Krooninen sairaus

tiivistelmä

vastavuoroinen vuorovaikutus syöpäsoluja ja kudosspesifisesta strooman on kriittinen primaarinen ja metastaattinen kasvaimen kasvua etenemisen. Syöpäsolujen asuttaa ensisijaisesti luuta (osteotropism), jossa he muuttavat fysiologista tasapainoa osteoblastien välittämää luun muodostumista ja osteoklastien välittämää luun hajoamista, ja saada vallitsevasti osteoblastivastetta (osteoinduktion). Molekyyli vihjeitä tarjoamia osteoblastien selviytymiselle ja luun kasvua metastaattisen eturauhassyövän solut ovat suurelta osin tuntemattomia. Olemme hyödyntäneet riittävästi erot ihmisen ja hiiren RNA-sekvenssit yhdessä uudelleenmäärittelyn erittäin lajispesifisiä geeni matriisia tietokoneavusteinen ja kokeellinen syrjäytymistä rajat hybridisoituvan oligonukleotidikoettimen. Tämä strategia mahdollisti leikkelyn strooman (hiiri) päässä syöpäsolun (ihmisen) transcriptome luun etäpesäke ksenograftimalleja ihmisen osteoinduktiivisen eturauhassyövän solut (VCAP ja C4-2B). Tämän seurauksena olemme tuotti osteoblastien luun etäpesäkkeen liittyvä strooman transcriptome (OB-BMST). Vähentämällä geenien yhteinen tulehdusta, haavan paranemista ja desmoplastic vastauksia, ja kudostyyppi-riippumaton strooman vasteita erilaisille ei-osteotropic ja osteotropic primaarisyöpien tuotti kuratoituja geenin allekirjoitus ( ”Core” OB-BMST) oletettavasti edustavat luun luuytimen /luuspesifinen strooman vaste eturauhassyövän aiheuttamaa, osteoblastisissa luun etäpesäke. Ekspressiokuviota kolmen edustajan Core OB-BMST geenit (PTN, EPHA3 ja FSCN1) näyttää vahvistavan luun spesifisyyden tämän vastauksen. Tukeva induktio liittyvien geenien osteogenesis ja angiogeneesissä hallitsee sekä OB-BMST ja Core OB-BMST. Tämä merkitsee amplifikaatiofragmenttiin hematopoieettisten ja silmiinpistävän, eturauhasen epiteelisolujen kantasolujen kapealla komponentteja, jotka voivat toimia itselujittuva luu metastaattinen kapealla tarjoaa kasvua tuki erityinen osteoinduktiivisille syöpäsolujen. Induktio Tämän kombinatorisista kantasolujen markkinarako on tuntematon mekanismi saattaa myös selittää syöpäsolun osteotropism ja paikallisia häiriöitä hematopoieesin (myelophthisis). Niinpä nämä kantasolujen kapealla komponentteja voi edustaa innovatiivista hoitotavoitteet ja /tai seerumin biomarkkereita in osteoblastisissa luumetastaasipotilailla.

Citation: Özdemir BC, Hensel J, Secondini C, Wetterwald A, Schwaninger R, Fleischmann A, et al . (2014) Molecular allekirjoitus Stroma Response in Eturauhassyöpä aiheuttama osteoblastic luumetastaasipotilailla Keskeistä laajentaminen Hematopoieettinen ja eturauhasen epiteelisolujen Stem Cell markkinaraon. PLoS ONE 9 (12): e114530. doi: 10,1371 /journal.pone.0114530

Editor: Adriano Angelucci, University of L’Aquila, Italia

vastaanotettu: 20 kesäkuu 2014; Hyväksytty: 10 marraskuu 2014; Julkaistu: 08 joulukuu 2014

Copyright: © 2014 Özdemir 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.

Data Saatavuus: Tällä kirjoittajat vahvistavat, että kaikki tiedot taustalla olevat havainnot ovat täysin saatavilla rajoituksetta. Kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat paperi- ja sen tukeminen tiedostoja. Raaka ilme tiedot ovat saatavissa GEO (www.ncbi.nlm.nih.gov/geo) kuin GSE22813.

Rahoitus: Tätä työtä tukivat tukea Euroopan komission (CANCURE-2006-020970 ja FP7 Marie Curie ITN PRO-NEST-238278) ja Sveitsin National Foundation (3100A0-116237). B.C.Ö. saanut rahoitusta OncoSuisse MD /PhD Scholarship (323630-128865 /1). Osa kustannuksista microarray hybridisaatio tukivat Department of Clinical Research, University of Bern, Sveitsi. 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

Eturauhassyöpä (PCA) on yleisin kiinteä syöpä miehillä länsimaissa. Huolimatta varhainen havaitseminen ja kirurginen hoito kasvain, 10-20% Eturauhassyövän potilaista osoittavat luumetastaaseja diagnoosin [1] ja 80% kehittyneiden PCa potilaista on luumetastaaseja ruumiinavauksessa [2]. Etäpesäkkeitä luustossa ovat tärkein syy sairastavuuden näillä potilailla ja, kerran kehitetty, ovat parantumaton.

