Krooninen sairaus

tiivistelmä

Matrix metalloproteinase 10 (MMP-10; stromelysiini 2) kuuluu suuri perhe rakenteellisesti läheisistä matriisimetalloproteinaaseja, joista monet ovat sekaantuneet syövän etenemiseen, invaasio ja metastaasi. Olemme äskettäin tunnistettu

Mmp10

kuin geeni, joka on erittäin indusoi tuumoria aloittamista keuhkojen bronchioalveolar kantasolut (BASCs) aktivoinnin onkogeenisten

Kras

hiirimallissa keuhkojen adenokarsinooma. Kuitenkin mahdollinen rooli

Mmp10

keuhkojen kasvainten synnyssä ei ole käsitelty. Tässä osoitamme, että

Mmp10

yliekspressoituu keuhkokasvaimia aiheuttama joko savu karsinogeeni uretaani tai onkogeenisten

Kras.

Lisäksi raportoimme merkittävä väheneminen keuhkojen kasvain määrän ja koon jälkeen uretaani altistuminen tai geneettinen aktivoitumista onkogeenisten

Kras

in

Mmp10

null (

Mmp10

– /-

) hiirillä. Tämä estävä vaikutus näkyy vika kyky

Mmp10

vajausta BASCs laajentaa ja tehdään muutos vastauksena uretaanilla tai onkogeeniset

Kras in vivo

ja

in vitro

, mikä osoittaa roolin

Mmp10

kasvain-aloittamaan toiminnan on

Kras

transformoiduista keuhkojen kantasoluja. Voit selvittää mahdolliset merkitystä MMP10 ihmisen syövässä analysoimme Mmp10 ilmentymistä julkisesti saatavilla geeniekspressioprofiilien ihmisen syövissä. Meidän analyysi paljastaa, että MMP10 on erittäin yli-ilmentyy ihmisen keuhkokasvaimia. Gene sarja lisälaite analyysi (GSEA) osoittaa, että kohonnut

MMP10

ilmaisun olevan yhteydessä sekä syövän kantasolujen ja tuumorietäpesäke genomista allekirjoitukset ihmisen keuhkosyöpä. Lopuksi Mmp10 on kohonnut monissa ihmisen kasvaintyypeissä viittaa laajaa roolia Mmp10 ihmisen maligniteetti. Olemme päätellä, että

Mmp10

tärkeä rooli keuhkojen kasvain aloittamisen kautta ylläpito erittäin tuumorigeenistä, syöpä-käynnistävän, varsi kaltainen solupopulaation, ja että Mmp10 ilmentyminen liittyy varsi kaltainen, erittäin metastaattinen genotyyppien ihmisen keuhkosyövässä. Nämä tulokset osoittavat, että Mmp10 voi edustaa uutta terapeuttista lähestymistapaa kohdistaa keuhkosyöpään kantasoluja.

Citation: Regala RP, Justilien V, Walsh MP, Weems C, Khoor A, Murray NR, et ai. (2011) matriksimetalloproteinaasi-10 Edistää

Kras-

välittämä Bronchio-Alveolaarinen kantasolujen laajennus ja keuhkosyövän Formation. PLoS ONE 6 (10): e26439. doi: 10,1371 /journal.pone.0026439

Editor: Hana Algul, Technische Universität München, Saksa

vastaanotettu: 25 heinäkuu 2011; Hyväksytty: 27 syyskuu 2011; Julkaistu 17. lokakuuta 2011

Copyright: © 2011 Regala 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: Tämä työ tukivat avustuksia National Cancer Institute (R01 CA081436-13 ja R21 CA151250-01), V Foundation for Cancer Research, sekä James ja Esther kuningas Biomedical Research Program (1kg-05-33971) ja APF; Ruth A. Kirschstein Postdoctoral Fellowship Award CA115160 NCI (RPR); ja NIH Research täydennysosa edistää monimuotoisuutta Terveydenhoitoalan Research Award NCI (VJ). Alan P. Fields on Monica Flynn Jacoby professori Cancer Research, lahjoitusvarat joka tarjoaa osittainen tuki hänen 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

ei-pienisoluinen keuhkosyöpä (NSCLC) on yleisin syy syövän kuolemaan Yhdysvalloissa [1]. Edistysaskelista huolimatta hoidon kliininen tulos keuhkosyöpäpotilaiden edelleen heikko. Siksi on edelleen tarve tunnistaa mekanismit keuhkojen kasvaimien syntyyn, jotka voisivat johtaa tehokkaampia keinoja ennaltaehkäisyyn, diagnosointiin, ennustetta ja kohdennettuja hoitomuotojen.

