PLoS ONE: CD133 + anaplastisk kræft i skjoldbruskkirtlen Cells Igangsætte Tumorer i immunsvækkede mus og reguleres af Thyrotropin

Abstrakt

Baggrund

Anaplastisk kræft i skjoldbruskkirtlen (ATC) er et af de mest dødelige menneskelige maligniteter. Dens hurtig indtræden og modstandsdygtighed over for konventionelle lægemidler bidrage til en gennemsnitlig overlevelse på seks måneder efter diagnosen og gøre identifikationen af ​​skjoldbruskkirtlen-cancer-initierende celler stadig vigtigere.

Metode /vigtigste resultater

I forudgående undersøgelser af ATC-cellelinjer, CD133

+ celler udviste stamcelle-lignende funktioner såsom høj spredning, selv-fornyelse og koloni-dannende evne

in vitro

. Her viser vi, at transplantation af CD133

+ celler, men ikke CD133

– celler, i immundefekte NOD /SCID-mus er tilstrækkelig til at fremkalde vækst af tumorer

in vivo

. Vi beskriver også, hvordan andelen af ​​ATC celler, som er CD133

+ stiger drastisk over tre måneder af kultur, fra 7% til mere end 80% af totalen. Dette CD133

+ celle pool kan adskilles yderligere ved flowcytometri i to adskilte populationer: CD133

+ /høj og CD133

+ /lav. Selv om begge delmængder er i stand til langsigtet tumorigenese, den hurtigt prolifererende CD133

+ /høje celler er langt den mest effektive. De udtrykker også høje niveauer af stamceller antigenet Oct4 og receptoren for thyroidstimulerende hormon, TSHr. Behandling ATC celler med TSH forårsager en tredobling i antallet af CD133

+ celler og fremkalder en dosisafhængig opregulering af ekspressionen af ​​

TSHr

og

Oct4

i disse celler. Endnu vigtigere, immunhistokemisk analyse af vævsprøver fra ATC patienter indikerer, at CD133 er kraftigt udtrykt på tumorceller, men ikke på de tilstødende normale skjoldbruskkirtlen celler.

Konklusioner /Betydning

Så vidt vi ved, er dette den første rapport indikerer, at CD133

+ ATC celler er alene ansvarlig for tumorvækst i immunsvækkede mus. Vores data giver også et unikt indblik i reguleringen af ​​CD133 af TSH. Disse meget tumorgene CD133

+ celler og den aktiverede TSH signalvejen kan være nyttige mål for fremtidige ATC behandlinger

Henvisning:. Friedman S, Lu M, Schultz A, Thomas D, Lin RY (2009) CD133

+ anaplastisk kræft i skjoldbruskkirtlen Cells Igangsætte Tumorer i immunsvækkede mus og reguleres af Thyrotropin. PLoS ONE 4 (4): e5395. doi: 10,1371 /journal.pone.0005395

Redaktør: Bernadette Breant, INSERM, Frankrig

Modtaget: Januar 30, 2009; Accepteret: 27 marts 2009; Udgivet: 30 April, 2009

Copyright: © 2009 Friedman et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Dette arbejde blev delvist støttet af National Institutes of Health Grant R01 DK068057 (RYL). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

kræft i skjoldbruskkirtlen er den mest almindelige form for endokrine kræft [1]. Dens forekomst stiger hurtigere end nogen anden solid tumor – omkring 3 procent per 100.000 mennesker hvert år [2] – og det er nu den syvende mest almindelige kræftform hos kvinder [1]. Mere end 90% af skjoldbruskkirtelkræft er afledt af thyroide follikulære celler, er godt differentieret og have en gunstig prognose. I modsætning hertil anaplastisk thyreoideacancer (ATC), et udifferentieret thyroidcancer, er betydeligt mere alvorlig end andre skjoldbruskkirtelkræft og har en dårlig prognose. Halvfems procent af patienter med ATC dø inden for seks måneder. Selvom ATC tegner sig for mere end 50% af dødsfald i forbindelse med kræft i skjoldbruskkirtlen hvert år, årsagerne til denne sygdom er stort set ukendt. Aktuelle behandlinger for ATC er aggressive – herunder kirurgi, strålebehandling og kemoterapi – men ingen undersøgelse har vist en overbevisende forbedring i overlevelse [3], måske fordi de ikke i tilstrækkelig grad målrette kræft-initierende celler. De fleste cancerterapier målrette differentierede eller differentierende celler, uanset om de er kræft. Men hvis sygdommen skyldes cancer stamceller (CSCS) [4], [5], dette kunne være den forkerte metode. Ligesom normale stamceller, CSCS kan både selv-forny og producere differentieret afkom, herunder en fænotypisk forskelligartet tumorcellepopulation at køre tumorigenese. Adskillige former for evidens tyder på, at CSCS, som er meget resistente over for almindelige kemoterapeutiske midler og stråling, opretholde sygdommen i sene faser af malignitet. Til dato har CSCS blevet isoleret baseret på deres evne til at udtrykke specifikke celleoverflademolekyler i hæmatologiske maligniteter og epitelial-celle-afledte kræftformer, herunder akut myeloid leukæmi (CD34

