PLoS ONE: In-vivo Fusion for Human Cancer og Hamster stromacellers Permanent transducerer og transskriberer Menneskelig DNA

Abstrakt

Efter at demonstrere, med karyotypebestemmelse, polymerasekædereaktion (PCR) og fluorescens

in-situ

hybridisering, opretholdelsen af ​​visse menneskelige kromosomer og gener efter den spontane fusion af humane tumorceller og hamster celler

in vivo

blev det postuleret, at cellefusion forårsager horisontal overførsel af malignitet og donor gener. Her analyserede vi genekspression profiler af 3 forskellige hybride tumorer først genereret i hamster efter human tumor podning, og derefter opformeres i hamstere og i cellekulturer i årevis: to Hodgkin lymfomer (GW-532, GW-584) og en glioblastoma multiforme (GB-749). Baseret på kriterierne i MAS 5.0 afsløring

P

-værdier ≤0.065 og mindst to gange større signal udtryk værdi end en hamster melanom kontrol, vi identificeret 3.759 probe sæt (der spænder fra 1040 til 1303 i hvert transplantation ) fra formalin-fikseret, paraffinindlejrede sektioner af de 3 hybrid tumorer, som entydigt kortlagt til 3.107 unikke Entrez Gene id’er, repræsentative for alle menneskelige kromosomer; Men ved karyologi, en af ​​de hybride tumorer (GB-749) havde i alt 15 humane kromosomer i sine celler. Blandt generne kortlagt, 39 probe sæt, der repræsenterer 33 unikke Entrez Gene id’er, opfyldte kriterierne afsløring i alle hybride tumorprøver. Fem af disse 33 gener koder transskriptionsfaktorer, der vides at regulere cellevækst og differentiering; fem koder celle adhesion- og transmigration-associerede proteiner, der deltager i onkogenese og /eller metastase og invasion; og yderligere koder for proteiner involveret i signalveje, regulering af apoptose, DNA reparation, og multiresistens. Disse resultater blev bekræftet ved PCR og revers transkription PCR, der viser tilstedeværelsen af ​​humant alphoid (α) -satellit DNA og

F11R

udskrifter i yderligere tumor transplantation generationer. Vi postulere, at

in vivo

fusion beskriver gener impliceret i tumorprogression, og gen familier koder for organoide fænotype. Således kan kræftceller transducere tilstødende stromaceller, med den resulterende afkom med permanent transkriberede gener med maligne og andre genfunktioner af donor-DNA. Brug heterospecific

in vivo

cellefusion, gener, der koder onkogene og organogene træk kan identificeres

Henvisning:. Goldenberg DM, Rooney RJ, Loo M, Liu D, Chang CH (2014)

In-vivo

Fusion for human Cancer og Hamster stromacellers Permanent transducerer og transskriberer Humant DNA. PLoS ONE 9 (9): e107927. doi: 10,1371 /journal.pone.0107927

Redaktør: Thomas Dittmar, Witten /Herdecke University, Tyskland

Modtaget: Marts 27, 2014 Accepteret: August 19, 2014; Udgivet: 26 September, 2014

Copyright: © 2014 Goldenberg 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

Data Tilgængelighed:. Det forfattere bekræfter, at alle data, der ligger til grund resultaterne er fuldt tilgængelige uden restriktioner. De datafiler er deponeret i Gene Expression Omnibus, og kan ses på https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?acc=GSE58277.

Finansiering : de første transplantation og karakterisering undersøgelser blev delvist understøttet af American Cancer Society Grant IN-581, USPHS giver CA11327 og CA12374 fra National Institutes of Health, og Damon Runyon Memorial Fund for Cancer Research (til DMG). De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:. Alle forfattere er ansat af Immunomedics, Inc., eller Genome Explorations, Inc., men det ændrer ikke deres tilslutning til PLoS ONE politikker på datadeling og materialer.

