Midkina białkowa, wydzielana przez czerniaka, tworzy niszę dla przerzutów • Wiaczesław Kalinin • Wiadomości naukowe na temat "pierwiastków" • Onkologia

Białko midkiny wydzielane przez czerniaka tworzy niszę dla przerzutów

Ryc. 1. Ogólny schemat sposobu, w jaki czerniak tworzy przerzuty w odległych węzłach chłonnych i narządach. W przeciwieństwie do wcześniej przyjętego punktu widzenia, proces ten nie obejmuje tworzenia naczyń limfatycznych w obrębie i wokół guza pierwotnego. Czynnik wzrostu komórek nabłonka (MDK) wytwarzany przez nowotwór jest wydzielany w postaci wolnej i w kompozycji egzosomów. Sięga do odległych przerzutowych węzłów chłonnych i narządów, w których później powstają przerzuty. Czy midkina krąży w limfie lub / i we krwi pozostaje nieznana. Midkine indukuje limfangiogenezę w tych miejscach, co pomaga przygotować je do pojawienia się komórek nowotworowych. Zdjęcie z popularnego streszczenia artykułu omawianego w artykuleNatura

Linia myszy laboratoryjnych została zaprojektowana do śledzenia tworzenia nowych naczyń limfatycznych w całym ciele. Wykazano, że czynnik wzrostu komórek midkinowych wydzielany przez czerniaka stymuluje ten proces i przygotowuje nisze do tworzenia przerzutów z dala od guza. Wyniki mogą pozwolić na opracowanie nowych markerów w celu określenia ryzyka przerzutów, a także nowych podejść do zapobiegania i leczenia przerzutów.

Rak jako przyczyna śmierci pewnie wychodzi na szczyt świata, aw wielu krajach rozwiniętych już zajął tę pozycję. Pierwotny rak nie jest tak niebezpieczny: często można go usunąć chirurgicznie. Komórki nowotworowe, które rozprzestrzeniają się w organizmie i mogą rozwinąć się w nowotwory wtórne (przerzuty), czasami nawet w narządach i tkankach, które są bardzo odległe od guza pierwotnego, są o wiele bardziej niebezpieczne. Prowadzone są aktywne badania mające na celu ustalenie ścieżki migracji komórek rakowych w ciele i blokowanie powstawania przerzutów. Problemy te nie zostały jeszcze rozwiązane, a każdy zauważalny krok w ich rozwiązywaniu jest bardzo ważny zarówno pod względem teoretycznej, jak i praktycznej onkologii.

Czerniak skóry jest częstą agresywną chorobą z bardzo wczesną kolonizacją węzłów chłonnych przez komórki nowotworowe, poprzedzoną aktywnym tworzeniem nowych naczyń limfatycznych (ang. Limfangiogenesis). Usunięcie guza pierwotnego i pobliskich węzłów chłonnych nie zawsze przedłuża życie pacjenta. Co więcej, podczas progresji czerniaka naczynia limfatyczne guza zapadają się i tracą swoją funkcję.Dlatego nie było jasne, czy limfangiogeneza wiąże się z przerzutami czerniaka, a jeśli tak, to w jaki sposób. Sugerowano, że białka wydzielane przez nowotwór i / lub jego zrąb są związane z tworzeniem nisz dla przerzutowych komórek czerniaka. Badanie roli limfangiogenezy w czerniaku i innych nowotworach złośliwych było utrudnione przez fakt, że nie było odpowiednich zwierząt doświadczalnych do wizualizacji odległych nisz przerzutowych.

Naukowcy pod kierownictwem Marii Soengas (María S. Soengas) z hiszpańskiego Narodowego Centrum Badań nad Rakiem, wraz z kolegami z kilku innych medycznych i naukowych instytucji w Hiszpanii i Stanach Zjednoczonych, skupili się na śledzeniu limfangiogenezy w całym ciele. Aby to zrobić, wykorzystali dobrze znaną właściwość receptora 3 dla czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego (VEGFR3). Jego ekspresja w komórkach naczyń limfatycznych jest zwykle silnie hamowana, ale jest silnie aktywowana w stanach patologicznych, zapaleniach i raku. Wykorzystując metody inżynierii genetycznej, autorzy skonstruowali linie modelowych myszy, w których gen fluorescencyjnego białka lucyferazy został poddany kontroli promotora. Vegfr3.