+ CD38

-CD123

+) [ ,,,0],5], brystcarcinom (CD44

+ CD24

lav) [6], hjernetumorer (CD133

+) [7], tyktarmskræft og melanom (CD133

+) [8] – [ ,,,0],11]

CD133 (prominin-1) er en fem-transmembrane domæne glycoprotein specifikt udtrykt på populationer af hæmatopoietiske stamceller og stamceller fra fostre og voksne navlestrengsblod, perifert blod og knoglemarv [12] -. [15 ]. Selv om dens biologiske funktion forbliver ukendt, det fungerer også som en markør af stamceller i en række ikke-hæmatopoietiske væv, herunder neurale og gliaceller i føtal hjerne og prostata epiteler, muskel, nyre, lever og hornhindens stroma, og nogle cancervæv [15] – [24]. For nylig, Zito

et al

rapporterede, at fire humane ATC cellelinjer undersøgt, to – ARO og KAT-4 – indeholde subpopulationer af CD133

+ celler, der udviser stamcelle-lignende funktioner såsom hurtig spredning , en evne til at forny sig selv og danne kolonier, og resistens mod kemoterapi-induceret apoptose

in vitro

[25]. Som følge heraf er disse populationer menes at kunne igangsætte tumorvækst, selv om denne hypotese er endnu ikke blevet valideret i dyremodeller.

Her vi evaluere tumorigene potentiale ATC-afledte CD133

+ -populationer

in vivo

. Vi anvendte fluorescerende cellesortering (FACS) for yderligere at opdele CD133

+ -celler i to forskellige fraktioner: CD133

+ /høj og CD133

+ /lav. Vi derefter sammenlignede evnen af ​​CD133

+ /høj, CD133

+ /lav og CD133

– celler til indpodes og give anledning til subkutane tumorer i NOD /SCID-mus. Vi brugte to xenotransplantation modeller i vores undersøgelse for at udforske den mulige eksistens af CSCS i ATC: begrænsende fortynding transplantation eksperimenter for at afgøre, om vores xenograft systemet var kvalitativ og i stand til at detektere en enkelt tumor-initierende celler, og en seriel xenograftmodel at teste cellernes selvfornyelse og slægt kapacitet. Vi observerede, at selv om både CD133

+ /høj og CD133

+ /lav celler genererer subkutane xenotransplantattumorer der viser histologi ligner de primære tumorer, CD133

+ /høje celler igangsætte tidligere og mere aggressiv tumor vækst. Vi fandt også, thyreoidea-stimulerende hormon (TSH), den vigtigste regulator af skjoldbruskkirtelhormon, er vigtigt for væksten af ​​CD133

+ population. I modsætning til normale skjoldbruskkirtlen celler, ATC vævsprøver var klart positive for CD133. Vores resultater sammen med identifikation af skjoldbruskkirtlen CSCS og opklaringen af ​​den rolle, TSH i CD133

+ cellevækst, kan føre til nye diagnostiske markører og terapier til behandling af denne ødelæggende sygdom.