Introduktion

Primære humane tumor transplantationer, især til immunsupprimerede gnavere, såsom nøgen og NOD /SCID-mus, er anvendes som prækliniske modeller til evaluering tumorbiologi og lægemiddelfølsomhed [1] – [7]. Disse undersøgelser er baseret på den antagelse, at sådanne implanteret bevarer egenskaberne og kritiske genotyper af deres donor tumorer, vil således være prædiktiv for klinisk oversættelse. Dog har vi og andre vist, at sådanne transplantationer kan fremkalde tumorer i deres modtagere gnaver, såsom gyldne hamstere [8] – [10], nøgen /SCID-mus [11] – [24], og immunsupprimerede rotter [25], selv om sjældent (enten på grund af lav forekomst eller sjældne afprøvning). En plausibel forklaring er den horisontale overførsel af onkogen DNA [25] – [27]. Faktisk kan lateral oncogenese mellem tumor og dens stromaceller kan spores tilbage til Ehrlich og Apolant i 1905, som viste, at stromale celler i en tumor kan blive en sarkom, når en carcinom er podet i mus, og faktisk forfatterne formodede, at en kemisk faktor var impliceret [28]. Halvfjerds-seks år senere, et humant carcinoma transplanteret til nøgne mus også blev rapporteret at inducere fibrosarkomer der dræbte den nøgne mus modtagere og kan spredes som maligne tumorer i immun kompetente mus af den samme genetiske baggrund [12]. Derudover en human ovariecancer transplantation til nøgne mus viste to cancer populationer, en epitel- og et sarcomatous, den tidligere viser human og sidstnævnte murine egenskaber [14], hvilket antyder lateral transduktion eller DNA-overførsel. Kun de murine sarcoma celler, som blev postuleret at blive induceret af de humane carcinomceller, var metastatisk og dødelig i nøgne mus eller immunkompetente mus af den samme genetiske baggrund [14]. Denne induktion af stromale tumorer i værtsdyr efter xenotransplantation af humane epiteliale cancere er blevet bekræftet af andre [15] – [25], hvilket tyder på, at kræft implanteret vurderes nøje for horisontal onkogenese [13], [24]. Hvordan denne transformation eller induktion forekom blev ikke belyst, men en viral rolle er blevet diskuteret [17].

I nogle af disse forsøg med primære humane tumor transplantationer, overførsel af funktionelle menneskelige genetiske oplysninger

in- vivo

celle hybridisering af donor tumor og modtager værtsceller, viser kromosomal, immunologiske eller genetiske træk af begge parter [9], [29] – [33], blev foreslået som mekanismen for induktion af disse tumorer, der udstillede stærkt invasive og metastatiske adfærd i deres værtsdyr [34], [35]. For eksempel, vi rapporterede, at efter langvarig formering af menneske-hamster hybrid tumorer afledt af en glioblastoma multiforme [33] og to Hodgkins lymfomer, menneskelige DNA og gener kunne bekræftes ved fluorescens

in situ

hybridisering ( FISH) og polymerasekædereaktion (PCR), og deres donor organoide funktioner ved histologi [36], [37]. Oversættelse af nogle af disse genprodukter blev fundet ved immunhistokemi (IHC) i glioblastoma multiforme transplantationer, selv efter formering i over et år [36].

Disse resultater indikerer, at humane gener kan forblive funktionel inden human-hamster hybrid tumorer opformeret i dyret vært, understreger den horisontale overførsel af menneskelige DNA impliceret med malignitet og organoide funktioner i de oprindelige patient donor tumorer. Imidlertid har omfanget af menneskelige DNA transducerede og transskriberet i disse interspecies hybride celler ikke blevet undersøgt. Derfor undersøgte vi (

i

) hvis sådanne formalinfikserede, paraffinindlejrede (FFPE) tumor transplantater, som blev opbevaret i over 40 år, da de blev foretaget, kunne testes globalt for ekspression af transskriberet menneske gener, (

ii

) hvis menneskelige gener bibeholdes under langvarig seriel passage, og (

iii

), hvis der er særlige menneskelige gen familier indfødte til disse menneske-hamster hybrid tumorer. Ved at bruge tumorer og værter for forskellige arter, er vi i stand til at identificere de enkelte parters genetiske bidrag, hvilket er særligt problematisk, når du forsøger at bevise celle-celle fusion i mennesker, uanset om der involverer normal-normal, maligne-normal, eller ondartet-maligne fusioner.

