Isolation and characterization of melanoma stem cells

Full Text

Согласно теории канцерогенеза неопластические клетки, дающие начало опухолям, образуются из «взрослых» стволовых клеток или незрелых предшественников в результате нарушения в них генетических программ, обеспечивающих нормальное обновление тканей [7]. Предполагается, что в долгоживущих стволовых клетках первичные онкогенные события резко увеличивают вероятность инициации новых раундов репликации ДНК и деления клеток, тогда как трансформация интенсивно пролиферирующих, но короткоживущих [«амплифицирующих»] и других незрелых клеток обеспечивается, главным образом, приобретением ими способности неограниченно долго давать подобных себе потомки. При обоих этих сценариях возникает пул постоянно пролиферирующих бессмертных клеток - так называемых «стволовых клеток опухоли» [опухоль -инициирующих клеток], в которых накапливаются дополнительные генетические изменения, детерминирующие дальнейшую опухолевую прогрессию [1].

В данный момент общепризнанным является тот факт, что именно эпидермальные меланоциты [клетки эктодермального происхождения], являются источником как доброкачественных, так и злокачественных новообразований [2]. Втаком случае, в процессе развития меланомы, зрелые, но мутировавшие меланоциты претерпевают несколько стадий дедифференцировки [от доброкачественного невуса - к стадии метастазирующей меланомы] [3]. Альтернативная теория было предложена в Cramer S.F. 1984 году. Она учитывала возможную роль незрелых предшественников меланоцитов в этом процессе [4]. Впоследствии стало известно о присутствии незрелых меланоцитов в человеческой коже [5] и о существовании стволовых клеток в волосяных фолликулах млекопитающих [6]. Принимая во внимание растущий интерес к работам, учитывающим роль стволовых клеток к канцерогенезе [7, 8], исследователи решили более детально изучить различные клеточные популяции, выделенные из человеческой меланомы.

Целью работы James М.Grichnik было выявление таких клеток-предшественников в меланоме, а также изучение в них свойств, характерных для «нормальных» стволовых клеток. В процессе исследования было изучено 3 метастазирующих меланомных линии. Для выделения клеток-предшественников было использовано их свойство исключать ядерный краситель Hoechst 33342.

Существует мнение, что если мутация произошла в терминально дифференцированном меланоците, мутантная форма приобретет способность к более агрессивному клональному росту, а популяция будет гомогенна. Авторы выдвигают гипотезу о том, что мутация происходит именно в клетке-предшественнике, а не в терминально дифференцированном меланоците. При этом мутантная клетка- предшественник «будет пытаться» продолжить свой путь дифференцировки до тех пор, пока в ней не накопится достаточное количество генетических поломок для включения механизмов гибели.

Гипотеза находит свое подтверждение в результатах экспериментов, описанных в работе. Выбранные в качестве объектов 3 меланомные линии были способны стабильно поддерживать морфологическую гетерогенность в культуре - они представляли собой мелкие овальные, веретеновидные, плоские полигональные, и крупные дендритные [отростчатые] формы. Такая морфологическая гетерогенность сохранялась и после получения клонов от одной клетки. Это поддерживает идею о том, что в культуре меланомы присутствуют несколько форм мутировавших клеток, находящихся на разных стадиях «меланоцитарного дифферона». Мелкие клетки, исключающие ядерный краситель, давали начало большим клеточные формам с отростками и имели преимущество при экспансии в культуре. Именно такие крупные, отростчатые клеточные формы авторы называют терминально дифференцированными. Такие клетки выживали в культуре длительное время, но не пролиферировали, а пролиферативная активность сохранялась лишь у мелких клеток.

Гипотеза о существовании субпопуляции стволовых клеток в меланоме нашла подтверждение в работе другой группы, опубликованной в журнале Cancer Research. Авторы характеризуют такие клетки, какнеприкрепляющиеся к пластику и образующие сферы в процессе культивирования. После клонирования такие клетки из меланомы поддерживали свойства «стволовости». Они были способны к самообновлению и множественной дифференцировке в адипоциты, хондроциты, остеобласты, меланоциты. Адгезивная фракция, полученная из меланомы, представляет собой, как считают авторы, стадию прогрессии опухоли, демонстрирует веретеновидный и/или эпителиоидный морфо-фенотип и является более дифференцированной. На принадлежность этих СК к опухоли может также указывать экспрессия МСАМ [молекулы адгезии] и Р₃-интегрина, которые участвуют в инвазии и метастазировании. При трансплантации клетки сфероидов были более туморогенны, чем клетки адгезивной фракции.

Популяция, выделенная из меланомы и способная к формированию сфер охарактеризована впервые. Однако известно, что способность формировать сфероидные колонии в культуре характеризует стволовые клетки из различных нормальных и опухолевых тканей [10, 11]. Клетки сфер, имеющие характеристики СК, были способны дифференцироваться в ткани мезенхимальной линии и в меланоциты возможно потому, что они имеют общий источник происхождения в эмбриогенезе нервный гребень [12]. На это могут указывать и работы по нейрональной дифференцировке клеток меланомы, однако в них не упоминалось о формировании сфероидных колоний [13, 14].

CD2O - антиген, характеризующий агрессивную меланому. Стволовые клетки меланомы были обнаружены как в CD2O⁺, таки вС020 субпопуляциях всех линий. Однако клетки CD2O фракции проявляли меньшую способность к мезенхимальным линиям дифференцировки. Авторы предлагают рассматривать моноклональные антитела к CD2O как потенциальный способ лечения меланом различных стадий.

Таким образом, двумя независимыми исследовательскими группами были выделены и охарактеризованы стволовые клетки меланомы. Эти данные поддерживают гипотезу развития меланомы из мутировавших опухоль-инициирующих клеток, обладающих свойствами стволовых. Поскольку такие клетки-предшественники опухоли способны давать начало нескольким линиям дифференцировки, значит культура такой злокачественной линии должна быть гетерогенна. Предложенная теория также предполагает, что доброкачественный невус и злокачественная меланома происходят от одной мутировавшей СК. В подтверждение гипотезы присутствия в меланоме инициирующих клеток стоит упомянуть работу группы Hochedlinger по репрограммированию ядер меланомных клеток после их переноса в овоцит. Клетки эмбрионов давали начало линиям человеческих эмбриональных стволовых клеток и дифференцировались в меланоциты, лимфоциты и фибробласты [9].

Стоит отметить, что в двух рассматриваемых работах исследовались различные меланомные линии. Более детальная характеристика и выявление особенностей СК меланомы с помощью более точных методов остается будущей задачей. При изучении генотипа или/и фенотипа таких клеток возможна разработка более селективных методов терапии этого заболевания.

About the authors

V. S. Melikhova

Author for correspondence.
Email: redaktor@celltranspl.ru
Russian Federation

References

Supplementary files