Resultater

CD133 udtrykkes på humane ATC-cellelinjer, men ikke på papillære kræft i skjoldbruskkirtlen cellelinjer

for at afgøre, om en CSC befolkning findes i ATC, vi undersøgte CD133 udtryk i et panel af menneskelig thyreoidea cancer cellelinjer. Flowcytometrisk analyse viste, at CD133 udtrykkes i to ATC cellelinier, ARO (hvor 7,02% af cellerne er CD133

+) og FRO (hvori 6.32% af celler er CD133

+), men ikke i begge af to veldifferentieret papillære skjoldbruskkirtlen cancercellelinier (NPA og TPC) (fig. 1a). Disse resultater antyder, at CD133 ekspressionen entydigt er forbundet med udifferentieret ATC. Immunfluorescensfarvning bekræfter ekspressionen af ​​CD133 på overfladen af ​​CD133

+ men ikke CD133

– (. Figur 1B) celler. Derudover er de to CD133 populationer vokser forskelligt i kultur. I tumorer, CD133

+ celler udviser pleomorfe giant cellekerner og vises granulat og tætte; i todimensionale kulturer danner de stramme runde kolonier. I modsætning hertil CD133

– celler er blottet for de fleste af disse funktioner. Svarende til ARO celler, de vokser uafhængigt som små, runde celler i kultur (figur 1B).

(A) Flowcytometrisk analyse af CD133 ekspression i ARO, FRO, NPA og TPC cellelinier. Sorte linjer repræsenterer positiv farvning for CD133, grå shows isotypekontroller. (B) Sorteret CD133

+ celler danner tætte runde kolonier i to-dimensionelle cellekulturer, mens CD133

– celler vokser uafhængigt som små runde celler. Immunofluorescerende billeder af CD133

+ celler (øverste midterste panel, 63 × forstørrelse) viser CD133 udtryk som en

grønt signal dele på celleoverfladen. I modsætning hertil CD133

– celler mangler denne signal (lavere midterste panel, 20 × forstørrelse)

CD133

+ celler udtrykker høje niveauer af generne for Oct4 og TSHr

.

Kvantitativ real-time polymerasekædereaktion (QRT-PCR) analyse viste, at CD133

+ celler udtrykker omkring fire gange så meget

Oct-4

som gør CD133

– celler (fig. 2A, 1,02 ± 0,25 (gennemsnit ± SEM)

versus

0,27 ± 0,10 (gennemsnit ± SEM),

P

0,05). Oct4 er medlem af POU-familien af ​​transkriptionsfaktorer og spiller en central rolle i opretholdelsen af ​​pluripotens og spredning af embryonale stamceller. Udtrykket af Oct4 i CD133

+ celler indikerer, at i overensstemmelse med en tidligere rapport [25], denne population har stamcelle-lignende egenskaber, som ikke deles med CD133

– celler. Den CD133

+ befolkning udtrykker også ca. 13 gange højere niveauer af

TSHr

end den CD133

– befolkningen (figur 2A;. 1,05 ± 0,53 (gennemsnit ± SEM)

versus

0,08 ± 0,03 (gennemsnit ± SEM),

P

0,01). TSHr er en G-protein-koblet glycoprotein receptor, som stimulerer væksten af ​​normale og cancerøse thyreoideaceller i nærvær af TSH. Vores opdagelse, at CD133

+ celler udtrykker signifikant højere niveauer af TSHr indebærer, at TSH regulerer også væksten af ​​CD133

+ celler.

(A) QRT-PCR-analyse viser, at CD133

+ celler udtrykker højere niveauer af

Oct-4

og

TSHr

end gør CD133

– celler. Resultaterne er vist som middelværdi og S.E.M. Asterisk:

P

0,05; to stjerner:

P

0,01. (B) TSH opregulerer ekspressionen af ​​

TSHr

og

Oct4

og øger antallet af CD133

+ -celler. Venstre panel: humant rekombinant TSH fremkalder en dosisafhængig opregulering af

TSHr

og

Oct4

mRNA-niveauer i usorterede ARO celler. Højre panel: antallet af CD133

+ celler stiger tre gange i respons på TSH stimulation

Forbedret celleproliferation og opregulering af Oct4 og TSHr gener som reaktion på TSH signalering

Kliniske undersøgelser har indikeret, at forhøjede TSH-niveauer kan være en markør for udvikling af kræft i skjoldbruskkirtlen [26] – [30]. Især de fleste skjoldbruskkirtlen kræftpatienter har ovenfor normale TSH-niveauer. Fordi CD133

+ celler udtrykker meget højere niveauer af TSHr end gøre CD133

– celler undersøgte vi effekten af ​​TSH på CD133

+ befolkninger. ARO-celler dyrket med 0-1000 g enhed /ml rekombinant human TSH i 48 timer udviste en dosisafhængig stigning i den relative ekspression af både

TSHr

og

Oct4

gener (Fig. 2B) . Antallet af ARO celler, der udtrykker CD133 også steget omkring tre gange som respons på TSH behandling (fig. 2B). Tilsammen disse observationer viser, at TSH inducerer udbredelsen af ​​CD133

+ befolkninger

in vitro

.