Vi postulerer, at disse resultater af heterospecific fusioner giver en generel mekanisme for tumor-DNA overførsel til stromaceller, der resulterer i genetisk ustabilitet, heterogenitet, og aneuploidi, hvilket fører til stabile genomiske ændringer i forbindelse med kræft progression, samtidig bevarer den tumor oprindelige organoide fænotype, såvel som andre gener afledt fra donoren human tumor. Denne sammensmeltning af tumor og normale genomer ind i en ny population af maligne hybride celler kunne være en mekanisme, hvorved en kræft undslipper vært immunitet ved at reducere den immunologiske forskel mellem tumor og dens vært [34], [35]. Forskellige aspekter af den rolle, celle-celle fusion i kræft er nu vinder øget opmærksomhed [35], [38] – [47]

Resultater

Menneskelig mRNA-transkripter til stede i hver af fire. forskellige human-hamster hybrid tumor FFPE prøver (tabel 1) blev identificeret ved analyse af total RNA, sammenlignet med en kontrol hamster melanoma line (CCL-49) under anvendelse af Affymetrix human U133 X3P arrays. Probe sæt med MAS 5.0 detektion

P

-værdier ≤0.065 i en hybrid prøve, en afsløring

P

-værdi 0,065 i hamster kontrol, og et udtryk signalværdi, der var mindst 2 fold større i hybrid prøven end i hamster kontrol blev anset for at repræsentere udtrykt humane gentranskripter. Ved hjælp af disse kriterier, vi identificerede i alt 3759 probe sæt (der spænder fra 1040 til 1303 probe sæt i mindst én hybrid prøve), der entydigt kortlagt til 3107 unikke Entrez Gene id’er (tabel S1), der repræsenterer gener fra alle menneskelige kromosomer. Blandt disse, 39 probe sæt bestået alle kriterierne udtryk i alle fire hybrid prøver (Figur 1, tabel 2), med 34 probesæt afsløre 33 unikke Entrez Gene id’er (Tabel S2), to probe sæt detektere enten

MUC3A

eller

MUC1B

, og de resterende probesæt har konstateret karakteriseret gen (

LOC286068

),

GUSBP2

eller mutlple

GUSB

pseudogener, og

FAM91A2

eller flere ukarakteriserede gener. Således blev mindst 33 unikke menneskelige gener transskriberes i disse FFPE væv fra 3 forskellige menneskelige tumorxenoplantater repræsenterer forskellige transplantation generationer, herunder to for GW-532, formeret serielt i måneder til år som meget metastatiske tumorer.

zonekort viser udtryk signalværdier for 39 Affymetrix Menneskelig U133_X3P probesæt detekteret i FFPE afsnit fra alle fire testede hybrider (IMM001-004) og en hamster kontrol (IMM006). Forud for ukontrollerede hierarkisk klyngedannelse, de MAS 5,0 signalværdier var log2-transformeret og rækken betyder centreret. Prøverne blev grupperet af Complete Linkage baseret på Pearson korrelation; probesæt blev grupperet af Complete Linkage baseret på euklidisk afstand. Kriterier for påviselig menneskelig genekspression inkluderet MAS 5,0 Detection p-værdier ≤0.065 i hybrid prøve og 0,065 i hamster kontrol og ≥2 gange øget signal i den hybride prøve vs. hamster kontrol

som anført i tabel S3, udskrifter af generne udtrykkes i alle fire hybrid prøver omfatter fem kodning transkriptionsfaktorer, der er kendt for at regulere cellevækst og differentiering (

HOXB8, PPARa, POU2F2, ZFHX2, og ZNF580

), og fem kodning celleadhæsion og transmigration-associerede proteiner, der deltager i tumorigenese og /eller invasion /metastase (

CDH3, FUT7, F11R, MUC3A, og SEMA3F

). Hertil kommer, gener, hvis produkter er forbundet med signalveje, regulering af apoptose, DNA-reparation og multiresistens, også blev identificeret (nemlig

PRKD2, ECEL1

,

CARD11, CFLAR, PARP15

og

MRP6

).

erkender, at den forringede karakter af FFPE RNA og den høje baggrund af hamster-RNA i FFPE hybrid prøver kan forstyrre følsomheden af ​​MAS 5.0 detektion

P

-værdier, vi lempes påvisning

P

-værdien kriterium ved at kræve en påvisning

P

-værdi ≤0.065 i kun én af de fire hybrid prøver, i stedet for alle fire, og produceret en større liste af menneskelige gener, der potentielt var almindeligt udtryk i alle de hybride prøver. Denne anden liste indeholdt 1120 probe sæt, som repræsenterer 982 unikke Entrez Gene id’er (Tabel S4). Disse resultater indikerer tilstedeværelsen af ​​gener for CD20 (

MS4A1

), CD22, og CD44 (signaler komponent af makrofag migration inhibitor faktor (MIF) -CD74-CD44 receptor kompleks), således bestyrke de tidligere PCR-resultater for tilstedeværelsen af ​​CD20 og, også, CD74 gener i GW-532 og GW-584 lymfom hybrid tumorer [36], [37]. En række andre menneskelige gener, såsom dem, der koder for CD24, CD27, CD47, CD52, CD84, CD151, og tenascin XB (

TNXB

), viste sig at være transskriberet i disse hybride cellelinjer, når afsløring

P

-værdi kriterium var afslappet (tabel S4).

Pathway berigelse analyse af de større, afslappet, fælles gensæt og de enkelte gensæt fra hver af de fire hybrid prøver blev udført med Webgestalt [48], [49], ved hjælp af Kegg [50] – [52], og Pathway Commons databaser [53], for at indkredse lignende veje, der er almindeligt repræsenteret i alle fire prøver af de tre hybrid tumorer (tabel S5). Veje, der blev beriget med alle fem gen sæt (den store fælles gen sæt, og de fire individuelle hybrid prøve gen sæt) falder i to generelle kategorier relateret til celle-celle kommunikation /focal vedhæftning /celle vejkryds /ECM (ekstracellulær matrix) interaktioner, og cytokin eller vækstfaktor signaltransduktion (herunder forskellige ErbB signalveje). Veje i to andre generelle kategorier vedrører nukleare hormonreceptorer og MHC-antigen forarbejdning /præsentation blev beriget i fire af de fem gen sæt. Berigelse analyse ved hjælp af DAVID Bioinformatik databasen [54], [55] identificeret seks funktionelle annotation klynger, der var repræsenteret i alle fem gen sæt: embryonale morfogenese, cyklisk AMP /adenylatcyklaseaktivitet, mitose /ubiquitinmedieret proteolyse nukleare hormonreceptorer, lymfocyt proliferation /aktivering og apoptose (tabel S6). Disse resultater, fra både vej og funktionelle berigelse analyser viser, at de forskellige sæt af menneskelige gener udtrykt i hver hybrid tumor prøve påvirker relaterede cellulære processer, og dermed sandsynligvis producerer lignende virkninger på cellulære funktion og vækst.

Til yderligere bekræfte resultaterne microarray, blev PCR udført på seks yderligere FFPE vævsprøver: tre fra GW-532 (generationer 11, 52, og 82), en fra GW-584 (generation 3), og to fra GB-749 (begge generation 2), for at vurdere tilstedeværelsen af ​​humant DNA i disse vævsblokke, anvendelse af et par primere rettet til 171 bp monomer af humant alfa-satellit-DNA [56]. Som vist i figur 2, fire af de 6 prøver (GW-532 generationer 52 og 82, GW-584 generation 3, og GB-749 generation 2) var positive for det forventede PCR-produkt af human αlpha satellit-DNA (den 171-bp ), som blev påvist også i DNA af human lymfom Raji-celler (positiv kontrol), men ikke i DNA af CCL-49 hamster melanomceller (negativ kontrol). Desuden var vi i stand til at bekræfte ekspressionen af ​​

F11R

gen opdaget af cDNA microarray studier i to af de seks prøver ved et-trins revers transkription-PCR, ved hjælp af humane lever kræft HepG2 celler som den positive kontrol [57]. Som vist i figur 3, tilstedeværelsen af ​​et 141-bp band var fremtrædende i både GW-532 generation 11 og GW-584 generation 3, såvel som i humane HepG2-celler (positiv kontrol), men ikke i vævet af en hamster milt (negativ kontrol). Disse resultater blev bekræftet i en gentage eksperimentet (fig S1), ved anvendelse af CCL-49 celler som negativ kontrol.

Tilstedeværelsen af ​​humant DNA blev demonstreret ved påvisning af 171-bp produkt i GW-532 generation 52 (bane 2), GW-532 generation 82 (bane 3), GB-749 generation 2 (bane 5), og GW-584 generation 3 (bane 6), men ikke i den negative kontrol af hamster melanoma, CCL-49 (bane 8). Den 171-bp og dets højere oligomerer blev påvist i den positive kontrol af humane Raji-lymfomceller (bane 7). De eksperimentelle betingelser og den nominelle værdi af DNA anvendes til hver prøve er angivet.

mRNA-transkripter af

den F11R

gen var påviselige i GW-532 generation 11 (bane 1) GW-584 generation 3 (bane 2), og den positive kontrol af humane HepG2-celler (bane 6), men ikke i den negative kontrol hamster miltceller (bane 5). De eksperimentelle betingelser og den nominelle værdi af RNA, der anvendes for hver prøve er angivet.

Diskussion

I denne undersøgelse har vi udnyttet de menneskelige genekspression microarrays at give yderligere dokumentation for, at menneskelige gener kan forblive funktionsdygtigt inden metastatisk menneske-hamster hybrid tumorer opformeret i dyret vært, og bekræftede disse resultater med yderligere prøver viser tilstedeværelsen af ​​humant alphoid (α) satellit-DNA og

F11R

udskrifter ved PCR og revers transkription-PCR , henholdsvis. Vores resultater viser, at humane tumorer transplanteret til gnavere kan fusionere deres DNA med genomet af dyret vært, som et eksempel på den større program af tumor-stromal krydstale. Cancerceller afhænger og påvirkes af deres “jord” eller stromal mikromiljø [58] – [60], men det er også kendt, at der kan være genetiske interchange [61], [62]. Den gensidige horisontal overførsel af genetisk materiale mellem stromale og tumorceller kunne forklare heterogenitet og den genetiske diversitet og evolution af kræft cellepopulationer, ikke kun mellem forskellige patientgrupper tumorer i samme kræftform, men endda forskellige tumorer i den samme patient, som observeret i genetiske analyser af humane tumorprøver [63] – [65]. Celle-celle-fusion muliggør overførsel af kromosomer og genetisk materiale fra en celle til en anden, og har vist sig at resultere i levedygtige hybrid afkom i stand til replikation i forskellige perioder, men normalt ikke langsigtede eller som permanente cellelinier [66]. Ved at bruge heterospecific celle-celle fusion

in vivo

, gener, der kontrollerer onkogenese og organoide træk i donor kræftceller kan blive belyst i smeltet afkom.

fusion af tumor og myeloide celler var foreslået i begyndelsen af ​​det 20

th århundrede af forskellige tyske patologer, såsom Aichel, Dor, Hallion, og Kronthal, som citeret med de første eksperimentelle resultater og diskussion af spontan fusion

in vivo

i 1968 [34]. Dette var baseret på udviklingen af ​​meget aggressive og metastatiske tumorer efter podning fire forskellige humane cancere, med en af ​​ovariecancer oprindelse (GW-127), der viser hamster kromosomer, men også bibeholdelse af humane antigener [8], [9], [29 ], [30]. En række efterfølgende undersøgelser beskrev transplantation af forskellige humane cancere til kindposen konditioneret (ikke-immunsupprimerede) guldhamstere, og også viste metastaser i deres hamster vært så tidligt som 3-4 uger efter transplantationen, og tilstedeværelsen af ​​både human og hamster markører inden kræftcellerne. De transplantationer viste meste hamster egenskaber og samtidig bevare funktioner i deres menneskelige oprindelse, herunder menneskelige kromosomer, isoenzym mønstre, antigener og stathmokinetic egenskaber i respons på colchicin, der var mere foreneligt med menneskelig end hamster celler [30] – [33]. I løbet af omkring 15 år, mens podning mere end 1200 primære humane cancere til hamstere (kindposen site) eller nøgne mus (subkutant sted), 15 (1,25%) meget aggressive og metastatiske tumorer resulterede fra hamster transplantationer [35]. Disse blev afledt fra forskellige faste og hæmatopoietiske humane tumorer, og kunne opformeres

in vitro

eller

in vivo

i årevis som permanente cellelinier, der viser hurtig vækst og metastatiske funktioner typisk af en hamster tumor [10], [33], [35].