Kehittyvät todisteet tukevat olemassaolosta harvinainen alaryhmien syöpäsolujen kanssa varsi-ominaisuuksiltaan [2], [3], [4]. Nämä syövän aloittamista soluja tai syövän kantasoluja (CSCS) osoittavat itseuudistumisen, kasvaimen aloittamaan toiminnan, ja kyky tukea kasvaimen huolto- ja etäpesäkkeiden [2], [4], [5], [6]. Siten CSCS näyttävät olevan kriittisiä kohteita tehokkaita, mahdollisesti parantava syövän hoitoon. Valitettavasti CSCS näytteille luontainen resistenssi kemoterapiaa [7], [8], jossa korostetaan tarvetta löytää uusia terapeuttisia kohteita tehokkaasti hävittää CSCS. CSCS jakaa molekyyli- ja genomista ominaisuuksia alkion kantasoluja, ja alkion kantasolujen genomista allekirjoitukset rikastettu erittäin tuumorigeenisiä syövän kantasoluja. Tällaiset CSCS on kuvattu leukemia [9], ja kiinteitä kasvaimia, mukaan lukien melanooma [10], rintojen [11], aivojen [12], [13], [14], eturauhassyöpä [15], pään ja kaulan [16] haiman [17], paksusuolikarsinoomat [18], [19], ja keuhko [20], [21].

Olemme hiljattain osoitettu, että Mmp10 tarvitaan transformoidun kasvun ja invaasion ihmisen NSCLC-solujen

in vitro

[22]. Kuitenkin rooli Mmp10 keuhkoissa kasvainten synnyssä ei ole käsitelty. Täällä käytämme yhdistelmää hiiren syövän synnyn malleja ja analyysi ihmisen kasvaimissa osoittaa, että Mmp10 soittaa uusi, odottamaton rooli

Kras

-välitteisen keuhkosyöpä aloittamista, keuhkosyöpä kantasolujen laajentamiseen, ja etäpesäkkeitä. Tuloksemme osoittavat, että Mmp10 on houkutteleva terapeuttinen kohde CSCS.

Tulokset

Mmp10 menetys estää Kras välittämää keuhko kasvaimen kehittymisen

Sen määrittämiseksi, onko

Mmp10

on osallisena keuhkojen kasvain muodostumista, hiiriä käsiteltiin savun karsinogeeni uretaani aiheuttaa keuhkojen adenokarsinooma kasvaimia käyttämällä vakiintuneita protokollia [23]. Immunohistokemiallinen analyysi osoitti, että Mmp10 ilmentyminen on kohonnut uretaani-tuumoreita, erityisesti alueilla välisen kosketuksen kasvaimen ja ympäröivän strooman (kuvio 1A). Nämä tulokset ovat yhdenmukaisia ​​aiempien havaintojen ihmisen NSCLC kasvaimissa [22], [24], [25]. Mielenkiintoista, kun Mmp10

–

/

–

hiiret altistettiin uretaani, nämä hiirille kehittyi merkittävästi vähemmän (kuvio 1 B) ja pienempi (kuvio 1 C) kasvaimia, ja näytteillä pienempi koko tuumorikuorma (kuvio 1 D) kuin ei-siirtogeenisissä (NTG) littermates. Analyysi kasvaimen käyttäen kuvanneet Kelly-Spratt et al. [26] osoittivat, että uretaani aiheuttama kasvainten NTG ja Mmp10

–

/

–

hiiret osoittivat samanlaista jakautuminen kasvainten pitkin liikakasvu-adenooma-karsinooma etenemistä järjestelmä (Kuva 1 E). Nämä tiedot osoittavat, että Mmp10 tärkeä edistävää rooli uretaani-indusoidun keuhkojen kasvaimien synnyn ensisijaisesti kasvaimeen aloitusvaiheessa.

Mmp10

– /-

hiiriä ja NTG littermates injektoitiin uretaanilla ja analysoitiin kuvatulla

Materiaalit ja menetelmät

. A) H E ja immunohistokemiallinen värjäytyminen Mmp10 in uretaani aiheuttama keuhkokasvaimia. Korkeampi suurennos kuva Mmp10 Immunovärjäyksen näkyy upotettavat. Kvantitatiivinen analyysi kasvaimen numero B), kasvaimen koko C) ja kasvaintaakkaa D) uretaani-käsiteltyjen NTG (n = 7) ja

Mmp10

– /-

(n = 12) hiirillä. Mean +/- SEM; p . 0,012 kasvain määrä, p 0,019 kasvaintaakkaa; p = 0,034 kasvaimen kokoa). E) Uretaani aiheuttama kasvainten NTG ja Mmp10

–

/

–

hiiret luokiteltiin liikakasvu, adenooma tai adenokarsinooma käyttäen julkaistuja kriteereitä [26]. Tulokset esitetään prosentteina koko kasvainten kunkin luokan. Tilastollinen analyysi käyttäen U-testi ei paljastanut mitään tilastollisesti merkitsevää eroa kasvaimen välillä uretaani-tuumoreita NTG ja Mmp10

–

/

–

hiirillä (p = 0,39).