ARO celler nykonstituering humane ATC tumorer in vivo

At udvikle et pålidelig model af den menneskelige ATC biologi, vi etableret fire ARO subkutane xenotransplantater i otte uger gamle kvindelige NOD /SCID-mus. Mus injiceret med encellede suspensioner af 10

6 ARO celler udviklet palpable tumorer inden for et par dage og synlige tumorer inden for 21 dage. Disse tumorer er bemærkelsesværdigt lig dem fra humane patienter og udviser megen lighed med den oprindelige skjoldbruskkirtlen follicle struktur (fig. 3A). Vigtigere, fandt vi, at tumorigene potentiale af ARO celler varierer med deres passage nummer: celler, der var blevet dyrket længere dannes større og mere aggressive tumorer når transplanteret til NOD /SCID-mus end gjorde celler af nedre passage nummer (figur 3A.). Vi spekulere, at dette fænomen skyldes den positive selektion over tid af den mere robust prolifererende CD133

+ celler på bekostning af CD133

– celler. , Fandt vi faktisk, at to ARO kulturer, der var blevet passeret 50 eller flere gange indeholdt en højere andel (~50.1%) af CD133

+ -celler end gjorde ARO kulturer af nedre passage numre (~21.9%) (fig. 3B) . Tilsammen viser disse resultater, at det humane ARO cellelinien indeholder celler med evnen til at danne nye tumorer i NOD /SCID-mus, og at CD133 ekspressionsniveauer er positivt korreleret med tumordannelse. Endvidere den hurtige spredning af CD133

+ celler resulterer i den robuste positiv selektion af disse celler over tid-fra den oprindelige 7,02% (fig. 1A) af den samlede befolkning til mere end 80% efter tre måneders kontinuerlig kultur ( fig. 4). Disse resultater viser, at en længere periode med kultur kan forvandle CD133

– dominerende befolkningsgrupper i CD133

+ -. Dominerende befolkningsgrupper

(A) Alle mus injiceret med 10

6 ARO celler udviklet tumorer inden for 21 dage. Hematoxylin-eosin analyse af disse xenotransplantater viste, at de er bemærkelsesværdigt lig tumorsnit fra humane patienter. Bemærk, at tumorer genereret fra høj-passage ARO celler dannet større og mere aggressive tumorer når subkutant transplanteret ind NOD /SCID-mus end gjorde tumorer genereret fra lav-passage ARO-celler. (B) FACS-analyse viser, at ARO celler af høj passage nummer (højre panel, passage nummer 50) indeholder en større andel af CD133

+ celler end do ARO celler af lav passage nummer (venstre panel, passage nummer 10) .

(A) CD133

+ befolkning kan yderligere opdeles i CD133

+ /høj og CD33

+ /ringe bestande ved FACS. (B) Renheden af ​​hver sorteret fraktion blev bekræftet ved FACS-analyse. (C) ARO celleproliferationsassay (venstre panel). Celleproliferationsassays indikerer, at CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler formere sig hurtigere end CD133

– celler på kultur dag fire og otte (højre panel). (D) QRT-PCR-analyse. Resultaterne er vist som middelværdi og S.E.M. Asterisk,

P

. 0,05

CD133

+ /høje celler udtrykker højere niveauer af TSHr og Oct4 gener end gør CD133

+ /lav og CD133

– celler

CD133

+ celle pulje kan yderligere adskilles ved FACS i to forskellige subpopulationer: CD133

+ /høj og CD133

+ /lav (figur 4A.). I en yderst passeret kultur af ARO celler, ca. 80% af cellerne var CD133