Da genprober ikke var tilgængelige dengang, var det først for nylig, at FFPE væv fra disse tidligere transplantationer blev udsat for FISH, PCR, og IHC metoder til demonstrere tilstedeværelsen af ​​både arternes genetiske markører og oversættelse af menneskelige gener i nogle af disse permanente transplantationer, selv efter år i det fremmede, dyr vært [36], [37]. For eksempel blev glioblastoma multiforme (GW-749) rapporteret i 1974 at være menneske-hamster hybrid tumor baseret på lagring af op til 15 mennesker og mange hamster kromosomer i samme maligne celler, som er klassificeret af Giemsa farvning, selv med konkret identifikation af kromosomer karyotyped fra patientens lymfocytter, således er en heterosynkaryon [33]. For nylig blev den GW-749 xenograft tumor vist sig at have bevaret 7 transskriberede humane gener

(CD74, CXCR4, PLAGL2, GFAP, VIM, TP53, EGFR

), hvoraf

CD74, CXCR4, og PLAGL2

, fortsat at blive oversat til deres respektive proteiner, som blev visualiseret ved IHC, samt hamster X-kromosom og humant pancentromeric DNA i de samme kerner ved FISH [36]. Overraskende er disse gener vides at have en association med malignitet og især gliale tumorer, samt

VIM

forbundet med mesenchymale celler. De transplantationer fortsat udtrykke kendetegn ved den oprindelige gliom tumor podet, selv efter opformering i hamstere for ~ 1 år [36].

Tilsvarende analyser blev rapporteret for nylig to lymfomer podet til hamstere [37], hvoraf den ene blev beskrevet i 1970 og viste sig at ligne sin donor human tumor selvom få meget metastatiske egenskaber i hamster [10]. FISH og PCR-analyser viste, at disse to Hodgkins lymfom-afledte hybrid tumorer viste både hamster og human DNA i de samme kerner ved FISH, samtidig bevarer de menneskelige gener,

CD74, CXCR4, CD19, CD20, CD71, CD79b, og VIM

. Det er bemærkelsesværdigt, at GB-749 glioblastoma hybrid tumor viste retention af gliom-relaterede gener (

PLAGL2, GFAP Salg), hvorimod lymfom-afledte hybrid tumor bibeholdt flere B-celleantigenreceptoren (BCR) -relaterede gener (

CD19, CD20, CD71, CD79b

). Tre menneskelige gener,

CD74

,

CXCR4

, og

VIM

, var fælles for både glioblastom og lymfom transplantationer. Både vimentin og CXCR4 er mesenchymale markører associeret med epitel-mesenkymale overgang (EMT), hvis gener blev transkriberet i alle 3 hybrid tumorer undersøgt. Det blev også foreslået, at heterosynkaryons af Hodgkin lymfom med deres Hodgkin Reed-Sternberg (HRS) celler bevaret deres B-celle oprindelse [37], hvilket bekræfter andre beviser for en B-celle oprindelse af denne neoplasma [67], og igen bekræftet heri ved gen-sonde analyse afslører B-celle gener (

CD20, CD22

) i disse prøver. Som beskrevet blev disse tumorer observeret inden for 2 uger efter deres første transplantation, og viste tegn på metastase i hamster inden for 3-4 uger [10], [37], hvilket antyder, at hamster værtens tidlig reaktion på det fremmede væv transplantat kan have bidraget til denne proces. Faktisk er inflammation og sårheling er kendt for at lette cellefusion [68] – [70]

