Transformation of mesenchymal [stromal] progenitor cells of the bone marrow leads to the formation of Ewing's sarcoma

Full Text

Одним из самых актуальных вопросов регенеративной клеточной медицины является изучение возможности канцерогенеза из «взрослых» стволовых клеток [СК]. Гипотеза образования злокачественных клеток подразумевает 2 возможных механизма: 1) прямой - из нормальных стволовых клеток ткани и прогениторов; 2) из опухолевых клеток имеющих свойства стволовых - так называемых опухоль инициирующих клеток [стволовых клеток опухоли] [1, 2]. Большинство исследователей, однако, считает что стволовые клетки опухоли имеют своё происхождение из нормальных взрослых СК различных тканей [1-4]. Механизмы образования раковых СК и участие нормальных стволовых и прогениторных клеток в канцерогенезе активно изучаются и до настоящего времени остаются загадкой [1-4].

Образование сарком семейства Ewing’s [саркомы Юинга - СЮ] связывают с рядом хромосомных аномалий, основным сигналом к возникновению которых являются нарушения, вызванные образованием белка слияния EWS-FLI-1 - продукта мутантного гена FLI—1 [5]. В исследовании группы Nicolo Riggi была поставлена цель выявить, трансформация каких именно СК может приводить к возникновению СЮ.

Для этого костномозговые мезенхимальные прогениторные клетки [MPC: CD44⁺/Sca-1⁺/Thy-1⁺/CD117low/ CD13low/CD45 /CD11b /Flk-1 ], эмбриональные стволовые клетки [ESC] и спонтанно иммортализованные эмбриональные [STC] фибробласты мыши трансфецировались генетической конструкцией, содержащей мутантный ген FLI—1. Экспрессия белка EWS-FLI-1 проверялась в динамике через сутки после трансфекции и обнаруживалась во всех исследуемых клетках. На 14-й день экспрессия белка обнаруживалась лишь в мезенхимальных стромальных клетках [MPC] и сохранялась еще в течение нескольких недель.

Чтобы исследовать возможность образования опухоли, трансформированные MPC, ESC и клетки STC после 5 дней культивирования трансплантировали в иммунодефицитных [SCID] мышей. В результате было обнаружено, что только MPC[+EWS-FLI-1] могли давать начало СЮ. По мере развития опухоли фенотип клеток оставался постоянным [CD99 и NSE], а уровень экспрессии EWS-FLI-1 не менялся. Чтобы показать специфичность MPC к образованию СЮ, клетки были исследованы на способность образовывать другие виды опухолей. Для этого трансфецировали MPC рядом известных онкогенов, широко использующихся в модельных экспериментах в канцерогенезе [ErbB2, SYT-SSX-1 и ВсІ-2]. Однако, такая трансформация не приводила к формированию опухолей в мышах, и только при ВсІ-2 - индуцированном канцерогенезе опухоли появились лишь у 4 мышей из 12 через 4 месяца после трансплантации. Для подтверждения этих результатов опыты были повторены несколько раз. Авторами было показано, что основным механизмом образования саркомы Юинга является специфическая индукция белком EWS-FLI-1 экспрессии инсулин-подобного фактора роста [IGF] в мезенхимальных прогениторных клетках. Этот фактор и его рецептор играет важную роль в канцерогенезе СЮ [6].

Данное исследование представляет собой первую демонстрацию преобразования первичных мезенхимальных прогениторных клеток в саркому Юинга при индуцированном канцерогенезе. Интересно, что даже трансформация эмбриональных стволовых клеток in vitro не приводила к образованию опухолей у SCID-мышей.

Стволовые и прогениторные клетки взрослого организма является хорошими кандидатами для онкогенетической трансформации, поскольку для них достаточно небольшого числа мутаций. В данной работе одна мутации приводила к устойчивой злокачественной трансформации MPC. Результаты эксперимента подтверждают теорию канцерогенеза из взрослых стволовых клеток и впервые демонстрируют, что основным механизмом образования саркомы Юинга может быть IGF-индуцированная экспрессия в мезенхимальных [стромальных] клетках костного мозга.

About the authors

A. L. Pospelov

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

References

Supplementary files