+ /lav, 16% var CD133

+ /høj, og 4% var CD133

– (. Figur 4A). Vi bekræftede renheden af ​​fraktionerne efter sortering (fig. 4B) og udført celleproliferationsassays at fastslå, om der er nogen forskelle i proliferationshastigheder af disse subpopulationer. Som forventet, at CD133

+ /høj og CD133

+ /lave subpopulationer formere hurtigere end CD133

– (. Figur 4C) delpopulation

in vitro

. QRT-PCR-analyse afslørede endvidere, at CD133

+ /høj subpopulation udtrykker de højeste niveauer af

Oct4

TSHr

, mens CD133

– celler udtrykker det laveste niveau af disse gener (fig. 4D). Vi vurderede også ekspressionen af ​​

CXCR4

, receptoren for det stromale celle-afledt faktor-1 CXCL2 kemokin, som udtrykkes i en lang række faste tumorer, herunder ATC [31], [32]. Vi fandt, at ekspressionsniveauerne af hverken

CXCR4

eller endoderm markør

Foxa2

afveg betydeligt blandt de tre subpopulationer (Fig. 4D).

CD133

+ /høje celler er meget tumorgene in vivo

for at teste vores hypotese om, at kun en lille subpopulation af yderst proliferative ARO celler er ansvarlig for tumor dannelse, vi transplanterede grupper af NOD /SCID mus med stigende antal CD133

+ /høj, CD133

+ /lav og CD133

– celler – fra et beløb, der normalt ikke kan initiere tumorvækst (~1,000 celler) til et beløb, der altid indleder tumorvækst (~100,000 celler). Som vist i tabel 1, injektion af 100.000 til 10.000 CD133

+ /høje celler gav anledning til synlige tumorer i alle mus (4/4) inden for fire uger og 1 af 2 mus injiceret med 1.000 CD133

+ /høj celler udviklede en tumor. I modsætning hertil selvom injektion af 100.000 CD133

+ /lave celler gav også anledning til nye tumorer (4/4), kun 1 ud af 4 mus udviklet en tumor efter en injektion af 10.000 CD133

+ /lave celler, og ingen tumorer blev observeret, når mus blev injiceret med 1.000 CD133

+ /lave celler. Ingen tumorer blev observeret i mus injiceret med et vilkårligt antal CD133

– celler. Især subkutane tumorer afledt af injektion af CD133

+ /høje ARO-celler voksede hurtigere i NOD /SCID-mus end gjorde tumorer afledt af CD133

+ /lave celler: mus injiceret med 100.000 CD133

+ /høje celler udviklede 250 mm

3 tumorer inden for 16 dage og 1000 mm

3 tumorer inden 35 dage, hvorimod mus injiceret med 100.000 CD133

+ /lave celler krævede 35 dage til at udvikle 250 mm

3 tumorer og 45 dage til at udvikle 1000 mm

3 tumorer (data ikke vist). Disse observationer tyder på, at selv om både CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler kan initiere tumorer, CD133

+ /høje celler initiere tumorvækst mere effektivt og vokser hurtigere end CD133

+ /lave celler.

Langsigtet tumorigent potentiale CD133

+ /høj og CD33

+ /lave celler i NOD /SCID-mus

celler fra primære tumorer stammer fra injektionen af ​​CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler blev serielt transplanteret ind NOD /SCID-mus for at bestemme den langsigtede tumorigene potentiale af cellerne. De begrænsende-udvanding transplantationsforsøg ovenfor beskrevne viser, at størrelsen af ​​tumorerne er positivt korreleret med antallet af CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler injiceres. Tumorer afledt af CD133

+ /høj og CD133

+ /lave primære og sekundære xenografter konsekvent gengivet de primære tumorer på den histologiske niveau (fig. 5). Selv om begge subpopulationer ikke kun fastholdt deres tumorigent potentiale i løbet af

in vivo

passage, men også øget deres aggressivitet, som angivet af hurtigere vækst og stigende størrelse på successivt genererede tumorer, den CD133

+ /høje celler er samlet mere aggressiv. Tilsammen tyder disse resultater ikke kun, at CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler har langsigtede tumorigent potentiale, men også, at vores xenograftmodel systemet kvantitativt og kvalitativt rekapitulerer tumorigenese

in vivo

.

(A) CD133

+ /høj og CD133

+ /lave delmængder af ARO celler hver udstilling langsigtet tumorigent potentiale. Subkutane tumorer i NOD /SCID-mus stammer fra sekundær indsprøjtning af CD133

+ /høj og CD133

+ /lave celler. (B) Hematoxylin-eosin (H & E) og CD133 udtryk analyse af mus xenografter genereret fra primære og sekundære xenografter

CD133 udtrykkes kraftigt i kirurgiske prøver af human ATC, men ikke i normale skjoldbruskkirtlen celler.

for at forstå den rolle CD133 i humant ATC, er det nødvendigt at kontrollere, om CD133-proteinet udtrykkes i kirurgiske prøver stammer fra patienter med patologiske og kliniske diagnoser af ATC. Vi anvendte immunhistokemisk farvning for at evaluere niveauer af CD133 ekspression i et sæt af arkivering, rutinemæssigt forarbejdede, formalinfikserede, paraffinindlejrede ATC patient vævsprøver (

n

= 10). Vi har detekteret CD133 ekspressionen i 8 ud af 10 (80%) ATC prøver. Farvningsintensitet varierede fra stærk til moderat. Repræsentative billeder af ATC prøver er vist i fig. 6. slående, er CD133 udtrykkes kraftigt på tumorceller, men ikke på tilstødende normale skjoldbruskkirtlen follikelceller (fig. 6). Antistof specificitet blev demonstreret gennem peptid blokering. Sammen indikerer disse data, at CD133 overudtrykkes i ATC kliniske prøver med hensyn til normal thyroid væv.

(A-D) Immunohistokemisk analyse af CD133 ekspression i ATC prøver. Positive celler er brune. Bemærk, at normale skjoldbruskkirtelceller ikke udtrykker CD133 (pil). Billedet til højre bund er CD133 antistof plus peptid konkurrence farvning.

Diskussion

ATC er en af ​​de mest dødbringende af alle menneskelige neoplasmer. Det er meget modstandsdygtig over for konventionelle terapier og dens dødelighed nærmer sig 100%. Den relative sjældenhed og hurtigt fatal karakter ATC komplicere både sin diagnose og behandling. Den foreliggende undersøgelse viser for første gang, at kun en subpopulation af ATC-celler er i stand til at danne tumorer i NOD /SCID-mus. Vi identificeres og isoleres disse celler baseret på ekspressionen af ​​en celleoverflade CSC markering, CD133, i den humane ATC cellelinie ARO. Vores data viser, at så få som 1000 CD133

+ /høje celler og 10.000 CD133

+ /lave celler kan danne tumorer i NOD /SCID-mus. I modsætning hertil mus injiceret med CD133

– celler forblev tumor gratis i hele den undersøgte periode. Disse data viser, at tumorigene og ikke-tumorigene celler co-eksistere inden ATC, og indebærer, at ikke alle tumorceller kan initiere neoplastisk vækst. Snarere er anaplastisk tumorer genereret af en lille delmængde af CSC celler, der kan forny sig selv og differentierer til hele tumoren befolkningen. Vores

in vivo

data understøtter en tidligere karakteriseret CSC model for ATC tumorigenese [33], [34]

Den nuværende tilgang bygger på to velkarakteriserede humane ATC cellelinjer:. ARO og FRO . Zito

et al

tidligere rapporteret, at over 60% af ARO celler CD133

+, og at FRO celler ikke udtrykker CD133 [25]. I modsætning hertil fandt vi, at ca. 7% af både ARO og tilbage celler blev CD133

+ (fig. 1A). På trods af, at immunfluorescensfarvning af os (. Fig 1B) og andre viser tydeligt, at CD133 er et celleoverfladeprotein, der er beskrevet Zito gruppe CD133 immunfarvning som cytoplasmatisk og apikale – atypisk for en fem-transmembran-glycoprotein [25]. Der er flere mulige forklaringer på disse forskelle. For det første fordi kilderne til cellelinier er forskellige, er det muligt, at de arvede forskellige egenskaber. For eksempel beskriver vi her hvordan, ligesom mange CSCS, CD133

+ /høje celler formere sig hurtigere end CD133

– celler (figur 3).. Over en længere periode med kontinuerlig dyrkning, bemærkede vi, at andelen af ​​CD133

+ celler i ARO kultur steget dramatisk fra 7% til 80%. Hvis Zito gruppe studerede tidlig passage fro celler de kan have fejlagtigt konkluderede, at cellerne ikke udtrykte CD133. En nylig rapport fra Schweppe

et al

foreslår også, at de påståede ATC cellelinjer aro og KAT-4 er faktisk stammer fra coloncancercellelinie HT-29 og er ikke af kræft i skjoldbruskkirtlen oprindelse [35]. Selv om det ikke er klart, om en bestemt cellelinje af Zito

et al

var forurenet, skal genetisk analyse og DNA-fingeraftryk undersøgelser anvendes til at klarlægge identiteten af ​​disse cellelinier. Endelig vil det være nødvendigt at bekræfte vores resultater i friske humane ATC kirurgisk vævsprøver fordi cellelinier ikke altid rekapitulere alle aspekter af primære tumorer. sjældenhed af sygdommen, kan dog gøre denne vanskelige at opnå.

Den hurtige spredning af CD133

+ celler kan i det mindste delvis forklare ATC fatale natur. Eksisterende diagnostiske metoder er baseret på flere kendetegn: mangel på radioaktivt jod optagelse i direkte forlængelse i bløde væv, og en hurtigt udvide hals masse (gennemsnitlig størrelse på præsentationen: 8 cm). De fleste patienter kæmper med vejrtrækning problemer, når de er diagnosticeret, og de fleste af disse kræftformer er allerede trin IV-de har spredt i udstrakt grad til cervikale lymfeknuder og fjernere organer såsom lunge og knogle, og er vanskelige at målrette og dræbe selv med kirurgi. Fordi det er sandsynligt, at den hurtigt voksende natur ATC og de efterfølgende store tab skyldes den meget proliferative og tumorigen natur CD133

+ celler, synes det rimeligt, at fremtidige behandlinger bør designet til at målrette CD133

+ populationer. Drug behandlinger rettet mod disse populationer sandsynligvis afvige fra de nuværende kemoterapier for ATC patienter og kan være mere succes i behandling af sygdommen.

Vores immunhistokemiske undersøgelser af klinisk ATC eksemplarer viste klart, at CD133 udtrykkes på tumorceller, men ikke på tilstødende normale skjoldbruskkirtelceller. Endnu vigtigere, tumorer afledt CD133

+ /høj og CD133

+ /lave primære og sekundære xenografter gengives loyalt de primære tumorer på den histologiske niveau i vores xenograftmodeller (fig. 5). Tilsammen tyder disse resultater på, at CD133

+ celler bevarer deres tumorigent potentiale i løbet af

in vivo

passage og er faktisk CSCS. CSCS selv forny og rekonstruere deres særlige organsystemer gennem en proces med asymmetrisk opdeling, der genererer en ny stamcelle og en datter celle i stand til differentiering. De kan også opdele symmetrisk til dannelse enten to normale datterceller eller to stamceller, afhængigt af omgivende ekstracellulære faktorer. Vores data som CD133

+ celler genererer nye tumorigene CD133

+ celler i tillæg til blandede populationer af ikke-tumorigene celler yderligere støtte den opfattelse, at de er sande CSCS.

Shmelkov

et al

nylig rapporteret, at CD133 ikke kan være en pålidelig markør for kolon CSCS. Brug af transgene mus, der udtrykker LacZ under CD133-promotoren, fandt de, at CD133 bredt blev udtrykt i normal og cancer tyktarmsepitelet [36]. Desuden har de rapporterede, at selv om begge CD133

+ og CD133

– metastatiske kolon kræftceller kan indlede tumorer i NOD /SCID-mus, kan CD133

+ celler give anledning til mere aggressive CD133

– celler under den metastatiske overgang [36]. ATC er en udifferentieret kræft i skjoldbruskkirtlen, og dens adfærd er i høj grad forskellig fra tyktarmskræft. For eksempel fandt vi, at normale skjoldbruskkirtelceller ikke udtrykker CD133. Desuden er både CD133