I de aktuelle undersøgelser, vi var interesserede i landmåling omfanget, hvormed menneskelige DNA kan overføres og løbende transskriberet i. hybrid tumorer. Genekspression microarray analyse blev udført ved anvendelse total RNA isoleret fra FFPE sektioner af disse hybride tumorer, herunder to forskellige transplanterede generationer af GW-532. Uventet, vi har registreret et samlet alt 3000 humane gener blandt alle prøverne, der repræsenterer gener fra alle 23 par menneskelige kromosomer, og fandt, at 33 humane gener allestedsnærværende blev udtrykt i hver af de 4 prøver fra de 3 tumorer. Fem af disse gener koder transkriptionsfaktorer, der vides at regulere cellevækst og differentiering (

HOXB8, PPARa, POU2F2, ZFH2, ZNF580

), mens en anden fem koder celleadhæsion og transmigration-associerede proteiner, som vides at deltage i tumorigenese og /eller metastatisk invasion (

CDH3, FUT7, F11R, MUC3A

, og

SEMA3F

). Yderligere gener, hvis produkter kan fremme metastatisk vækst blev også identificeret, herunder to signalvej enzymer (

PRKD2

og

ECEL1

), to apoptose regulatorer (

CARD11

CFLAR

), DNA reparation og apoptose regulator (

PARP15

), og multiresistens genet (

ABCC6

). En repræsentativ offentliggørelse for hver af disse 16 gener er tilvejebragt i Referencer S1. Det er særligt bemærkelsesværdigt, at offentliggjorte rapporter viser, at dereguleret udtryk for enten

PPARa

eller

POU2F2

kan fremme onkogen vækst, den udviklingsmæssige funktion

POU2F2

HOX

gener er at opretholde celler i en mindre-opdelte tilstand [71] – [80], og høj ekspression af

ECEL1

gen blev rapporteret af Kawamoto et al [81] til at associere med favorabel prognose i human neuroblastom . En begrænsning af denne evaluering, er dog den troskab af RNA udvundet fra disse FFPE væv, som var over 40 år, der understreger, at kun positive microarray resultater kan betragtes som informativ. Dette kunne forklare, hvorfor nogle af generne identificeret i disse prøver ved PCR [36] ikke blev identificeret ved microarray analyse. I denne undersøgelse, dog både DNA arrays og PCR identificerede opbevaring af transskriberede menneske

F11R

, som koder for en junctional adhæsionsmolekyle. Den anden humant gen detekteret ved RT-PCR, α-satellit-DNA, er til stede i centromeren af ​​alle humane kromosomer, der omfatter den strukturelle hovedbestanddel i heterochromatin. Vi bør også bemærke, at FFPE sektioner er af forskellige transplantation generationer gjort i mange år, og på forskellige tidspunkter studeret

in vitro

. Befolkningerne er meget ensartet, ikke afspejler forskellige cellepopulationer morfologisk. Når GB-749 gliom transplantation blev undersøgt efter transplantation, viste flere generationer tilstedeværelsen, i enkelte celler, af både menneskelige og hamster kromosomer baseret på kromosom banding, og faktisk i forhold til kromosomer identificeret i donor patientens leukocytter. Da disse var i enkelte celler, der er nævnt vi til disse som heterosynkaryons. Som sådanne tumorer blev opformeret i lange perioder, cellepopulationen blev meget ensartet, og der var aldrig tegn på rent humane tumorceller bliver opformeret og vedligeholdes i seriel passage.

For nylig fusion af human knoglemarv stromale celler med to humane brystcancercellelinier indikerede, at den hybride afkom var mere metastatiske end forældrenes brystkræft, og at analysen af ​​kodning enkelt nukleotid polymorfier ved RNA-sekventering afslørede genetiske bidrag fra både forældrenes partnere, med mellem 1239 og 5345 gener fra forældrenes celler tilbageholdt i de fusionerede celler [66]. Men disse fusionerede celler ikke vise langsigtet stabilitet, men gjorde bevarer brystkræft morfologi [66]. I modsætning hertil fusion af humane cancerceller med normale stromaceller af murine mælkekirtler resulterede i maligne tumorer, der havde en sarcomatous udseende [82]. To forskellige humane brystcancercellelinier populationer injiceret i mus resulterede i maligne celler, som viste tegn på fusion i knoglemarven i mus, og var mere udførligt metastatisk end de parentale cellelinier [83]. Ligeledes blev to separate sæt af gener, der fremmer metastase til knogle og lunge kombineret via fusion af brystcancer cellelinjer, hvilket resulterer i stabile hybrider opformeret langsigtet i cellekultur og