primaarinen ja metastaattinen syövät neoplastiset solut tiiviisti vuorovaikutuksessa eri solutyyppejä ja soluväliaineen (ECM) muodostaa strooman lokero . Tämä johtaa aktivoitumiseen strooman ja puolestaan ​​erittymiseen lisäkasvutekijöitä, matriisiproteiineista ja proteaasit, mikä edelleen suosivat syöpäsolujen lisääntymistä ja invaasiota. Nämä heterogeenisiä ja kaksisuuntaista vuorovaikutusta sisällä kasvainkudoksen ovat välttämättömiä kasvaimen kasvun eteneminen [3]. Näin ollen, selvittäminen mekanismi (t) määrittämiseksi taudin alkamisen ja etenemisen metastaattisen kasvun on välttämätöntä tunnistaa uusia terapeuttisia kohteita ehkäisyyn ja /tai hoitoon syövän etäpesäkkeitä.

luumetastaasien aktivointi luuytimen /luu (BM /B) strooman syöpäsolujen muuttaa fysiologinen tasapaino osteoblastien (OB) -välitteisen luun muodostumista ja osteoklastien (OC) -välitteisen luukadon ja häiritsee hematopoieesia (myelophthisis). Eturauhassyövän herättää pääasiassa OB vasteen, joiden seurauksena luun muodostumiseen (osteoinduktiolle) ja sukupolvi osteoskleroottisena vaurioiden [4]. Sen sijaan, rintasyöpä (MCA) laukaisee edullisesti OC reaktio, jolloin liioiteltu luun resorptiota ja sukupolvi osteolyyttisiä vaurioita [5]. Nämä vastapäätä strooman reaktiot voivat taustalla erilaiset kasvua tukikustannuksiamme välillä pro antiosteolyyttisiä ja osteoinduktiivisia syöpäsoluja.

tekijät vapautunut luuta aikana OC välittämää luun hajoamista polttoaineen leviämisen syöpäsolujen, jotka stimuloivat edelleen luun resorptiota, Tämä johtaa siihen itseään toistavia, positiivista palautetta silmukka. Tämä mekanismi, joka tunnetaan nimellä ”noidankehä” hypoteesi luun resorption ja kasvaimen kasvua osteolyyttiset etäpesäkkeet on Kouluesimerkkinä on syöpäsolu-strooman vuorovaikutus ja tarjonnut perustelut häiritsee luun strooman tukea luun resorption esto [6 ]. Kuitenkin molekyyli vihjeet tarjoamat OBt selviytymisen ja kasvun osteoinduktiivisen syöpäsolut ovat edelleen suurelta osin vaikeasti [4].

Pagetin ”Seed Maaperä ”hypoteesi [7] oletetaan, että syöpäsolut (” siemen ”) primaarikasvaimen voi levittää eri kudoksissa, mutta onnistuu saamaan toissijainen kasvu vain ne, jotka ovat sallivia niiden selviytymistä ja /tai proliferatiivinen laajentaminen (jäljempänä” hedelmällinen maaperä ”) [8]. Näin ollen ”Seed Maaperä ”hypoteesi ilmentää taipumusta tiettyjen syöpien etäpesäkkeitä tiettyihin kudoksiin (kudostropismi). Paget oli myös ensimmäinen tunnustamaan, että MCa metastasizes lähes yksinomaan aksiaaliseen luuranko, sivusto punaisen luuytimen [7]. Tämä havainto viittaa siihen, että aktiivinen hematopoieesia voi edustaa hedelmällistä maaperää kylvö syöpäsolujen, jotka voivat siis matkivat hematopoieettiset kantasolut (HSC: t) varten itseohjautuva, selviytymisen ja /tai laajenemisen BM /B [9]. Tämä hypoteesi, mikä tarkoittaa, että BM /B metastasoitunut kapealla voi kilpailla kanssa HSC kapealla, on kokeellisesti vahvistanut osoittamalla, että PCa solut kaapata HSC kapealla (t) itseohjautuva BM /B [10].

Useimmat yrittää tulkita syövän geeni allekirjoitukset esiin signalointipolkujen kriittistä syövän etenemisen tai ennustamaan potilaiden hoitotuloksiin on suorittanut geeniekspressioprofilointi kliinisissä näytteissä irtotavarana kasvainkudoksen. On selvää, tämä strategia ei voi erottaa syöpää ja peruskudoksettoman peräisin geenin ilmentymistä. Naef ja Huelsken [11] ovat kehittäneet menetelmän ”kudoslokeron erityisiä transkription profilointi” (TCTP), joka mahdollistaa samanaikaisen analysoinnin geeniekspression spesifinen syöpäsolu ja strooman osaston

in situ

, ilman solujen erottaminen. Tämä lähestymistapa hyödyntää eroja ihmisen ja hiiren RNA-sekvenssit, ja valitsee parhaan lajispesifisiä oligonukleotidikoettimia, jonka laskennallinen maski. Samanlaisella strategia me tuotti osteoblastisolulinjaa luumetastaasipotilailla liittyvä stroman transcriptome (OB-BMST) määritellään ensimmäistä kertaa globaali strooman vasteen luun ksenograftimalleja osteoinduktiivisista PCa soluja.