Koska uretaani aiheuttaman keuhkotulehduksen tuumorigeneesiä arvellaan ajettava, ainakin osittain, kautta hankinta

Kras

mutaatioita, me arvioitava Mmp10 näyttelee samanlainen edistävää rooli in

Kras

välitteinen keuhkojen kasvaimien syntyyn. Tätä varten ylitimme Mmp10

–

/

–

hiiriltä

Kras

LA

hiiriä, jossa spontaani rekombinaatio tapahtumista johtuvien aktivointi mutantin

Kras

G12D

alleeli keuhkoissa, joka ajaa keuhkojen kasvaimen muodostumisen [27]. Keuhkotuumoreista

Kras

LA

hiiriä ilmaista koholla Mmp10 joka esittelee samanlaisen ilmaisun kuten uretaani aiheuttaman keuhkotulehduksen kasvaimia (kuvio 2A). Samanlainen kuin meidän havainto uretaani-käsitellyissä hiirissä, bitransgenic

Kras

LA2

/

Mmp10

– /-

hiirille kehittyi vähemmän (kuvio 2B) ja pienempi (kuvio 2C) kasvaimia , ja niillä alempi yleisen kasvaintaakkaa (kuvio 2D) kuin

Kras

LA2

hiirillä. Analyysi kasvaimen käyttäen pisteytysjärjestelmää laatimaa Jackson et al. [28] osoitti, että noin 16% kasvaimia

Kras

LA

hiiret olivat korkealaatuista adenocaricnomas (luokka 3), kun taas alle 1% kasvaimista

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiiret olivat asteen 3 (kuvio 2E). Nämä tiedot viittaavat siihen, että Mmp10 tässä mallissa on tärkeää sekä kasvaimen aloittamisen ja etenemiseen. Taken, yhdessä meidän tiedot osoittavat, että

Mmp10

tärkeä rooli useampia malleja keuhko- kasvainten muodostumista.

A) immunohistokemiallinen värjäys

Kras

LA2

keuhkojen kasvain hiiren MMP10. Korkeampi suurennos kuva Mmp10 Immunovärjäyksen näkyy upotettavat. Kvantitatiivinen analyysi B) kasvaimen numero, C) kasvaimen koon ja D) tuumoritaakka

Kras

LA2

ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiiret . Pylväät, keskiarvo; baareja, SEM, n = 13, (*) merkitsee p = 0,04. E) Kasvaimet alkaen

Kras

LA2

ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiiret luokiteltiin kehittynyt adenomatoottisen liikakasvun (AAH), tai luokan 1, 2 tai 3 adenoomia tapahtua julkaistujen pisteytys kriteerit kuvanneet Jackson et al. [28]. Tulokset esitetään prosentteina koko kasvainten kunkin luokan. Tilastollinen analyysi käyttäen U-testi paljasti merkittävän vähenemisen korkeampiluokkaisiin kasvaimia

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiirillä; * P 0,002.

Mmp10 vaaditaan Kras välittämää bronchio-alveolaarinen kantasolujen laajentamiseen in vivo

Se, että

Mmp10

vajausta hiiret kehittävät vähemmän

Kras

-välitteisen keuhkokasvaimia viittaa siihen, että

Mmp10

osallistuu aloittamista vaiheet

Kras

-välitteisen keuhkojen kasvaimien syntyyn

in vivo

. Aloittamisesta

Kras

välitteinen keuhkokasvaimia ajatellaan kuuluvan kloonilaajenemisen

Kras

transformoiduista bronchio-keuhkorakkuloiden kantasolut (BASCs), oletetun alueelliset kantasoluja, jotka sijaitsevat terminaalin keuhkoputkia vieressä keuhkorakkuloiden tila [29]. Siksi olemme arvioineet

Mmp10

-puutos vaikuttaa laajentamista BASCs vastauksena uretaania ja onkogeenisen

Kras in vivo

. Havaitsimme ja kvantitoitiin BASCs parafiiniin osa hiiren keuhkoista kaksi immunofluoresenssivärjäystä pinta-proteiinin C (SPC) ja Clara solu-spesifisen proteiinin (CCSP) kuten aiemmin on kuvattu [29], [30]. BASCs jotka havaitaan bronchioalveolar kanavan risteykset liittimessä keuhkoputkia kaksinkertainen SPC /CCSP positiivisia soluja (kuvio 3A). Joko uretaani hoito tai läsnäolon onkogeenisten

Kras

aiheutti laajennuksen BASCs terminaalissa keuhkoputkia (kuvio 3A). Kvantitatiivinen analyysi keuhkojen kudososat NTG ja

Mmp10

– /-

hiiret puuttuessa tai läsnä uretaani osoitti, että uretaani-käsiteltyjen NTG hiirillä merkittävää kasvua määrän BASC kohti päätelaitteen bronchiole ( BASCs /TB) verrattuna ohjaus NTG-hiiriä (kuvio 3B). Uretaani-käsitelty

Mmp10

– /-

hiiret osoittivat erittäin merkitsevästi diminiution vuonna BASC laajentamiseen, niin että jakelu- ja määrä BASCs ei merkittävästi eronnut käsittelemättömästä NTG hiiristä (kuvio 3B). Samanlainen inhibitio onkogeenisten BASC laajeneminen havaittiin

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiirillä

in vivo

verrattuna

Kras

LA2

hiiret (kuvio 3C). Siksi kaksi riippumatonta mallia

Kras

-välitteisen keuhko- kasvainten synnyssä, havaitsimme, että

Mmp10

puutos johtaa pienentää merkitsevästi keuhkojen kasvain lukumäärä, koko ja taakka; ja kussakin mallissa estävä vaikutus

Mmp10

vajauksen tuumorigeneesiä näkyi vika kasvaimia synnyttävän laajentamiseen BASCs

in vivo

. Mielenkiintoista, Mmp10 puutos ei näytä vaikuttavan BASC homeostaasin sinänsä koska BASC numero ja jakelu Mmp10

–

/

–

hiirillä ei ole merkittävästi erilainen kuin että NTG hiirillä. Pikemminkin, Mmp10 näyttää olevan tärkeä onkogeenisten laajentamiseen BASCs vastauksena uretaani- tai

Kras

aktivointi.

A) Immunofluoresenssianalyysi analyysi CCSP (vihreä) ja SPC (punainen) dual positiivinen BASCs ( valkoiset nuolet) terminaali keuhkoputkia (TB) valvonta- NTG, ja uretaani-käsiteltyjen NTG ja

Mmp10

– /-

hiiriä (

ylemmät paneelit

), ja NTG,

Kras

LA2

ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiiriä (

alapaneelit

). B) kvantitatiivinen analyysi BASCs valvonta NTG, ja uretaania käsiteltiin NTG ja

Mmp10

– /-

hiirillä. % TB; baareja +/- SEM, n = ≥30 TB /genotyyppi. p 0,0005 uretaani käsiteltiin NTG vs.

Mmp10

– /-

; p 0,0001 käsittelemätön NTG vs. uretaani-käsitelty NTG; Mitään merkittävää eroa käsittelemättömän ei-NTG vs. uretaani käsitelty

Mmp10

– /-

hiirillä. C) kvantitatiivinen analyysi BASCs keuhkojen TB NTG,

Kras

LA2

ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiirillä. Pylväät, prosenttiosuus TB; baareja = /-SEM, n≥50 TB /genotyyppi; p 0,001 NTG vs.

Kras

LA

hiirillä; p 0,003

Kras

LA

hiirillä vs.

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiirillä; mitään merkittävää eroa BASC numero tai jakautuminen ei havaittu NTG ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

(p = 0,76) tai Mmp10

–

/

–

(p = 0,76) hiirillä.

Mmp10 vaaditaan Kras välittämää BASC transformaatio in vitro

Kun otetaan huomioon BASCs kasvainkudoksessa aloittamista, ja inhiboiva vaikutus

Mmp10

tappio

Kras

-välitteisen BASC laajennus

in vivo

, arvioimme rooli Mmp10 in

Kras

-välitteisen BASC laajennus- ja

in vitro.

tätä varten käytimme

LSL-Kras

hiiret, malli, jossa ehdollinen lox-stop-lox (LSL)

Kras

alleeli voidaan aktivoida Cre-välitteinen rekombinaatio [31]. BASCs eristettiin NTG,

LSL-Kras,

ja

LSL-Kras /MMP-10

– /-

hiiriä ja karakterisoitu rikastamista BASCs käyttää dual immunofluoresenssilla ja virtaussytometria. Meidän BASC valmisteet koostuivat 86% SPC /CCSP double-positiivisia soluja, kun analysoitiin virtaussytometrialla vahvistetaan eristäminen korkeasti rikastetun BASC väestöstä (kuvio 4A). Hoito BASCs alkaen

LSL-Kras

hiiriä adenoviruksella ilmentävät Cre-rekombinaasia (AdCre) aktivoimiseksi onkogeenisel-

Kras

alleeli johti merkittävään kasvuun Mmp10 mRNA runsaasti, kun taas AdCre saaneilla BASCs alkaen

LSL-Kras /Mmp10

– /-

hiirillä ei antanut havaittavaa Mmp10 mRNA odotetusti (kuvio 4B). Nämä tulokset vahvistavat myös aiempaan toteamukseen Mmp10 ilmentyminen indusoituu BASCs ilmentämisen jälkeen onkogeenisten

Kras

[30]. AdCre käsitelty BASCs peräisin NTG tai

Mmp10

– /-

hiiret muodostavat pieniä, hyvin järjestetty pallomaisia ​​pesäkkeitä, kun päällystetty kolmiulotteisessa Matrigel kulttuuri samankokoisia ja numero (kuvio 4C). Sen sijaan AdCre käsitelty BASCs iältään

LSL-Kras

hiiret kasvaa suuremmaksi amorfista, sekavaa tyypillisiä pesäkkeitä

Kras

välitteinen transformaatio (kuvio 4C, keskimmäinen paneeli; [30]). AdCre käsitelty BASCs iältään

LSL-Kras /Mmp10

– /-

hiiret muodostavat pesäkkeitä samankokoisia, lukumäärä ja morfologia lähtöisin oleviin NTG ja Mmp10

–

/

–

hiirissä (kuvio 4C). Kvantitatiivinen analyysi vahvisti, että BASC pesäkettä

LSL-Kras

hiiret ovat halkaisijaltaan suurempia kuin pesäkettä NTG, Mmp10

–

/

–

tai

LSL-Kras /Mmp10

– /-

BASCs (kuvio 4D). Siten

Mmp10

tarvitaan onkogeeniselle

Kras

indusoimaan morfologinen muutos ja laajennus BASCs

in vitro

mutta ei ole merkittävää vaikutusta ylläpitoon ei-transformoitujen BASCs in kulttuuriin.

BASCs eristetty NTG,

Mmp10

– /-

,

LSL-Kras

, ja

LSL-Kras /Mmp10

– /-

hiiriä hoidettiin AdCre ja päällystetty kolmiulotteisessa matrigeeliä kulttuuri kuvatulla

koemenettelytavat

. A) Virtaussytometria eristettyjen BASCs varten SPC ja CCSP B) QPCR varten Mmp10 sisään BASCs alkaen NTG,

LSL-Kras,

ja

LSL-Kras /Mmp10

– /-

hiiret . Taita NTG + /

–

SEM. n = 3, * p 0,000008. C) morfologia BASC pesäkkeitä NTG,

Mmp10

– /-

,

LSL-Kras

, ja

LSL-Kras /Mmp10

– /-

hiirillä. D) analyysi BASC pesäkkeen koko. % NTG +/- SEM. n = 85 NTG, 56

Mmp10

– /-

, 30 (

LSL-Kras

) ja 80 (

LSL-Kras /Mmp10

– /-

). * P 0,00001 NTG vs,

LSL-Kras;

** p 0,00001

LSL-Kras

vs.

LSL-Kras /Mmp10

– /-

.

Mmp10 ilmentyminen liittyy kantasolujen allekirjoituksia ja etäpesäkkeiden ihmisen keuhkosyövän

aiemmin osoitettu, että Mmp10 yli-ilmennetään ihmisen NSCLC ja on tärkeää muuttaneet kasvun ja invaasion ihmisen NSCLC-solujen

in vitro

[22]. Koska odottamaton roolia Mmp10 laajentamiseen

Kras

transformoituja hiiren keuhkoissa BASC ja kasvaimen aloittamaan toiminnan, me laskennallisesti tutkitaan suhdetta Mmp10 ilme, syövän kantasolujen ekspressioprofiileja ja etäpesäkkeiden ihmisen keuhkosyövässä. Tätä tarkoitusta varten meidän jakaa julkisesti saatavilla aineisto koostuu genominlaajuisten ilmentymisen analyysi ihmisen keuhkojen adenokarsinoomien (GSE11969) kahteen samankokoista ryhmää 30 näytettä koostuu kasvainten, joilla on korkein (High) ja alin (Low) Mmp10 RNA ilme, vastaavasti. Tilastollinen analyysi vahvisti nämä kaksi ryhmää näytteiden näihin merkittävästi eri Mmp10 mRNA: ta (kuvio 5A). Suoritimme sitten geeniperimä rikastus analyysi (GSEA) vastaan ​​geeni saatavat osana Molecular Allekirjoitukset Database (MSig) Version 3.0 kuvatulla

Materiaalit ja menetelmät

mitata tahansa yhdistyksen välillä Mmp10 ja syövän kantasolujen geeniekspression profiilit. Gene sarjaa tunnistettiin etsimällä MSig tietokannasta geeni allekirjoitukset sisältävät termit ”syöpä” ja ”varsi” niiden kuvaukset. GSEA paljasti, että 37 50 (74%) syöpään kantasolujen allekirjoitusten rikastuneet korkea Mmp10 näytteitä, ja että 14 allekirjoitukset merkittävästi rikastettu p-arvo 0,05 ja FDR 25% (taulukko 1). Mielenkiintoista, vain 1/50 kantasolujen allekirjoitus rikastui alhainen Mmp10 näytteitä. Tämä allekirjoitus on kuvattu geenejä, jotka vaimentua vuonna gliooma kantasoluja, [32], mikä tukee yhdistyksen korkean Mmp10 kanssa syövän kantasolujen genotyyppi. Erillinen GSEA käyttämällä riippumatonta keuhkoadenokarsinooma geenien ilmentyminen datajoukon (GSE13213) validoitu meidän alustavan analyysin. 44/50 kantasolujen allekirjoitusten rikastuneet korkea Mmp10 Tuumorinäytteissä eikä yksikään rikastuneet alhainen Mmp10 kasvain näytteet tämän toisen tietojoukon. 10 kantasolujen geenin sarjaa merkittävästi rikastettu p-arvo 0,05 (taulukko 2), joista seitsemän oli myös merkittävästi rikastettu ensimmäisellä keuhkoadenokarsinooma geeniperimä. Nämä tiedot tarjoavat vakuuttavia todisteita siitä, että korkeat Mmp10 ilmentyminen ihmisen NSCLC kasvaimissa liittyy syöpään varsi kaltainen geeniekspressioprofiili.