in vivo

[70]. Endvidere fusion af hæmatopoietiske celler med humane og murine epitelial ovariecancer celler resulterede i aggressive tumorer i en epitelial fænotype fastholde hæmatopoietiske markører [84]. Det er interessant, at kemokinreceptoren, CXCR4, som er en promigration markering, blev udtrykt i de hybride tumorer, ligner vores egne erfaringer med dette kemokin s gen transkriberes i de tre hybrid tumorer studeret her.

I vores egne eksperimenter, er de transskriberede gener vides at være impliceret i tumor progression til invasion og metastase, herunder dem, der involverer EMT, der postuleres at fremme tumorceller til mere ondartede funktioner [85], [86]. For nylig, i virkeligheden, fusioner af humane lunge kræftceller fra cellelinjer og human knoglemarv-afledte mesenchymstamceller, når co-dyrkes

in- vitro

, viste tegn på celle fusion og konvergens til en mesenchymal- ligesom afkom med EMT og stamcelle-lignende egenskaber, selv efter injektion i NOD /SCID-mus [87]. Desværre, selv anses af disse forfattere som “spontane” cellefusion, er det næppe spontan, når 2 cellelinjer dyrkes sammen i kultur, i modsætning til vækst af tumorer, der smelter

in vivo

med uselekterede celler i deres mikromiljø. Ikke desto mindre er sådanne observationer giver eksperimentelle beviser for, at under omstændigheder, der fremmer horisontal genoverførsel, hvorvidt virkelig spontan eller resultatet af eksperimentelle betingelser, nye hybrid datter tumorceller med nye egenskaber eller ikke genereres, med funktioner af mere fremskreden malignitet [45], [46 ], [70], [82], [83]. Andre forsøg har også tilkendegivet, at de afkom hybrid celler efter fusion kan erhverve andre egenskaber end de parentale celler [38], [43], [70], [82], [83], [88]. Således kan sådanne fusionseksperimenter hjælpe yderligere at definere gener og genfamilier, der deltager i udviklingen, ændre og progression af humane cancere ved metoder, der er vanskelig at anvende på mennesker eller humane tumorprøver direkte.

Det er interessant, at så mange menneskelige gener, der repræsenterer alle individuelle menneskelige kromosomer, blev transduceret, transskriberet, og beholdt permanent i vores menneske-hamster hybrid tumorer opformeret

in- vivo

in- vitro

. Trods kun 15 menneskelige kromosomer blive identificeret af kromosom banding i forskellige celler på to (5

th og 15

th) transplantation generationer, som havde den fuldtallige hamster samt nye markør kromosomer, i GB-749 hybrid tumor afledt fra den humane glioblastoma multiforme [36], de DNA-array resultater viser, at i alt mere end 3000 humane gener blev detekteret i en fjerde generation passage i hamstere. Denne uoverensstemmelse provokerer spekulationer om, at menneskelige kromosomale fragmenter eller gener kunne have omplantes til hamster kromosomer, ikke ulig de DNA-sekvenser (overføres eller “kontrollerende elementer”) beskrevet af McClintock i majs til at flytte til andre kromosomer i genomet [89], og kendt for at regulere ekspressionen af ​​nærliggende gener. Over de følgende 60 år, transposoner, fejlagtigt omtalt tidligere som “junk-DNA”, er blevet bekræftet at fungere i mange dyrearter, herunder mennesker [90], selv indsættelsen af ​​et transposerbart element i det humane genom, der forårsager hæmofili A [91]. Retrotransposons (RNA transposoner) eller McClintock er “hoppe gener”, kan forklare opbevaring af flere menneskelige gener i disse hybride tumorer end kan forklares ved de 15 menneskelige kromosomer identificeret ved kromosom banding, og rejser spørgsmålet om, hvorvidt lignende begivenheder resulterer generelt med celle-celle-fusioner mellem tumor og normale stromaceller. Disse transposoner nu forstået at ændre genekspression og fremme genom evolution [92].