Tulokset

osteoinduktiiviset PCa solut muuttavat BM /B strooman transcriptome

strategiaan tutkia transcriptome tapahtuvat muutokset, erityisesti strooman osastoon luiden ksenosiirrettyjä ihmisen osteoinduktiivinen eturauhassyövän solut on hahmoteltu kuvassa. 1A.

. Vuokaavio hahmotellaan kokeellinen (sininen) ja bioinformatiikan (harmaa) vaiheet antoi määritellä täydellinen (OB-BMST) ja valikoidun ( ”Core” OB-BMST) stroman vaste allekirjoitus (oranssi). Ensimmäiset kaksi kokeellista vaihetta muodostavat kudoslokeron erityisiä transkription profilointi (TCTP). B. Heatmap osoittaa ilmentyvät eri koetin-sarjaa välillä ksenosiirrettyjä (C4-2B ja VCAP) ja valvonta (Ep156T, ehjä ja sham) luita. Ilmaisu taso on värikoodattu: heikkoa ilmentymistä on edustettuna sininen, kun taas korkea ilmentyminen on edustettuna punaisena. C. Venn-kaavio, joka esittää useita päällekkäisiä ja ainutlaatuinen geenit ilmentyvät differentiaalisesti C4-2B (FDR = 1E-05) ja VCAP (FDR = 3E-05) ksenosiirrettyjä luita. Summa differentiaalisesti ilmentyvien geenien kutsutaan OB-BMST. D. Sirontakuvaajan osoittaa log

2 kertainen muutos ilmentyvät eri geenien C4-2B ja VCAP ksenograftit. E. Top 30 ylös geenien OB-BMST johdettu C4-2B (mustat palkit) ja VCAP (harmaat palkit) ksenosiirrettyjä luita.

ilmentyvät eri koetin asetetaan selvästi erillisiä syöpää solu ksenosiirrettyjä luita ohjaus luita, kuten korostettu hierarkkinen klusterointi (Fig. 1 B). Heatmap näyttää homogeeninen klustereiden sisällä ksenografteissa, mutta dendrogrammia silti osoittaa, että C4-2B ja VCAP ksenograftien erottaa kahteen osaan. Kaikki kontrollinäytteitä myös klusterin yhdessä, mikä viittaa siihen, että kirurgisia toimenpiteitä ja rokotus ei-tuumorigeenisen, normaalin ihmisen eturauhasen epiteelisolujen (Ep156T) ei aiheuttanut merkittäviä muutoksia geenien ilmentyminen. Lisäksi heatmap osoittaa, että ksenografteissa vallitseva osa geeneistä (64%) oli säädelty.

Kun verrataan valeleikataan luut, 654 geenit ilmentyvät differentiaalisesti C4-2B ksenografteissa (väärä löytö korko, FDR≤1E-05) ja 583 geenien VCAP ksenografteissa (FDR≤3E-05) (Fig. 1 C, S1 taulukko). Näiden summa differentiaalisesti ilmentyvien geenien tullaan nimitystä OB-BMST.

yhteensä 321 geenien OB-BMST ovat yhteisiä sekä C4-2B ja Vcap ksenograftit (Fig. 1 C, S1 Taulukko ). Sirontakuvaajaan log

2 kertainen muutos sekä ksenografteissa osoittaa merkittävä korrelaatio (R

2 = 0,96) (Fig. 1 D), mikä osoittaa täydellistä konkordanssin geenisäätelystä molemmissa malleissa osteoblastien luun etäpesäke. Kuitenkin sisällä OB-BMST, 333 ja 262 geenit ovat ainutlaatuisia C4-2B ja VCAP, vastaavasti. Erot osteoinduktiivisen potentiaali (VCAP C4-2B) ja /tai kasvun kinetiikka (C4-2B VCAP) saattaa selittää osittain moninaisuus stroomamääriin reaktion aiheuttama kahdessa solulinjassa. Kuitenkin joukossa 30 parhaiten ajan geenien 18 jaetaan C4-2B ja VCAP ksenograftit (Fig. 1 E, S1 taulukko), mikä osoittaa, että molemmat solulinjat ovat vertailukelpoisia asiakkuutta hallitseva strooman reaktio.

OB-BMST kumppaniaan myoepithelial /myofibroblastin allekirjoituksen

tunnistamiseksi solutyypin ensisijaisesti vastuussa OB-BMST ilme, vertasimme ylös geenien OB-BMST geeni allekirjoitukset aikaisemmin johdettu erityisistä stroomasta solupopulaatioiden nisäkasvaimia [12]. Tämä analyysi osoittaa, että OB-BMST lähinnä päällekkäinen myoepithelial /myofibroblastin allekirjoituksen sekä vähäisessä määrin, jossa fibroblasti ja EY allekirjoituksia (S1 kuva).

