سلول های زنده باقیمانده از کاهش سلول ها در تومورهای مراحل آخر، خصوصیات شبه سلول های بنیادی سرطانی را از خود نشان می دهند

چکیده:

وجود تعادل بین تکثیر و کاهش سلول ها برای پیشرفت تومور ضروری است. هرچند که در مراحل نهایی کارسینوماها بیش از 90 درصد سلول ها از دست می روند، پیشرفت و خصوصیات سلول های زنده در یک توده توموری نامشخص است. در اینجا ما از روش تصویربرداری مولکولی جهت ردیابی پیشرفت سلول های زنده در یک مدل تومور syngeneic استفاده کردیم و خصوصیات این جمعیت سلولی در تومورهای مراحل نهایی را در شرایط ex vivo بررسی کردیم. سیستم ترانسپوزون piggyBac برای وارد کردن پایدار ژن های گزارشگر دوگانه شامل ژن های پروتئین فلورسنت قرمز مونومری (mGFP) و تیمیدین کیناز ویروس هرپس سیمپلکس تیپ 1 (HSV1-tv) جهت به ترتیب تصویربرداری برپایه فلورسنت و رادیونوکلئید از رشد تومور در جانداران کوچک مورد استفاده قرار گرفت. ترکیبی به نام Iodine-123-labeled 5-iodo-2'-fluoro-1-beta-D-arabinofuranosyluracil به عنوان یک رادیوردیاب برای بیان ژن HSV1-tk در تومورها استفاده شد. تصویربرداری فلورسنت و رادیونوکلئید با استفاده از توموگرافی کامپیوتری نشر تک فوتون آشکار کرد که تعداد سلول های زنده در طی یک هفته پس از کاشت تومورهای 4T1 به حداکثر رسیدند و به تدریج کاهش یافته و  تا چهار هفته در کناره های بدنه تومور مجتمع شدند و در افزایش جرم توده نقش داشتند. سلول های زنده باقیمانده در تومورهای مراحل نهایی جداسازی شده و در شرایط ex vivo بررسی گردیدند. نتایج نشان دادند که سلول های زنده باقیمانده در مقایسه با سلول های کشت داده شده در شرایط in vitro، می توانستند تشکیل mammosphereها را داده و مارکرهای زیستی مرتبط با سلول های بنیادی سرطانی (CSCs) شامل ژن های فاکتور رونویسی 4 اتصال به اکتامر،   SRY-box2 و CD133 را بیان کنند. علاوه براین، این جمعیت شبه CSC بیان کننده HSV1-tk به ماده ganciclovir که برای درمان به روش خودکشی (suicide therapy) استفاده می شود، حساس بودند. در مجموع، اطلاعات حاصل نشان می دهند که سلول هایی که از فرآیند کاهش سلولی در تومورهای مراحل نهایی جان سالم به در می برند، خصوصیات شبه سلول های بنیادی سرطانی را ارائه می کنند و HSV1-tk می تواند به عنوان یک عامل درمانی برای هدف گیری این جمعیت سلولی در شرایط in vivo در نظر گرفته شود.

Remnant living cells that escape cell loss in late-stage tumors exhibit cancer stem cell-like characteristics.

Source

Department of Biomedical Imaging and Radiological Sciences, National Yang-Ming University, Taipei, Taiwan, ROC.

Abstract

A balance between cell proliferation and cell loss is essential for tumor progression. Although up to 90% of cells are lost in late-stage carcinomas, the progression and characteristics of remnant living cells in tumor mass are unclear. Here we used molecular imaging to track the progression of living cells in a syngeneic tumor model, and ex vivo investigated the properties of this population at late-stage tumor. The piggyBac transposon system was used to stably introduce the dual reporter genes, including monomeric red fluorescent protein (mRFP) and herpes simplex virus type-1 thymidine kinase (HSV1-tk) genes for fluorescence-based and radionuclide-based imaging of tumor growth in small animals, respectively. Iodine-123-labeled 5-iodo-2'-fluoro-1-beta-D-arabinofuranosyluracil was used as a radiotracer for HSV1-tk gene expression in tumors. The fluorescence- and radionuclide-based imaging using the single-photon emission computed tomography/computed tomography revealed that the number of living cellsreached the maximum at 1 week after implantation of 4T1 tumors, and gradually decreased and clustered near the side of the body until 4 weeks accompanied by enlargement of tumor mass. The remnant living cells at late-stage tumor were isolated and investigated ex vivo. The results showed that these living cells could form mammospheres and express cancer stem cell (CSC)-related biomarkers, including octamer-binding transcription factor 4, SRY (sex-determining region Y)-box 2, and CD133 genes compared with those cultured in vitro. Furthermore, this HSV1-tk-expressing CSC-like population was sensitive to ganciclovir applied for the suicide therapy. Taken together, the current data suggested that cells escaping from cell loss in late-stage tumors exhibit CSC-like characteristics, and HSV1-tk may be considered a theranostic agent for targeting this population in vivo.

نویسندگان مقاله :  Chen YL, Wang SY, Liu RS, Wang HE, Chen JC, Chiou SH, Chang CA, Lin LT, Tan DT, Lee YJ: