Endothelial progenitor cells of the bone marrow are not involved in the processes of tumor angiogenesis and are not necessary for the growth of malignant neoplasms.

Full Text

Формирование кровеносных сосудов в первичных или вторичных (метастазах) новообразованиях является ключевым условием опухолевой прогрессии. Прежде всего это связано с обеспечением опухолевых клеток необходимыми для жизнедеятельности веществами, поступление которых из окружающих опухоль нормальных тканей весьма ограничено. Действительно, бессосудистые новообразования, обнаруживаемые как у человека, так и у животных, как правило, не превышают 1-2 мм в диаметре и их дальнейший рост ассоциируется с индукцией ангиогенеза («ангиогенное переключение») [1].

В многочисленных исследованиях было показано, что опухолевые клетки могут секретировать значительные количества стимулирующих ангиогенез факторов роста, наибольшее значение из которых имеет сосудистый эндотелиальный фактор роста (vascular endolelial grows factor, VEGF) [2]. Секреция этих факторов злокачественными клетками может обеспечивать рост сосудов в опухоли путем ответвления из сосудов окружающих нормальных тканей. Кроме того, локальное и/или системное повышение концентрации VEGF может обусловливать миграцию в область опухолевого роста циркулирующих предшественников эндотелиоцитов (endothelial progenitor cells, EPCs) и формирование сосудов de novo внутри опухоли [1]. Какой из этих механизмов является ведущим По крайней мере, при использовании некоторых видов экспериментальных моделей злокачественных новообразований у мышей была показана ключевая роль EPCs в инициации «ангиогенного переключения» [3-5]. Эти пилотные экспериментальные исследования послужили поводом для появления многочисленных идей о разработке новых методов лечения злокачественных новообразований путем фармакологического подавления физиологических функций EPCs и/или выхода EPCs из костного мозга [2].

Однако, результаты исследования P. Salven и соавт. из академии биологии рака (Финляндия), посвященного изучению миграции VEGF-2R⁺ EPCs и их роли в ангиогенезе, позволяют усомниться в существовании какой-либо роли EPCs в опухолевом ангиогенезе у взрослых животных.

Путем трансплантации клеток костного мозга от трансгенных мышей летально облученным нормальным реципиентам авторы создали три группы химерных мышей. В первой и второй группах клетки костного мозга экспрессировали флюорохром-содержащие белки GFP или DsRed.Т3. В третьей группе химерных мышей в EPCs костного мозга экспрессировался ген b-галактозидазы LacZ, находящийся под контролем специфичных для EPCs промоторов (VEGF-R2 или Тie-1). После восстановления кроветворения у химерных мышей индуцировался ангиогенез путем подкожной инъекции аденовирусных векторов с геном VEGF или путем имплантации матригеля с VEGF. Опухолевый ангиогенез изучался при подкожной инъекции сингенных клеток меланомы В16 или при использовании в качестве реципиентов костного мозга мышей линии, характеризующейся высокой частотой спонтанного возникновения аденом (APCmin мыши). Чтобы исключить вероятные артефакты, связанные с облучением и трансплантацией костного мозга, авторы также исследовали опухолевый ангиогенез у мышей-парабионтов, которые были получены путем наложения перекрестных сосудистых анастомозов между трансгенными GFP⁺ и молодыми APCmin мышами.

Проводимые исследования (в том числе конфокальное сканирование и построение 3D ортогональных проекций, а также перфузионное окрашивание лектином), целью которых являлось выявление меченых клеток в местах введения аденовирусов, в матригеле или опухолях, проводилось на 14 сут. после инъекций, трансплантаций клеток меланомы, костного мозга или наложения анастомозов. Кроме того, во всех экспериментальных сериях отдельные исследования выполнялись на сроки от 7 сут. до 6 мес. Мобилизация EPCs из костного мозга оценивалась методом проточной цитофлюорометрии.

Ни в одной из экспериментальных серий не было обнаружено увеличения концентрации VEGF-R2⁺ EPCs в крови, даже несмотря на то, что период максимально быстрого роста меланомы B16 (примерно на 14 сут.) сопровождался повышением общего количества клеток гемопоэтического ряда в крови.

Исследование тканей, в которые инъецировался аденовирус, матригеля и опухолей показало во всех случаях наличие выраженного ангиогенеза, причем нормальные и опухолевые ткани, матригель были сильно инфильтрированы клетками гемопоэтического ряда, имеющих костномозговое происхождение. Тем не менее, детальный анализ показал, что все меченые клетки имели стромальную или периваскулярную локализацию. Ни в одном случае среди клеток, выстилающих сосуды, не было обнаружено колокализации маркера, свидетельствующего о костномозговом происхождении клетки, и маркеров EPCs (VEGF-R2) или зрелых клеток эндотелия (CD105, vWF и CD31). В свою очередь, при перфузионном окрашивании лектином не было выявлено меченых эндотелиоцитов, связывающих лектин.

Таким образом, несмотря на использование методов исследования с высокой разрешающей способностью, не была подтверждена сколько-нибудь заметная роль VEGF-R2⁺ EPCs в целом ряде экспериментальных моделей ангиогенеза, и, что особенно важно, в опухолевом ангиогенезе. Авторы заключают, что по аналогии с трансдифференцировкой ГСК, дифференцировка в клетки эндотелия не является типичной функцией нормальных EPCs костного мозга и является очень редким событием, если вообще происходит.

Схема получения химерных мышей, использованных в эксперименте. После облучения мышам дикого типа трансплантировались клетки костного мозга от трансгенных мышей. В зависимости от выбранного промотора (промоторы генов b-актина, VEGF-R2 или Tie-1) у химер маркеры экспрессировались во всех клетках костного мозга или только в EPCs

Полученные результаты напрямую противоречат данным предыдущих исследований, в которых была обнаружена ключевая роль VEGFR2⁺ EPCs в опухолевом ангиогенезе [3-5], а также в ангиогенезе, индуцированном инъекцией аденовирусов с геном VEGF [6] или имплантацией матригеля с VEGF [4]. Однако, следует отметить, что у настоящей работы есть несколько отличительных преимуществ. Во-первых, в каждой экспериментальной серии анализировалось большое количество животных (не менее 40). Во-вторых, во всех случаях в качестве сравнения использовались как отрицательные, так и положительные контроли. В-третьих, авторы использовали разные метки (GFP, DsRed.Т3 или галактозидазу), выбор которых не повлиял на конечные результаты. Это имеет принципиальное значение, так как ранее было показано, что, например, GFP может оказывать значительное влияние на экспрессию некоторых генов EPCs и, таким образом, нарушать их функцию [7]. В-четвертых, использовались разные экспериментальные модели - как с облучением, так и без. В-пятых, авторы не использовали экспериментальную систему с подавлением активности фактора транскрипции Id1 в клетках костного мозга, на основе которой была получена основная масса результатов о ключевой роли EPCs в опухолевом ангиогенезе [3, 4]. Слабым местом этих работ является недооценка роли клеток гемопоэтического ряда, которые также экспрессируют 1d1 [8]. Кроме того, определенный вес исследованию придает участие в качестве соавтора директора института биологии стволовых клеток и регенеративной медицины Стэнфордского университета профессора I.Weissman.

About the authors

V. S. Sergeev

Email: bozo.ilya@gmail.com

I. L. Plaksa

Author for correspondence.
Email: bozo.ilya@gmail.com

References

Supplementary files

Supplementary Files

Action

1. JATS XML

Download

2. Scheme for obtaining chimeric mice used in the experiment. After irradiation, wild-type mice were transplanted with bone marrow cells from transgenic mice. Depending on the promoter chosen (promoters of the b-actin, VEGF-R2, or Tie-1 genes), markers were expressed in chimeras in all bone marrow cells or only in EPCs.

Download (57KB)

Indexing metadata