+ /høj og CD133

+ /lave delmængder kan initiere tumorvækst i NOD /SCID-mus, men CD133

+ /høje celler generere mere aggressive tumorer end CD133

+ /lav celler. Det er ikke klart i vores undersøgelse, som CD133 delmængder spiller en rolle i ATC metastaser. Vores nuværende xenograftmodel afhænger af den subkutane transplantation af CD133-celler i NOD /SCID-mus. Denne placering er ikke en normal niche af skjoldbruskkirtlen kræftceller, og kan ikke trofast rekapitulere miljøet opleves af kræftceller i den oprindelige tumor. Selv om vi har vist, at tumorer afledt fra enten bulk- eller sorteres ARO cellepopulationer er bemærkelsesværdigt ens til den primære tumor, er det tænkeligt, at skjoldbruskkirtlen bed bedre kan understøtte væksten og differentieringen af ​​thyreoidea CSCS. Dette punkt er endnu vigtigere, når vi mener, at ATC er et lokalt aggressiv form for skjoldbruskkirtlen tumor med høj fjernmetastaser. Derfor er det kritisk vigtigt at etablere en orthotopisk model, hvori tumorceller injiceres direkte i skjoldbruskkirtlen [37].

Vi fandt, at CD133

+ -celler fortrinsvis overudtrykke gener, såsom Oct4, at normalt beriget i embryoniske stamceller. Vores tidligere RT-PCR genekspressionsprofiler indikerer, at ATC-cellelinjer udtrykke de embryonale stamcellelinjer markører Rex1, Oct4 og NANOG. Ekspressionen af ​​en række endodermale markører, herunder Sox17, Foxa2 og Sox 7, er også påvist (data ikke vist). Selv om disse cancercellelinier også udtrykke TSHr og skjoldbruskkirtlen transkriptionsfaktoren Pax8, andre markører for terminalt differentierede skjoldbruskkirtlen celler, såsom natrium-iodid symporter og thyroglobulin ikke udtrykkes i disse cellelinier (Friedman og Lin, upublicerede observationer). Disse resultater er i overensstemmelse med dem, der rapporteres af Zito

et al

der fandt, at ARO /CD133

+ celler udtrykker thyroblast-specifikke transkriptionsfaktor TTF-1 og Oct4, men ikke thyroglobulin, thyroperoxidase eller natrium- jod symporter [25]. Tilsammen indikerer disse fund, at ATC-celler ikke kun er begyndt at formere ukontrollabelt, en egenskab fælles for alle kræftceller, men også at de mister karakteristika af differentierede thyreoideaceller. Vores resultater viser en hidtil ukendt forbindelse mellem gener associeret med embryonale stamceller og thyreoideaceller og støtte den mulighed, at disse gener bidrager til CSC-lignende udvises af mange tumorer. Disse observationer antyder, at de regulatoriske netværk der styrer funktionen af ​​thyreoidea celler også kan være aktive i ATC. Vores opdagelse, at TSH kan regulere udbredelsen og væksten af ​​CD133

+ celler kan have stor betydning. Klinisk, den højeste forekomst af kræft i skjoldbruskkirtlen forekommer hos patienter med abnormt forhøjede TSH-niveauer. Vi fandt, at CD133

+ -celler overudtrykke TSHr genet. Desuden er dette udtryk positivt reguleret af TSH, hvilket indebærer en autoregulatorisk feedback-mekanisme (fig. 7). Det er vigtigt for yderligere at undersøge, hvordan TSH påvirker udbredelsen af ​​CD133

+ celler og dermed, at andre CSCS. Rolle Oct4 aktivering i kræft overlevelse og de gener og proteiner, der fremmer selv-fornyelse af CD133

+ også garanterer undersøgelse.

TSH, thyreoidea stimulerende hormon, TSHr, receptoren for thyreoidea stimulerende hormon, Rød cirkel, CD133

+ /høje celler, blå cirkel, CD133

+ /lave celler, gul cirkel, CD133

-. celler

sammenfattende vores identifikation af disse tumorigene ATC celler er et kritisk første skridt i at forstå, hvordan TSH signalering påvirker væksten af ​​CD133

+ celler og i udvikling af mere effektive behandlingsformer for ATC. Diagnosen ATC påberåbt i øjeblikket på en kompleks panel af patologiske parametre og anvendelse af CD133 som en ny markør for at identificere ATC-cancer-initierende celler kan være en mere pålidelig måde at påvise og overvåge udviklingen af ​​kræft. Disse resultater bør stimulere yderligere undersøgelser for at bestemme, om kvantitative eller kvalitative forskelle i CD133 ekspressionen i ATC har prognostisk værdi.