi.

esiintyvyys aneusomies F1 ja F2 olivat verrataan Chiron-tuottaman tiedon päätellä määrin kunto vähentäminen /negatiivinen valinta monosomic ja trisomiseksi soluja verrattuna diploidisoluissa (kuvio 3B). Simuloidaan monoklonaalinen laajennus normaalilla mis-erottelu rate (4 x 10

-4), negatiivinen valinta johtuvat monosomia todettiin olevan keskimäärin 28% ja peräisin trisomia 31%, eivätkä erot niiden välillä (kuva S3). Ei myöskään ollut merkittäviä eroja kahden indeksin kromosomeista. Arvioida suurin mahdollinen virhemarginaali näitä laskelmia, me sitten otti huomioon myös (1) vaihtelua arviolta fibroblasti väärin erottelu nopeudella 3,3-4,1 x 10

-4 ja (2) siihen, että vaihtelut olemassa indeksille kromosomeja. Tämä johti span negatiivisen valinnan 19%: sta 50% (mikä keskiarvo ± 2 standardipoikkeamaa). Mahdollisimman suuren negatiivisen valinnan näissä arvioissa oli poikkeuksetta huomattavasti alle 100%, mikä tarkoittaa, että poistaminen aneuploidi solujen kasvavan normaali solupopulaatio on tyypillisesti prosessi ottamalla useita mitoottisiin sukupolvia. Koska ei ollut merkittävää eroa trisomia ja monosomia, arvioimme yleisen negatiivisen valinnan vastaan ​​aneusomy käyttäen Chiron, jolloin keskimäärin 29% suhteelliseen mittakaavassa (kuvio 3B, E). Tämä tarkoittaa sitä, että jatkuvasti laajeneva väestö 100% todennäköisyydellä palaamisessa mitoosia varten diploidisolut, äskettäin luotu aneuploidi solu seistä mahdollisuus noin 49% proliferatiivisten selviytymisen jopa kaksi sukupolvea, mutta vain 3% mahdollisuus elossa jopa 10 sukupolvea.

ihmisen syöpäsoluja voidaan ovat lisääntynyt sietokyky Aneuploidy

tehdä samanlainen arvio siitä, kuinka solujen kunto vähentäminen johtuva aneuploidiaa syöpäsoluissa, käytimme neljä syöpäsolun linjat (LoVo, DLD1 ja SW480 johdettu kolorektaalikarsinooma, CRC; WiT49 johdettu Wilmsin kasvain, WT), jossa olimme aikaisemmin arvioitu määrä kromosomi mis-erottelu [6]. Vaikka DLD1 ja WiT49 oli väärin erottelu hinnat lähellä niitä fibroblastien, LoVo ja SW480 osoitti suurta mitoottisen epävakauden (taulukko 1). Vaikka stemline on DLD1 oli pseudo-diploidi, muut linjat näytteillä huomattavaa aneuploidia- kopionumerolla ≠ 2 usean kromosomien stemline [3], [21]. Arvioida esiintyvyys aneuploidi solujen näitä rivejä, FISH analyysit taustan vähentäminen tehtiin jälleen. Koska tavoitteenamme oli tutkia jatkuvan muodostumiseen ja poistaminen aneusomies, The aneusomy indeksi syöpäsolulinjoissa määriteltiin levinneisyys solujen ei-modaalinen kappale numero kohteena kromosomin [22]. Voidakseen seurata mahdollisia eroja negatiivisen valinnan solujen välillä muuttuvat kopiomääräksi disomia ja ne muuttuvat kopiomääräksi ennestään tilasta stemline aneusomy, koettimet valittiin kattamaan kromosomeja osoittavat disomia, trisomia ja tetrasomy että stemlines eri solulinjoja (taulukko 1).

Kuten odotettua, esiintyvyys solujen ei-modaalinen kromosomissa numeroita oli huomattavasti (≈10-300 kertaa) suurempi syöpäsolujen linjat, joilla on kohonnut kromosomi mis-erottelu hinnat (LoVo ja SW480) kuin aikaisemmin tutkittu normaalit solut. Kuitenkin myös syöpäsolujen populaatioiden kanssa lähellä normaalia mis-erottelu rate (DLD1 ja WiT49), esiintyvyys solujen ei-modaalinen kopiomääränä oli ainakin 10 kertaa suurempi kuin keskimääräinen arvo fibroblasteissa (taulukko 1). Tämä todistivat epäsuorasti varten vaimennus Aneuploidian riippuvaisten negatiivinen valinta syöpäsoluissa verrattuna normaaliin ihmisen soluja. Kuitenkin analyysi ei

sinänsä

saannon arvojen suhteen proliferatiivisten selviytymisen, jota voitaisiin verrata normaalin solujen ja syöpäsolujen. Tämän saavuttamiseksi olemme sisällyttäneet kromosomi-mis-erottelun taso kunkin solulinjan osaksi Chiron algoritmi ja käytetään kasvavan prosentin negatiivisen valinnan vastaan ​​romaani aneusomies tavalla, joka on samanlainen analyysi fibroblasteissa. Tämä tehtiin olettaen, että eri kromosomeja vaihtelevat vain vähän suhteessa niiden yksittäisten väärin erottelu hinnat, mikä on yhdenmukaista aikaisempien tietojen [4], [6]. Negatiivinen valinta arvot syöpäsolulinjoja arvioitiin kullekin kromosomi, sovittamalla sen aneusomy taso pisteeseen dynaamisen tasapainon välillä mis-erottelua ja poistamista valinta (kuva 4). Paitsi WiT49, dynaaminen tasapaino oli saavutettu ennen 500 mitoottisiin sukupolville. Näin tasapaino pistettä 500 sukupolvien käytettiin arviointiin negatiivisen valinnan. WiT49 ei saavuttanut tasapainon, kunnes ≈1800 sukupolvien negatiivisen valinnan arvojen 0,5%, ja näin ollen tasapainon pistettä 2000 sukupolvien käytettiin arviointiin negatiivisen valinnan. Monoklonaalinen tuumorisolupopulaatioon peräisin jatkuvasti regeneroituvana kantasolupopulaatiosta voidaan arvioida käyneen läpi vähintään 2000 sukupolvia ennen havaitsemista [23]. Näin ollen on kohtuullista olettaa, että WiT49 solut, jotka edustavat jatkuvasti Saharan viljelty vakiintuneesta solulinjasta, on tehty vähintään 2000 aikaisempien sukupolvien analyyseissä täällä.

(A-B) dynaamisen tasapainon suhteen ja aneusomy indeksi (AI) saavutetaan ennen 500 sukupolvien jopa hyvin pieni negatiivinen valinta paineita syöpäsolujen alhainen väestönosa on mis-erottelu rate (esimerkkinä 1% DLD1 olevan lähes normaali mis-erottelu rate). Molemmat tontit ovat yksittäisistä simulointi ajoja. (C-F) Kaikissa neljässä analysoitiin syövän solulinjoista simulaatiot ennusti lähes lineaarinen negatiivinen suhde anusomy indeksi (AI) ja aste negatiivisen valinnan (

s

) on log-log mittakaavassa. Täysi viivat osoittavat keskiarvon AI-arvot ja katkoviivat minimi- ja maksimiarvot kullekin simulointi AI tiettyyn

s

. Harmaa linjat vastaavat simuloituja AI normaalien fibroblastien ja harmaat ympyrät osoittavat AI kvantifioidaan FISH varten kromosomien 2 ja 17 fibroblasteissa. Värilliset viivat vastaavat simuloitu AIS kromosomien eri liikennemuotojen numeroita ja väriympyrät FISH-arvioidut AI arvot analysoidaan kromosomien syövän solulinjoissa. Lukuun ottamatta yhtä kromosomia LoVo, negatiivisen valinnan paineet toimivat aneusomic solut ovat alhaisemmat syöpäsolulinjoissa. Täydellinen tiedot lasketaan näistä asti Ai

s

arvioita on esitetty taulukossa 1 ja esitetty kuviossa 5.

Arvio negatiivisen valinnan paineet novel aneusomic soluja syöpäsolun populaatiot osoittivat, että LoVo osoitti suurempaa kromosomien välisen vaihtelun aneuploidian toleranssi kuin muut kolme solulinjat, joilla on taipumusta päällekkäin normaalien solujen (kuviot 4 ja 5, taulukko 1). Kolme muuta syöpää solupopulaatioiden näytteillä pienempi valikoima jopa 30 kertaa pienempi aneuploidia- riippuvaa negatiivisen valinnan kuin normaalit solut. Yhdessä syöpäsolujen osoitti keskimääräinen riski kuolla /pidätys peräisin vasta jatkuva aneusomy vain 5,8% (p = 0,0008 verrattuna normaalien fibroblastien), joka ilmaisee aneuploidiaa toleranssi. Erityisesti tämä havaittiin paitsi WiT49 ja SW480, joilla massiivinen stemline aneuploidian, mutta myös DLD1 kanssa pseudo-diploidinen stemline ja aneuploidia- läsnä ainoastaan ​​subclonal tasolla [3]. Nämä tulokset osoittivat, että solujen välinen monimuotoisuus kromosomiluku syöpäsoluissa ei riipu pelkästään kohonnut mis-erottelu määrä kromosomien, vaan myös koholla sietokyky vasta hankittu poikkeavuuksia.

Mean aneusomy riippuvaa negatiivisen valinnan (

s

) arvioitu Chiron-simulaatioita. Yksittäinen tähti merkitsee p 0,05 ja kaksinkertainen tähdet p 0,001 (Opiskelijan

t

-testi) on vertailu keskenään tasyöpäsolulinja ja normaalien fibroblastien (F1 + F2).

Yhdistetty Mitoottisilla Epävakaus ja Aneuploidy toleranssi Veikkaa Skenaario Aneuploidy ihmisen syövissä

tulokset viittasivat siihen, että numeerisia muutoksia syöpä voi johtua yhdistelmästä lisääntynyt mitoosi virheprosentti ja nousi aneuploidia- toleranssi. Sen sijaan suurin osa aiempien mallien aneuploidiaan syövän ovat sisällyttäneet vasta perimän epävakaisuuden aiheuttamat kohonnut mis-erottelu rate [3], [4], [6], [7], [22]. Voit testata, onko yhdistettyä mallia selitti epidemiologisen skenaario kromosomipoikkeavuuksien syövän paremmin kuin malleja, jotka perustuvat kromosomi epävakauden Pelkästään analysoidaan julkaistu jakaumia numeeristen muutosten kasvain tyypit, joita meidän kokeellisia syövän tiedot oli saatu,

eli

. CRC ja WT. Tällainen yleinen jakaumat kromosomipoikkeavuuksien on aiemmin osoitettu olevan erittäin informatiivinen suhteen aikaan liittyvissä kuvioissa klonaalisen evoluution ja niiden taustalla olevien mekanismien [24] – [27].

tutkia nimenomaan jakautuminen numeeristen poikkeavuuksien CRC ja WT, sytogeneettisiä data tuotiin Mitelman Tietokanta kromosomipoikkeavuuksien ja Gene fuusiot in Cancer (https://cgap.nci.nih.gov/Chromosomes/Mitelman), joka sisältää 346 ja 463 tapauksissa epänormaali karyotyyppejä, vastaavasti. Suodattamisen jälkeen karyotyyppejä epätäydellisiä tai epäselviä sytogeneettisen tietoja (markkereita, rengaskromosomit, epätäydellinen karyotyyppejä, ja diploidi tapausta), jäljelle jäi karyotyyppejä 151 CRC ja 269 WTS. Piirtämällä suhteellinen taajuudet kasvaimen tapausten mukaan niiden kokonaismäärä numeeristen poikkeavuuksien paljasti hyvin samanlainen log-lineaarinen jakauma (kuvio 6A) molemmille kasvaintyypeille, jossa esiintyvyys tapauksissa tietyllä kromosomipoikkeavuuksien oli kääntäen verrannollinen lukumäärän poikkeavuuksia. Jakauma oli selvästi erilainen kuin aiemmin raportoitu yleistä log-log suhde kromosomipoikkeavuuksien, myös rakenteelliset muutokset [27]. Tämä osoittaa, että kumpikaan teoreettisten mallien ehdotti ennen kertymisestä kromosomipoikkeamia syöpä (multiplikatiivinen vaihtelu ja etuoikeutetut kiinnitys [27]) voidaan selittää rakenteessa numeeristen poikkeavuuksien /aneuploidiaan CRC tai WT.

( A) Raportoitu sytogeneettisen tietoja Mitelman Tietokanta kromosomipoikkeavuuksien ja Gene fuusiot in Cancer näyttää log-lineaarinen suhde suhteellinen yleisyys ja määrä numeeristen poikkeavuuksien per kasvain (Nnapt), jossa on hyvin samankaltaiset jakaumat Wilms kasvain (WT) ja peräsuolen syöpä (CRC). (B) mallintaminen tietty määrä syövän stemlines syntyneiden sama määrä potilaita. Jokainen stemline oletetaan johdettu diploidisolupopu- (jolla 0 numeeristen poikkeavuuksien) ja annetaan lisääntyä enintään 2000 sukupolvet (G), kun yleinen jakautuminen numeerisia poikkeavuuksia otetaan näyte. Stemlines kerääntyä numeeristen poikkeavuuksien tietyllä mis-erottelu rate (

p

) ja niihin sovelletaan aneuploidia- riippuvan valinta tietyssä määrin (

s

), joka voi puolestaan ​​johtaa päättymiseen stemline (horisontaalinen käsipaino), joka vastaa loppuun klonaalisen ekspansion. Koska tämä voi johtaa regressio tumorigeneesin varhaisessa vaiheessa, tapauksissa, joissa stemlines oli siis lopetettiin poistettiin näytteenottoa. (C) simuloitu jakautuminen kasvaimen tapauksia, joissa on tietty määrä numeerisia poikkeavuuksia kuin tuumori kohortti otetaan näytteitä sukupolvien 1-2000 olosuhteissa, joissa kasvaimet satama kohonnut mis-erottelu korko ilman negatiivisen valinnan vastaan ​​aneuploidi soluja (ks main tekstistä yksityiskohdat). Tämä johtaa binomija- kaltainen jakauma jo jälkeen 100 sukupolvea, modaalinen arvo, joka kasvaa ajan, toisin kuin todellinen jakelua ihmisen kasvaimissa (vrt 6A).

etsimässä muita selittäviä malleja, voimme perustaa algoritmi, joka jäljitteli samansuuntaista kehittymistä 500 kasvaimen stemline karyotyyppejä (syöpätapausta) yli 2000 sukupolvien [23], kukin alkaa normaali diploidinen genomi, johon erilaiset olosuhteet mitoosi epävakaus ja valinta sovellettiin ( kuvio 6B). Ensin testataan standardin mallin kromosomi epävakautta syöpä, jossa ei oteta valintaa vastaan ​​vastaperustetun aneuploidi soluja huomioon, kun taas nopeus mitoosi kromosomin mis-erottelu on usein koholla. Koska mitoosi mis-erottelu korko tiedetään vaihtelevan laajasti välillä kasvainten, jokainen virtuaalinen kasvain stemline määrättiin satunnaisesti väärin erottelu korko ulottuen normaaleista (4 x 10

-4 /kromosomi /mitoosia) suurimpaan arvoon raportoitu ( 36 x 10

-4 [6]). Ainoa valintakriteeri määrätty oli velvoittanut tuhoamisen stemlines saamisen nullisomies, perustuu siihen, että kasvaimien täydellinen puuttuminen materiaalia autosomeiksi on raportoitu hyvin harvoin (https://cgap.nci.nih.gov/Chromosomes/Mitelman) . Nämä olosuhteet johtivat jatkuva kasvu kokonaismäärä kromosomipoikkeavuuksia näytteen väestön kasvaessa mitoosi sukupolvien (kuviot 6C ja S4A), jolloin binomija- kaltainen jakauman tila 15 poikkeavuuksien vuoden 2000 jälkeen sukupolvien (kuvio 7A). Useita vaihteluita jakelua mis-erottelua hinnat testattiin myös, samanlaisia ​​tuloksia binomimallia kaltainen jakeluun.

Odotettu jakaumat mukaan eri olosuhteissa Kromosomi mis-erottelu ja valinta ennustettiin simulaatioita kuvatulla kuviossa 6. kunkin kaavion, raportoidut tiedot Wilms kasvain (WT, mustat ympyrät) ja peräsuolen syöpä (CRC, punaiset ympyrät) sisältyvät vertailun.