A) Geenien ilmentyminen tietoja ensisijainen ihmisen keuhkojen adenokarsinooman jaettiin kahteen ryhmään 30 näytettä, joka koostuu alimman (Low) ja korkein (High) Mmp10 ilmentävien keuhkokasvaimia. n = 30; * P = 2,8 × 10

-33. B) Mmp10 normaalissa keuhkoissa verrattuna keuhkokasvaimia kanssa (

Met.

) Ja ilman (

Ei Met.

) Luustometastaaseja. n = 3, normaalit, n = 9, nro Mets, n = 7, Met .; NS = ei merkitsevä, * p = 0,008; ** P = 0,04. C) Mmp10 mRNA ilmentyminen ihmisen kasvaimissa. Tiedot ilmaistaan ​​fold-muutos vastaaviin normaaleihin.

Myös suorittaa puolueeton analyysi käyttäen jokaista geeniä asetettu MSig tietokantaan. Tässä analyysissä alkuun kantasolu allekirjoituksia pysyivät merkittävästi rikastettu (

tuloksia ei ole esitetty

). Taulukossa 3 on esitetty eniten merkitsevä geeni allekirjoitukset liittyy korkea Mmp10. Merkittävää on, 3 top 5 geenin sarjaa tunnistettiin sisältävät Mmp10 osana allekirjoituksen. Eniten pisteitä geeniperimä kuvataan allekirjoitus koostuu geenien yli-ilmentynyt varhain pään ja kaulan kasvaimet mikä viittaa osallistuminen varhaisessa kasvainten synnyssä [33]. Niistä geeni asetetaan, jotka merkitsevästi korreloivat korkea Mmp10 ilme, monet liittyvät kasvaimen etenemiseen, huono kliinistä tulosta ja metastaattisen potentiaalia. Nimenomaan tutkia yhdistyksen välillä Mmp10 ja keuhkosyövän etäpesäke, analysoimme kolmannen geenin ilmentyminen aineisto alkuvaiheen ihmisen keuhkojen adenokarsinooman näytteet, jotka oli tuottanut etäpesäke luukudoksen verrattuna näytteitä ja joihin ei [34]. Analyysi paljasti, että Mmp10 ilmentyminen oli merkittävästi kohonnut ensisijainen kasvaimia, jotka on tuotettu etäpesäkkeitä verrattuna normaaliin keuhkokudokseen, mutta ei niitä, jotka eivät, mikä osoittaa, välisestä assosiaatiosta Mmp10 ilmaisun ja metastaattisen potentiaalin (kuvio 5B). Mielenkiintoista, GSEA metastaattisen keuhkosyövän geeniperimä osoittivat erittäin merkittävää korrelaatiota 10 kantasolujen allekirjoitukset (p-arvo 0,05 ja FDR 25%), joista neljä oli myös merkittävimpiä geenin sarjaa tunnistettiin käyttäen GSEA of korkea Mmp10 keuhkojen adenokarsinoomat (taulukko 4). Jälkimmäiset tulokset paljastavat yhdistyksen välillä metastaattista potentiaalia ja varsi kaltaisia ​​ominaisuuksia ensisijainen ihmisen keuhkojen adenokarsinoomia.

Kun otetaan huomioon kohonnut Mmp10 ilmentymisen ihmisen keuhkosyöpä biologia, me seuraavaksi arvioitava Mmp10 ilmentyvän myös koholla muiden ihmisen syövän. Geeniekspressioprofilointi paljasti, että Mmp10 on yleisesti yli-ilmennetään monissa muodoissa ihmisen syövän, mukaan lukien keuhkojen, pään ja kaulan, ruokatorven, virtsarakon, ihon, peräsuolen syöpä, rintasyöpä, kohdunkaulan, nenänielun, kielen ja haiman syövät (kuvio 5C ja taulukko 5), mikä viittaa siihen, laajalle levinnyt rooli Mmp10 ihmisen maligniteetti.

keskustelu

Lisääntyvä todistusaineisto viittaa siihen, että monet syövät, mukaan lukien keuhkosyöpä, joilla on pieni solujen alapopulaation, jotka osoittavat tunnusomaista piirteitä kantasoluja. Nämä ”syöpä kantasolut” uskotaan olevan vastuussa aloittamisesta, ylläpito, etenemistä ja metastaattisen leviämisen kasvaimia. Useimmat nykyiset hoitomuotoja keuhkosyöpä lopulta epäonnistua, mikä johtuu ehkä luontainen vastus CSCS terapiaan, jolloin tauti uusiutuu ja laski potilaan selviytymistä. Siksi molekulaarisen karakterisoinnin ohjaavien mekanismien selviytymistä ja kasvua CSCS voi olla tärkeä avain kehittämällä tehokkaampia hoitostrategioita joka parantaa kliinisen tuloksen potilaiden keuhkosyöpä.

metalloproteinaasien (MMP: t) on pitkään osallistuvat kasvaimen etenemisen ja etäpesäkkeiden. Olemme viime aikoina osoittaneet, että Mmp10 yliekspressoituu NSCLC ja on kriittinen tavoite onkogeenisten

Kras

tarvitaan muuttaneet kasvun ja invaasion ihmisen NSCLC-solujen

in vitro

[22]. Nykyinen tutkimus antaa vakuuttavia todisteita siitä, että Mmp10 kykenee sen pro-tuumorigeenisiä vaikutuksia, ainakin osittain, ylläpitämällä väestö CSCS jotka ajavat kasvaimen aloittamista ja etäpesäke. Ei vain Mmp10 koholla kasvaimissa kehittynyt kahdessa eri hiirimalleissa

Kras

indusoimaan keuhkoadenokarsinooma, geneettinen knock out of

Mmp10

johtaa muodostumista huomattavasti vähemmän kasvaimia, mikä viittaa vaikutus Mmp10 kasvaimen aloittamisesta. Tätä päätelmää, Mmp10 runsaus on erittäin kohonnut BASCs transformoitu onkogeenisella

Kras

[30], ja geneettinen menetys

Mmp10

johtaa epäonnistumiseen BASCs ilmentävien onkogeenisten

Kras

laajentaa

in vivo,

ja tehdään morfologinen transformaatio

in vitro

. Vaikka se on vielä epäselvää, onko BASCs edustavat alueellisia keuhkojen kantasoluja, vahva aihetodisteisiin osoittaa, että he ovat mukana kasvaimen aloittamista hiiren keuhkoissa. BASCs läpikäyvät laajennus- ja vastauksena

Kras

aktivointi [29], ja geneettisen ja /tai farmakologisen häiriöitä useiden keskeisten onkogeenisten reitin geenien

Kras

-välitteisen tumorigeneesin, kuten

Prkci

[30],

Pik3ca

[35], ja

Bmi1

[36], johtavat esto BASC laajeneminen ja

Kras

-välitteisen kasvaimen muodostumisen

in vivo

. Toisaalta viimeaikaiset tutkimukset ovat osoittaneet, että sekä Sca1

+ (mukaan lukien BASCs) ja Sca1

– soluilla kasvaimen aloittamaan toiminnan in

Kras

hiiriä, osoittavat, että BASCs eivät ole ainoa tietolähde kasvainten aloittamista solujen tässä mallissa [37]. Nämä havainnot osoittavat, että kasvain genotyyppi on tärkeä tekijä kasvaimen aloittamista soluihin. Ihmisillä, keuhkojen adenokarsinoomat, jotka usein satama

Kras

mutaatioita, usein kehittyä bronchio-alveolaarinen kanava risteyksessä ja näyttää joko hengitysteiden tai alveolaarista erilaistumista, tai molemmat [38], mikä viittaa siihen, että jotkut näistä kasvaimet voivat olla peräisin mistä BASC kaltaisia ​​soluja.

data osoittaa, että rooli

Mmp10

keuhkojen CSCS on solu autonominen. Sekä

Kras

LA2

ja uretaania kasvaimen mallit osoittavat Mmp10 värjäytymistä tuumorisoluissa, joilla on vain vähän tai ei lainkaan värjäytymistä kasvaimeen liittyvät-strooman tai elimellisen normaali keuhkojen epiteelin. Vielä tärkeämpää on, kasvain estäviä vaikutuksia geneettisen menetys Mmp10 heijastuvat vika kasvaimia synnyttävän laajentamiseen BASCs

in vivo

ja

in vitro

. Näin ollen, vaikka monet MMP tuottama kasvain microenvironment pelata näkyvä roolit invasiivisia ja metastaattisen ominaisuuksia keuhko- kasvainsolujen, meidän tiedot osoittavat, että Mmp10 nimenomaan toimii tukemaan itsenäistä kasvua CSCS. Kuitenkin meidän tiedot eivät ole esteenä maksuihin rooli Mmp10 tuottamien ja /tai kohdistamalla sen vaikutukset, kun kasvain microenvironment. Kuitenkin tutkimuksemme ei tarjota uutta tietoa pitkälti unappreciated rooli Mmp10 säätelyssä CSC käyttäytymistä. Mielenkiintoista, MMP ovat sekaantuneet säätelyyn tuumorisolukasvua pilkkomalla ja aktivaation solupintaproteiinien osallisena solujen kasvun säätelyssä kuten Notch [39], [40], ja sen kautta proteolyyttisen vapautumisen aktiivisia kasvutekijöitä kuten TGF, IGF ja TNFa rikospaikkajälkikuvista solunulkoisia myymälöissä [41]. Jatkotutkimuksissa keskitytään määrittämiseksi on molekulaarisia mekanismeja, jotka edistävät Mmp10-välitteisen CSC leviämisen.