Za pomocą czujnika rejestrującego fluorescencję obserwowano wzrost naczyń limfatycznych w całej myszy po przeszczepieniu hodowanych komórek czerniaka pod skórą, w zależności od progresji przerzutów (ryc. 2).

Ryc. 2 Emisja lucyferazy po przeszczepieniu komórek czerniaka do myszy. Po lewej myszy są pokazane po transplantacji linii komórkowych czerniaka z mniejszym potencjałem przerzutów, po prawej – dużo. Liczby na zdjęciu – dni po implantacji. Czerwona kropka okrążał guzy pierwotne. Rysunek z omawianego artykułu w Natura

Okazało się, że wzrost naczyń w różnych częściach ciała oddalonych od miejsca przeszczepu zachodzi niezależnie od ich wzrostu wokół guza pierwotnego. Dlatego limfangiogeneza wokół guza pierwotnego nie determinuje przerzutowej kolonizacji komórek rakowych w innych narządach i tkankach. Ponadto poziom ekspresji w guzie naczyniowego śródbłonkowego czynnika wzrostu C (VEGFC), który wiąże się z VEGFR3 i aktywuje go, nie koreluje z tworzeniem odległych przerzutów. Oznacza to, że limfangiogeneza w odległych obszarach ciała nie jest związana z wytwarzaniem nowotworu VEGFC.

Wykazano już, że nowotwór indukuje tworzenie nisz w przypadku przerzutów w odległych narządach przed pojawieniem się komórek przerzutowych. Jeśli guz zostanie usunięty, przerzuty mogą nadal tworzyć się w tych niszach. Autorzy wykazali, że nawet jeszcze słabo rozwinięte nowotwory indukują ekspresję lucyferazy w węzłach chłonnych wątroby, śledziony i płuc. Po pewnym czasie powstały tam przerzuty. Usunięciu guza towarzyszyło znaczące obniżenie poziomu lucyferazy w miejscach przedmetastatycznych, ale później mogło ponownie wzrosnąć, a następnie powstały tam przerzuty (ryc. 3).

Ryc. 3 Ilościowa ocena emisji lucyferazy po przeszczepieniu myszy komórkami czerniaka i usunięciu guza pierwotnego (w niebieskich cyfrach Punkty są wskazane: 1 – wszczepienie guza, 2 – przed usunięciem guza pierwotnego, 3 – po usunięciu, 4 – po wykryciu przerzutów). Przedstawiono dane dotyczące przerzutów w węzłach chłonnych, płucach i skórze. Rysunek z omawianego artykułu w Natura

Dane te wskazują, że aktywacja dystalnej limfangiogenezy indukowanej przez komórki nowotworowe jest wskaźnikiem powstawania niszy przedmetastycznej.

Ponieważ okazało się, że VEGFC nie jest przyczyną odległej limfangiogenezy i powstawania przerzutów, autorzy badali inne czynniki wydzielane przez guzy, które mogłyby być związane z tymi procesami. Stosując chromatografię cieczową i spektrometrię masową, porównywali zestawy peptydów powstałe w wyniku cięcia białek wydzielanych przez hodowle komórek czerniaka o różnej zdolności do tworzenia przerzutów. Porównanie z katalogami "sygnatur peptydowych" wykazało, że najbardziej prawdopodobnym kandydatem do roli induktora limfangiogenezy jest midkina (MDK). To małe białko znane jest jako czynnik wzrostu komórek, w szczególności stymulujące wzrost naczyń krwionośnych, ale jego udział w limfangiogenezie nie był wcześniej znany.

Analiza immunohistologiczna wykazała, że ​​midkina jest aktywnie wytwarzana przez komórki czerniaka o wysokim potencjale przerzutów i bardzo słabo w komórkach o niskim potencjale (ryc. 4).