Pieni osa OB-BMST ei spesifinen BM /B vastauksena osteoinduktiivisista PCa soluihin

analyysi ilmentymisen 7-geenin joukko korkeasti up-säänneltyjen OB-BMST geenejä, nimittäin periostin (

POSTN

), asporin (

Aspn

), SPARC-like 1 (

Sparcl1

), melanooma adheesiomolekyyli (

Mcam

), verihiutaleperäisen kasvutekijän reseptorin beeta (

PDGFRB

), fascin homologi 1 (

Fscn1

) ja eturauhasen transmembraaniproteiini, androgeenin indusoima 1 (

Pmepa1

) paljasti, että nämä geenit eivät ole ainoastaan ​​indusoi stroomaan luiden ksenosiirrettyjä C4 2B ja VCAP soluja (S2A kuva), mutta myös potilaalle tehdä VCAP ksenografteissa (S2B kuva) ja kohdunulkoisen (S2C kuva) ksenografteissa sekä C4-2B ja VCAP soluja. Lisäksi ilmaus 7-geeniperimä indusoituu myös luut ksenosiirrettyjä pro antiosteolyyttisiä PCa solulinja PC-3 (S2D kuva). Lisäksi ASPN ja POSTN ilmaisua ei vain lisääntynyt stroomaan luun metastaattisen ihmisen PCA vaan myös ensisijaisen PCa ja luun metastasoituneen ihmisen MCa (S3 kuva).

Yhteenvetona tulokset edellä viittaavat siihen, että osa OB-BMST ei spesifinen BM /B vastauksena osteoinduktiivisista PCa soluihin. Kuitenkin havainto, että geenien koodaamien proteiinien OB-BMST yliekspressoituvat myös strooman ihmisen ensisijainen ja luun etäpesäkkeitä korostaa translaation arvo OB-BMST.

Pieni osa OB-BMST on spesifinen BM /B vastauksena osteoinduktiivisista PCa soluihin

tunnistamiseksi OB-BMST komponentti nimenomaan osteoblastisten luuetäpesäkkeistä, me vähennetään OB-BMST strooman geeni allekirjoitukset peräisin tulehduksellinen /haavan paranemista ja desmoplastic vastauksia, ja ei-osteotropic ja osteotropic syöpiä (Fig. 1A).

Tämä strategia, jota kutsutaan tämän jälkeen nimellä ”curation”, on johtanut tunnistamiseen 4 pääkomponenttien sisällä OB-BMST:

1)

komponentin oletettavasti spesifinen BM /B stroman vastaus osteoinduktiivinen PCa soluja, tästä lähtien nimitystä ”Core OB-BMST”,

2)

komponentti jaetaan ” tulehduksellinen /haavan paranemista /desmoplastic ”vastaus allekirjoitukset,

3)

komponentti mahdollisesti edustaa” universaali ”vastauksena syöpäsoluja ja

4)

ehdokas” osteotropic ”allekirjoitus.

Core OB-BMST, joka kattaa 72,6% OB-BMST, koostuu 336 säädelty ja 298 alas geenien. Näistä 109 ja 93, vastaavasti, ovat yhteisiä C4-2B ja VCAP ksenograftit (Fig. 2A, S2 taulukko). Nämä geenit ovat todennäköisesti rajoittuvat BM /B stroman reaktio osteoinduktiivisista syöpäsolujen kasvua. Kuitenkin spesifisyys Core OB-BMST tulee harkita varoen, koska meidän subtraktiivisten strategia rajoittui julkisesti saatavilla geenin allekirjoituksia eikä tutkinut koskevat tutkimukset yhden geenin ja /tai proteiinin ilmentymistä erilaisissa syövissä.

. Neljän set Venn-kaavio, joka esittää vertailun ensisijaisen MCa, PCA OB-BMST vähentämisen jälkeen geeni allekirjoitukset peräisin desmoplastic, haavan paranemista, tulehdus- ja ei-osteotropic syöpiä (= ”Kuratoidut 2” OB-BMST, summa harmaa ja punaiset alueet). Punainen varjossa kutsutaan ”Core OB-BMST” (täydellinen lista raportoitu S2 taulukossa), geenit harmaa alue edustaa potentiaalinen osteotropic allekirjoituksen (täydellinen luettelo raportoitu S6 taulukko). B. Top 30 ylös geenien Core OB-BMST johdettu C4-2B (mustat palkit) ja VCAP (harmaat palkit) ksenosiirrettyjä luita.

Top 10 geenit Core ob- BMST lista (Fig. 2B, S2 taulukko) suojellaan ylhäältä 30 parhaiten ajan geenien OB-BMST (Fig. 1 E, S1 taulukko). Joukossa 30 geenit Core OB-BMST, 12 ovat yhteisiä C4-2B ja VCAP ksenografteissa, kun taas 13 ja 5 ovat erikoisin VCAP ja C4-2B, vastaavasti. Näin ollen, toisin kuin OB-BMST top 30-geenin lista, Core OB-BMST ensisijaisesti indusoi Vcap soluja. Todennäköisesti tämä on seurausta vankempi OB indusoiman näiden solujen, verrattuna C4-2B (Fig. 1A).

Angiogeneesi ja osteogenesis ovat keskeisiä prosesseja edustettuina OB-BMST ja Core OB-BMST

GO termejä analyysi osoittaa, että jopa geenien sekä OB-BMST ja Core OB-BMST yhteisiä VCAP ja C4-2B ( ”yhteinen” OB-BMST /Core OB-BMST) ovat erittäin liittyy (FDR 0,05) lappuja liittyviä termejä angiogeneesiin, luuston järjestelmän kehittämiseen ja entsyymilinkitetyllä reseptoriproteiini signalointireitin (Fig. 3 A ja B). ECM organisaatio ja soluadheesion ovat myös hyvin edustettuina OB-BMST, kun taas TGFli reseptorin signalointi näkyy ylimääräisenä termi Core OB-BMST. Down-geenien pääasiassa ryhmitelty GO liittyvistä ehdoista solukierron (Fig. 3A ja B). Todennäköisesti täydellinen puuttuminen hematopoieesia in BM tiloissa tunkeutuu syöpäsoluja (myelophthisis) on vastuussa tästä ilmiöstä.

GO termejä rikastettu ”yhteinen” OB-BMST (FDR≤5.50E-03) (A) ja ”yhteinen” Core OB-BMST (FDR≤5.0E-01) (B). Proteiini vuorovaikutus verkkojen STRING analyysi ”yhteinen” OB-BMST (C) ja ”yhteinen” Core OB-BMST (D). Paksuus linjat korreloi positiivisesti luottamusta pisteet, joka saatiin kunkin proteiinin vuorovaikutuksen. Lyhenne: FDR, vääriä löytö määrä.

Proteiini verkko-analyysi paljastaa fibronektiiniä 1 (fn1) keskeisenä solmu OB-BMST, 31 vuorovaikutus osallistuvien tahojen ECM remodeling (esim BGN, Fbln1 , FMOD, Adamts4, Timp1, POSTN, Mmp14), luuston kehitys (Sparc, Col1a1, MMP13, Serpinh1), Wnt signalointia (Sdc1, Ryk, Jup), soluadheesiota (Mcam, Thbs2, Itgb5), angiogeneesin (Jun, NOS3 ), haavan paranemista (GFAP, Lox) ja epiteelin-to-mesenkymaalitransitioon (Tgfβ3, Snai1). Toinen näkyvä verkko koostuu 10 kollageenin perheenjäsenten ja liittyy fn1 mukaan Sdc1 ja 2 (Fig. 3C). Analyysi proteiini vuorovaikutuksen verkkojen Core OB-BMST pisteitä TGF-reseptoriin ja Efriini signalointi (Fig. 3d).

Niistä 67 aktivoidaan alkupään sääntelyviranomaisten tunnistettu ”yhteinen” OB-BMST, 15 edustavat kasvutekijät (TGFp 1, CTGF, FGF2, Agt, IGF, Gdf2, Vegfa, BMP2, Tgfβ3, BMP4, IGF1-, Jag1, Lep, Pdgfb, Inhba) ja 6 edustavat sytokiinien (Prl, Idn1, Il17a, CSF1, Osm, Wnt1) (S3 Taulukko). Sillä ”yhteinen” Core OB-BMST määrä aktivoitua biologinen alkupään sääntelyviranomaisten rajoittuu merkittävästi (TGFp 1, Ephb4, Kdm5b, Nupr1, Igfr1 ja FGF2). Vain TGFp 1 ja FGF2 säilyvät päässä OB-BMST, ja Ephb4 nousee aktivaattorina kanonisen TGFp polku (taulukko 1). TGFp 1 on korkein aktivointi pistemäärä, ankaruus ja suurin määrä ennakoi maalin molekyylejä sekä transcriptomes (taulukko 1 ja S3 taulukko).

analyysi yliedustettuina sekvenssimotiivit promoottorit geenien Core OB-BMST osoittaa, että vain ylös geenien on merkittäviä motiivi yliedustus, nimittäin Foxo4, Meis1 ja Maz (taulukko 2). Prosessit liittyvät Foxo4-, Meis1- ja Maz-sidottu geenit ovat angiogeneesiä ja vaskulogeneesiä (

P

= 10E-09), soluliitos kokoonpano ja organisaatio (

P

= 10E-05 ) ja kollageeni fibrillien organisaatio ja soluväliaineen organisaatio (

P

= 10E-03).

Yhdessä havainnot edellä vahvasti siihen angiogeneesiä ja osteogenesis kuin suuret biologiset prosessit ja TGFp kuin suuret signalointireitin mukana osteoblastisissa luumetastaasipotilailla.

OB-BMST ja Core OB-BMST osittain päällekkäisiä ”kantasolu kapealla” allekirjoitukset

Kirjallisuusosassa 96 kaikkein sääteli geenit Core OB-BMST osoittaa, että 32 geenit (33,3%) osallistuvat OB rekrytointi /toiminto, 6 geenit (6,3%) vuonna OC rekrytointi /toiminto, 34 geenejä (35,4%) EY: n rekrytointi /toiminto ja 13 geenit ( 13,5%) MSC erilaistumiseen /toiminto. Erityisesti, 10-geenien (10,4%) on dokumentoitu HSC kapealla komponentit ja 9-geenien (9,4%) syöpäsolun kapealla komponentteja. On otettava huomioon, että yksittäisten geenien voitaisiin osoittaa useampaan kuin yhteen luokkaan. Neljäkymmentäyksi geeneistä (42,7%) eivät liity mihinkään edellä mainittuihin luokkiin (taulukko 3, S4 taulukko).

edelleen tukevat osuus SC kapealla liittyviä geenejä osteoblastivastetta, me verrattuna sekä OB-BMST ja Core OB-BMST kaksi SC kapealla allekirjoitusta julkisesti saatavilla HSC [13] sekä kehittää eturauhasen (urogenitaalis- mesenchyme, UGM) [14]. OB-BMST sisältää 14-geenien (45%) 31-HSC-geenin allekirjoitus [13] ja 208-geenien (14,8%) ja 1405 UGM-geenin allekirjoitus (Fig. 4A ja B). Koska vaikutus curation, 5 (16%) ja HSC geenien ja 141 (11%) UGM geenit säilytetään Core OB-BMST (4C ja D, taulukko 4 ja S5 taulukko). Tärkeää on, 37% ja 42% up-geenien OB-BMST ja Core OB-BMST vastaavasti edustavat geenejä säädelty myös UGM allekirjoitus.

Venn kaavakuvia määrä päällekkäisiä OB -BMST (A ja B) sekä Core OB-BMST (C ja D) geenien geeni allekirjoitukset peräisin hematopoieettisten (A ja C) ja kehittyvän eturauhasen (B ja D) kantasolujen markkinaraon. Suhteellinen ekspressiotasot

PTN

,

Epha3

,

Cd109

ja

Slit3

. E. VCAP (harmaa,

n

= 3) ja C4-2B (musta,

n

= 4) sisäistä luinen ksenografteja; arvot näkyvät kertainen muutos (keskiarvo ± SD) suhteessa contralateral ja valeleikataan luita. F. VCAP (harmaa,

n

= 5) potilaalle tehdä ksenografteja; arvot näkyvät kertainen muutos (keskiarvo ± SD) suhteessa ehjä ja valeleikataan eturauhasen. G. VCAP (harmaa,

n

= 3) ja C4-2B (musta,

n

= 5) ihonalainen ksenografteja; arvot näkyvät kertainen muutos (keskiarvo ± SD) suhteessa ehjälle iholle. H. PC-3 (vaaleanharmaa,

n

= 6) sisäistä luinen ksenografteja; arvot näkyvät kertainen muutos (keskiarvo ± SD) suhteessa contralateral ja valeleikataan luut (

n

= 3-4). *,

P

0,01; **,

P

0,001; ***,

P

0,0001; ****,

P

0,0001. Lyhenteet: HS-solujen, Veren kantasolut; UGM urogenital mesenchyme;

PTN

, pleiotrophin;

Epha3

, Ef reseptori a3;

Slit3

, viiltää homologi 3.

Core OB-BMST SC kapealla geeni

Epha3

on spesifinen BM /B strooman reaktion osteoblastic luumetastaasipotilailla

säätely ylöspäin 4 edustajan SC kapealla geenejä, nimittäin pleiotrophin (

PTN

), Ef reseptori a3 (

Epha3

),

Cd109

ja viiltämällä homologin 3 (

Slit3

) in VCAP ja C4-2B luun ksenografteissa vahvistetaan RT-qPCR analyysi (kuvio. 4E).

Slit3

ja vähäisessä määrin,

Cd109

, ovat merkittävästi säädelty myös stroomaan orthothopic VCAP (Fig. 4F).

PTN

ja,

Cd109

ovat merkittävästi säädelty myös strooman ihonalaisen C4-2B ksenograftien (Fig. 4G). Sitä vastoin yksikään 4 SC kapealla geenit indusoituu merkittävästi stroomaan ihonalaisen Vcap ksenograftien (Fig. 4G). Merkittävä induktion näiden geenien on myös esitetty stroomaan luun ksenograftien pro-osteolyyttisiä PC-3-solut (Fig. 4H), mutta tämä on merkityksetöntä verrattuna induktioon stroomaan luiden ksenosiirrettyjä osteoinduktiivisia C4-2B ja VCAP soluja. Nämä tulokset osoittavat, että ainakin syöpäsolun ksenografteissa, induktio

Epha3

ilme on tarkin varten osteoblastivastetta.

ilmentäminen Core OB-BMST proteiineja PTN, EPHA3 ja FSCN1 rajoittuu ihmisen PCa luumetastaasipotilailla

todentamiseksi translaation arvo Core OB-BMST geenejä, tutkimme proteiinin ilmentymistä kaksi SC-kapealla komponentteja PTN ja EPHA3, ja parhaiten ajan säännelty geeni FSCN1 normaalissa eturauhasessa ja luun, sekä perus- ja luun metastaattinen PCa.

Normal luu- ja verta muodostavan luuytimen (Kuva. 5A) ovat vailla PTN immunoreaktiivisuus. Luun etäpesäkkeitä (Fig. 5D), OB ja vasta upotettu osteosyytit ovat PTN-positiivisia, mutta vain alueilla, syöpäsolun tunkeutumista. Syöpäsolut ovat enimmäkseen negatiivisia, lukuun ottamatta muutamia solujen läheisyydessä luuta muodostavia OB. Normaalissa eturauhasessa (kuvio. 5G) eristetty klustereita onteloerityssolut joidenkin acini ovat PTN-positiivisia, kun taas suurin osa acini ovat vailla PTN immunoreaktiivisuus. Osiot Eturauhassyövän (Fig. 5J) ovat enimmäkseen negatiivisia, lukuun ottamatta muutamaa syöpäsolujen lisäksi suurien Gleason asteen (ei kuvassa).

immunohistokemiallinen havaitsemisen PTN (A, D, G ja J), EPHA3 (B, E, H ja K) ja FSCN1 (C, F, I ja L) normaalissa luun (A, B ja C), vuonna osteoblastisissa PCa luumetastaasipotilailla (D, E ja F), normaalissa eturauhasessa (G , H ja I) ja ensisijaisen PCa (J, K ja L). Sisäkkeet edustaa suurempaa suurennusta valituilla alueilla. Asteikko bar = 50

μ

m. Lyhenteet: PTN, pleiotrophin; EPHA3, Ef reseptori A3; FSCN1, fascin homologi 1.

Vahvasti EPHA3-immunoreaktiivisia stellate kaltaisia ​​soluja löytyy hajallaan sisällä normaali BM (Fig. 5B) ja, lisääntynyt tiheys, kasvaimen strooman luun etäpesäkkeitä (Fig. 5E). OBt, osteosyytit ja OC ovat negatiivisia, samoin kuin suurin osa syöpäsolujen. Normaalissa eturauhasessa suunnilleen puolet acini ovat EPHA3 negatiivisia, kun taas toinen puoli erillisiä osia tyvikerroksen ovat positiivisia (kuvio. 5H). Positiivinen värjäys esiintyy myös harvinaisia ​​myofibroblasteja. Sen sijaan ensisijainen PCa, syöpäsolut kaikki neoplastisen acini ovat poikkeuksetta EPHA3 negatiivisia, ilman muunnosta värjäyskuvio stroomassa osastoon (Fig. 5K).

normaalin luun stellate solujen hematopoieettisen luuytimen ovat vahvasti FSCN1-positiivisia (kuvio. 5C), mutta OBt, vuori soluja, osteosyyttejä ja toimintaolosuhteet ovat FSCN1-negatiivisia. Sitä vastoin PCa luun etäpesäkkeitä (Fig. 5F), aktiivinen OB, osteosyytit ja fibroblastin kaltaisen strooman soluja ympäröivien alueiden syöpäsolujen kasvu ovat FSCN1-positiivisia, kun taas syöpäsolut ovat negatiivisia. Normaalissa eturauhasessa (kuvio. 5I) FSCN1 immunoreaktiivisuus havaitaan hankittua pienten alusten ja hajallaan, fibroblastien kaltaisia ​​soluja. PCA (Fig. 5L) ekspressiokuviota FSCN1 on samanlainen kuin normaalin eturauhasen kudosta.

Nämä havainnot tukevat edelleen translaation arvo OB-BMST ja osoittaa, että Core OB-BMST sisältää geenejä, jotka ovat spesifisesti aiheutettiin stroomaan luun metastaattisen, mutta ei ensisijaisen PCa.

OB-BMST sisältää myös geenin allekirjoituksia ole ainutlaatuinen osteoblastic luumetastaasipotilailla

Kuten edellä esitetään, curation strategia on johtanut määritelmä 3 lisälaitteet OB-BMST.

Yksi osa, joka kattaa 8,7% OB-BMST geenejä, ottelujen aiemmin luotu, tulehduksellinen, haavan paranemista ja desmoplastic vastaus allekirjoitukset [15] – [19 ] (S6 taulukko).

Toinen osa kattaa 8,8% OB-BMST ja osakkeiden geenien allekirjoitusta aiemmin haettuja ulkopuolisten osteotropic syöpien, kuten mahalaukun [20], haiman [21], [22], peräsuolen [23] ja ruokatorven [24], [25] (S6 taulukko).

viimeinen komponentti kattaa 9,9% OB-BMST ja osakkeiden 88 geenien allekirjoitukset saatu ensisijainen MCa [12], [ ,,,0],26] – [29] ja PCa [29] – [33], tunnetaan korkeasta taipumus etäpesäkkeitä luuhun (osteotropism) [4], [5] (Fig. 2A ja S6 taulukko). Tämä komponentti voi edustaa allekirjoituksen ennustamaan sairauden etenemisen luun etäpesäke. Valitettavasti tätä mahdollisuutta ei voitu vahvistaa PCA koska ei geeniekspressiota aineistoja metastaattisen tuloksista ensisijaisen PCa ovat julkisesti saatavilla.

Keskustelu

Tämä on ensimmäinen kattava transcriptome analyysi määrittelemällä BM /B strooman reaktio ksenograftimalleissa PCa aiheuttama osteoblastisissa luun etäpesäke. Stroomaan erityispiirteenä transcriptome, nimettiin OB-BMST, on antamat TCTP [11], menetelmä mahdollistaa analyyttisen leikkelyn kasvain strooman ja syöpäsolun transcriptomes

in situ

, ilman fyysistä erottamista kaksi lokeroa.

Osteogenesis ja angiogeneesin ovat keskeisiä prosesseja OB-BMST ja Core OB-BMST

GO termejä, pääasiallinen ylävirtaan sääntelyviranomaisten ja tärkeimpien efektorisoluja OB-BMST ja Core OB-BMST vahvasti siihen, että luukudoksen muodostumista ja angiogeneesiä ovat hallitseva prosesseja BM /B strooman reaktio Eturauhassyövän aiheuttama, osteoblastisissa luun etäpesäke. Niukkuus liittyvistä geeneistä ehkäisytabletteihin (4 geenit koodaavat estäjiä OC rekrytointi /aktiivisuutta ja vain kaksi geeniä, edistämällä OC rekrytointi) Core OB-BMST ja puute geeneistä, jotka koodaavat master tekijöitä stimuloivaa OC rekrytointi (Rankl, Csf-1 ja IL -8) OB-BMST edelleen tukevat käsitystä, että osteoblastisissa luun etäpesäkkeitä, ei lisäystä OC rekrytointi [34].

osteogenesis.

panos osteogenesis että OB-BMST /Core OB-BMST voitaisiin ennakoida ja vahvistaa luotettavuutta kahden hiiren mallia osteoblastien luun etäpesäke hyväksyttiin tässä tutkimuksessa.

Merkit ja /tai efektorien MSC ja OB rekrytointi ja toiminta ovat erittäin rikastettu Core OB-BMST, ne muodostavat 40% 96 parhaiten ajan geenien. Tämä osoittaa, että Core OB-BMST paremmin havainnollistaa luun yhteydessä-spesifinen, strooman vastauksena osteoinduktiivinen syöpäsoluja kuin alkuperäinen OB-BMST. Myöskään se seikka, että osteogenesis liittyvien geenien joukkoon 30 Core OB-BMST geenit pääasiassa aiheuttamien VCAP solujen näyttää korostaa korkeampi osteoinduktiivisista mahdollisuuksia näiden solujen, verrattuna C4-2B.

Syöpä -associated fibroblastit (valuuttalisiin) ovat lisäksi solupopulaatio edistää OB-BMST osoittamalla tavalla:

a)

yhdistyksen kanssa aiemmin haettuja myofibroblasteja /fibroblastien geenin allekirjoitus [12],

b)

rikastamista CAF markkereita (eli PDGFRB ja Sparc) ja rekrytointi tekijät (TGFp 1, Tgfβ3, FGF2 ja Pdgfbb) [35],

c)

kääntymisasennon CAF johdettujen ECM proteiinit (fn1 ja kollageenien) [36] proteiinissa verkossa ja

d) B-ilmentymisen ASPN ja POSTN mukaan myofibroblasteja perus- ja luun metastaattinen PCa. Tämä havainto on yhtäpitävä aiemman tutkimuksen perusteella, että CAF allekirjoitus yliedustettuna luun etäpesäkkeitä verrattuna keuhko-, maksa- ja aivometastaaseja [37].

valuuttalisiin ja OBt yhteinen solu-of-alkuperää (MSC /pericyte) ja jonkin verran merkki ilmaisun, ja niiden rekrytointi aiheutetaan sama kasvutekijöitä. Siksi on houkuttelevaa spekuloida, että OB on ylimääräinen, luuspesifinen väestö valuuttalisiin ja että osteoblastivastetta on kudosspesifinen ilmentymä desmoplastic vastauksena syöpäsoluinvaasiota.

Fscn1

, yksi 7-geeniperimä, on top säädelty geeni Core OB-BMST. Sen koodaama proteiini on kriittinen solu-matriisin tarttuvuus, soluinteraktiot ja solun liikkuvuus. Normaaleissa aikuisen kudoksessa, se ilmaistaan ​​ainoastaan ​​dendriittisolujen [38]. Vuonna kiinteät syövät, FSCN1 on liittyvät pääasiassa syöpäsoluissa ja strooman ilmentyminen on yleensä huomiotta [39]. Tässä näytämme ensimmäistä kertaa, että luumetastaasipotilailla ilmaus tämän proteiinin indusoi

de novo

vuonna OB ja osteosyytit ja valuuttalisien.