Cancer kantasolut (CSCS) määritellään niiden kyky kloonaamalla laajentaa, aloittaa kasvaimia, ylläpitää kasvaimen etenemistä ja osallistua kasvaimen etäpesäke. Fenotyyppi Näiden solujen liittyy genotyypin liittyy, että alkion kantasoluja. Meidän havainto, että Mmp10 ilmentyminen liittyy CSC genotyyppejä ihmisen keuhkokasvaimia esitetä pakottavia epäilyinä Mmp10 on ratkaiseva merkitys ylläpidossa CSCS sisällä ihmisen keuhkokasvaimia. Tässä suhteessa on kiinnostavaa havaita, että Mmp10 ilmentymistä on havaittu olevan koholla kasvaimen aloittamista kantasolujen kaltaisia ​​soluja eristettiin ihmisen pienisoluisen keuhkosyövän solulinjat [42], mikä viittaa siihen, että Mmp10 voi toimia myös huolto näiden CSCS.

johtava syy syöpään liittyvistä kuolemantapauksista keuhkosyöpäpotilaita on metastasoitunut levittämiseen. CSCS uskotaan olevan solut kasvain, joka on kyky metastasizing kaukaisiin kohtiin. Meidän havainto, että Mmp10 ilmenee vahvasti keuhkosyövän-aloittamisen BASCs, ja liittyy CSC genotyyppi ihmisen keuhkokasvaimia viittaa siihen, että Mmp10 voivat edistää sekä CSC huolto- ja metastaattista potentiaalia kautta sen asemaa CSC leviämisen ja metastaattinen käytös. Meidän havainto, että Mmp10 on koholla ihmisen CSCS ja Mmp10 ilmentyy voimakkaasti rajapinnassa hiiren keuhkokasvaimia ja ympäröivään kudokseen, mikä viittaa rooli Mmp10 kasvaimen invaasio, ja ovat yhdenmukaisia ​​aiempien rahoitusta, Mmp10 tarvitaan hyökkäystä ihmisen NSCLC-solujen

in vitro

[22]. Nämä alueet on lisääntynyt Mmp10 värjäystä voi edustaa asukas CSCS. Se, että Mmp10 on pidemmälle ilmaistaan ​​kasvaimissa on korkea metastaattinen potentiaali, ja etäpesäkeleesioita näiden kasvainten on yhdenmukainen ehdotetun roolia CSC metastaaseja. Emme kuitenkaan voi muodollisesti sulkea pois ylimääräinen rooli Mmp10 irtotavarana syöpäsolujen edistää metastaattisen potentiaalin kasvaimia. Meidän ilmaus profilointitiedot ihmisen kasvaimista osoittaa läheinen toiminnallinen yhteys CSC, Mmp10 ilmaisun ja metastaattisen potentiaalin, mikä viittaa siihen, että Mmp10 samanlainen rooli ihmisen keuhkojen adenokarsinooma CSC ja metastaasit. Tuloksemme osoittavat myös, että MMP10 ilmentyy erittäin monissa ihmisen tuumorin tyyppejä, ja on yhteydessä huonoon tulokseen, metastaattisen potentiaalin ja syövän kantasolujen allekirjoituksia. Nämä havainnot viittaavat siihen laajaa roolia Mmp10 ihmisen pahanlaatuisen ja tunnistaa Mmp10 uutena terapeuttisena kohteena syövässä kantasoluja.

Materiaalit ja menetelmät

Hiiri uretaani- ja Kras

LA2 välittämää Lung tumorigeneesin Tutkimukset

Nullizygous

Mmp10

(

Mmp10

– /-

) hiiret saatiin National Cancer Institute Mutant Mouse Regional Resource Center (MMRRC). Hiiret generated on sekoitettu 129 /C57BL /6J tausta ja satama kohdennettu häiriöitä eksonien 1-3 hiiren

Mmp10

geeni. Hiiret kasvatettu onto puhdas C57BL /6J tausta läpi 10 sukupolville. Genotyypitys suoritettiin PCR: llä käyttäen alukkeita suosittelemia MMRRC.

Mmp10

– /-

hiirillä ja ei-siirtogeenisiä poikueesta ruiskutettiin intraperitoneaalisesti uretaani 1 mg /kg kehon painoa viikossa kuuden viikon ajan indusoimaan keuhkokasvaimia. Verrokkihiiret injektoitiin suolaliuosta. Hiiret analysoitiin kahdentoista viikon kuluttua ensimmäisestä ruiskeesta läsnäolo keuhkojen vaurioita.

Kras

LA2

hiiriä, syntyy aikaisemmin kuvatulla [27], oli pariutua

Mmp10

– /-

hiirten tuottamiseksi bitransgenic

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiirillä.

Kras

LA2

ja

Kras

LA2 /Mmp10

– /-

hiiriä otettiin talteen ajankohtina ilmoittanut arvioitiin kasvaimen määrän, kasvaimen koko, kasvaintaakkaa ja patologinen luokittelu board-sertifioitu patologi (AK).

Mmp10

– /-

ja ei-siirtogeenisiä hiiriä toimi negatiivisena kontrollina.