Ryc. 4 Od lewej do prawej Przedstawiono preparaty histologiczne komórek przeszczepionych myszom z czerniakiem o rosnącym potencjale przerzutów. Midkin jest widoczny w formie czerwone smugi i plamy. Rysunek z omawianego artykułu w Natura

Tłumienie ekspresji i wydzielanie midkiny za pomocą specjalnie wyselekcjonowanego RNA o strukturze spinki do włosów (shRNA) nie wpłynęło na ekspresję VEGFC lub VEGFD. Co więcej, nie wpłynęło to na wzrost naczyń krwionośnych w ksenoprzeszczepach (wywołanych przez komórki ludzkiego czerniaka). Ale formowanie w nich naczyń limfatycznych zostało stłumione. Najbardziej uderzającym efektem tłumienia midkiny jest ustanie luminescencji i powstawanie przerzutów w odległych węzłach chłonnych i narządach (ryc. 5). U myszy z obniżoną ekspresją midkiny, po usunięciu guza pierwotnego, przerzuty w ogóle nie powstawały. Jednocześnie zwiększona ekspresja midkiny, wywołana wprowadzeniem do komórek wektora lentiwirusowego niosącego kodowany gen midkiny, przekształciła komórki o słabym potencjale przerzutowania w aktywne przerzuty.

Ryc. 5 Po lewej: emisja lucyferazy (kolor wskazuje intensywność) po przeszczepieniu mysich komórek czerniaka. Zastosowanie specjalnych RNA typu "spinki do włosów", które wyłączają gen kodujący midkin, hamuje limfangiogenezę (pokazano wyniki zastosowania dwóch z pięciu stosowanych w pracy tego RNA). Rysunek z omawianego artykułu w Natura

Pożywka hodowlana komórek, które aktywnie uwalniają midkinę, stymulowała proliferację śródbłonka naczyń limfatycznych. W ciele myszy midkina gromadzi się w tworzących naczyń limfatycznych (ryc. 6). Doprowadziło to do aktywacji białka mTOR stymulującego proliferację w śródbłonku. Ponadto midkina nie tylko stymulowała limfangiogenezę, ale jako taka przyczyniła się do adhezji komórek nowotworowych w nowo powstałych naczyniach limfatycznych.

Ryc. 6 Midkin (zielony) gromadzi się w miejscach powstawania nowych naczyń limfatycznych i ich wejścia do węzłów chłonnych (patrz strzałki). Gwiazdki oznaczone komórki zrębowe. Naczynia limfatyczne kontrastują na czerwono. Rysunek z omawianego artykułu w Natura

W ten sposób przeprowadzone badania ujawniły mechanizmy, dzięki którym wydzielający się guz czerniaka pierwotnego śródmózgowia powoduje wzrost naczyń limfatycznych. To z kolei prowadzi do powstawania nisz przerzutowych za pomocą dotychczas nieznanych procesów.

Retrospektywne badanie łagodnych znamion i ludzkiego czerniaka wykazało również związek ekspresji midkiny z klinicznym obrazem choroby.Dla pacjentów operowanych z wysokim stężeniem midkiny w węzłach chłonnych wolnych od komórek nowotworowych, prognozy dotyczące długości życia bez nawrotów były istotnie gorsze niż u pacjentów z niskim stężeniem midkiny.

Wyniki omawianej pracy mają ogromne znaczenie zarówno dla teoretycznej, jak i praktycznej onkologii. Ale wiele ważnych pytań pozostało bez odpowiedzi. Jakie ścieżki przez krew i / lub naczynia krwionośne midkina dostaje się do odległych części ciała? Który z receptorów limfatycznych naczyniowych komórek śródbłonka jest związany z limfangiogenezą? W jakim stopniu wyniki uzyskane w przypadku czerniaka mogą być przenoszone na inne nowotwory?

Z praktycznego punktu widzenia midkina i limfangiogeneza mogą służyć jako dobre molekularne i funkcjonalne markery ryzyka przerzutów. Limfangiogeneza i jej czynniki napędowe (midkina, mTOR i inne) mogą być celem dla nowych metod i sposobów zapobiegania przerzutom.

Źródła:
1) D. Olmeda i in. Obrazowanie nicieni limfatycznych w całym ciele identyfikuje pre-przerzutowe role midkiny // Natura. 2017. V. 546. s. 676-680.
2) A. Hoshino, D. Lyden. Przerzuty: Objazdy limfatyczne na raka // Natura. 2017. V. 546. P. 609-610. (Popularne streszczenie artykułu, którego dotyczy dyskusja.)

Wiaczesław Kalinin


Like this post? Please share to your friends:

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: