Ммск опухолевой стромы инициируют процесс метастазирования

I I I I I I

I I I

Новости клеточных технологий

ММСК опухолевой стромы инициируют процесс метастазирования

Причины приобретения опухолевыми клетками так на зываемого метастатического фенотипа (т.е. экспрессии белков, отвечающих за миграцию злокачественных клеток), позволяющего им покидать первичную опухоль и мигриро вать в удалённые участки организма, являются объектом пристального внимания современных исследований. Часть работ, проведённых в этой области, указывает на то, что подоб ный фенотип является следствием изменений, происходящих непосредственно в опухолевых клетках. Другая точка зре ния состоит в том, что метастатический фенотип является ответом на паракринные сигналы, получаемые опухолевы ми клетками от клеток опухолевой стромы [1], но эта гипо теза до настоящего момента оставалась неподтверждённой экспериментально. В частности, это связано с тем, что в опухолевой строме присутствуют клетки различных типов, и сложно выделить ключевые паракринные факторы, уча ствующие в передаче сигналов между стромальными и собственно опухолевыми клетками. Однако известно, что мезенхимальные стромальные клетки костного мозга (ММСК) активно мигрируют в зону первичной опухоли и при сутствуют в её строме [2].

В октябре 2007 года в on line версии журнала Nature была опубликована работа группы А.Е. Kamoub и соавт. Ис следователи предположили, что основную роль в процессе метастазирования могут иметь именно ММСК. Несмотря на то, что основная ниша ММСК - костный мозг, эти клетки присутствуют в строме многих тканей, представляя собой резервную популяцию стволовых клеток [3]. Они участвуют в регенерации и ремоделировании тканей при повреждениях и хроническом воспалении. ММСК способны к миграции и хоумингу в зоны воспаления, продукции широкого спектра цитокинов и хемокинов, Кроме того, было показано их участие в формировании фиброзных рубцов на месте повреждения [4]. Следует отметить, что перечисленные процессы характер ны для карцином молочной железы, сопровождающихся десмопластической реакцией, в ходе которой стромальные клетки продуцируют как про, так и антитуморогенные фак торы. Авторы работы сравнивают опухоль с «раной, которая никогда не заживает», поскольку в ней присутствуют посто янно повышенные концентрации ростовых факторов, цито кинов и матриксных протеиназ. Часть стромальных клеток опухоли представляют собой колониеобразующие единицы, что характерно для ММСК [5]. Для выяснения взаимодей ствий ММСК и опухолевых клеток исследователи использо вали четыре линии опухолевых клеток карциномы молочной железы человека (MCF7/Ras, MDAMB231, MDAMB435 и HMLER), меченные зелёным флуоресцентным белком (GFP). Клетки каждой линии совместно с ММСК человека были подкожно введены иммунодефицитным мышам. ММСК человека были выделены из аспиратов костного мозга бед ренных костей. В контрольных опытах использовались опухо левые клетки без ММСК. Была оценена кинетика формиро вания опухолей, а также степень их метастазирования. Было показано, что ММСК практически не влияют на кинетику образования опухоли, но существенно усиливают процесс её метастазирования, приводя к образованию вторичных очагов опухолевого роста в лёгких. Количество метастазов в сравнении с контрольными опытами было увеличено в два, три, четыре и семь раз в зависимости от использовавшейся опухолевой клеточной линии.

Для дальнейшей работы была выбрана линия MDA MB 231, так как для данной линии усиление метастазирования было максимальным. Было показано, что инъекция совмес тно с опухолевыми клетками фибробластов не приводила к такому эффекту и никак не влияла на образование мета стазов. При введении ММСК отдельно от опухолевых клеток (подкожное введение в контрлатеральную область или в об ласть, близкую к месту введения опухолевых клеток) усиления метастазирования также не наблюдалось. Это указывает на то, что для влияния на опухолевые клетки ММСК должны на ходиться от них в непосредственной близости. В связи с этим возникает вопрос, влияют ли ММСК на опухолевые клетки, изначально способные к метастазированию, или же способ ствуют приобретению метастатического фенотипа клетками, не способными к метастазированию. Для определения этого исследователи выделили опухолевые клетки из индуцирован ной опухоли, очистили культуру от ММСК и ввели опухолевые клетки тем же животным повторно. Обнаружилось, ЧТО ВТО рично образованные опухоли не образуют метастазов. Таким образом, способность к метастазированию оказалась обра тимой и проявлялась у клеток опухоли только в присутствии ММСК. ММСК приводили к приобретению метастатического фенотипа клетками, в норме не способными к метастазиро ванию. Сами ММСК не мигрировали вместе с опухолевыми клетками, оставаясь в строме опухоли. Это было показано методом внесения двойной флуоресцентной метки.

In vitro был проведён анализ паракринных факторов, сек ретируемых ММСК. В кондиционированной среде после культивирования смешанных культур ММСК с клетками ли нии MDA MB 231 был в шестьдесят раз повышен уровень цитокина CCL5 (RANTES) по сравнению с чистыми культу рами MDAMB231 и ММСК. Повышение концентрации CCL5 было пропорционально количеству ММСК, присут ствовавшему в сокультуре, и было показано, что данный фактор продуцируется именно ММСК. Ингибирование его экспрессии в ММСК приводило к тому, что ММСК теряли спо собность усиливать метастазирование опухоли. Было также показано, что опухолевые клетки экспрессируют рецептор CCL5 - CCR5. Опухолевые клетки, трансфецированные ге ном CCL5, обладали повышенной способностью к миграции и не требовали для метастазирования присутствия ММСК.

Таким образом, на основании весьма тщательно прове дённых экспериментов и анализа данных, авторы сделали несколько существенных выводов. ММСК способствуют метастазированию опухолевых клеток, не влияя на их проли ферацию и выживаемость. Опухолевые клетки стимулируют продукцию в ММСКхемокина CCL5, который, взаимодействуя со своим рецептором CCR5 на мембране опухолевых кле ток, приводит к их метастазированию. То есть создаётся си стема с положительной обратной связью, в которой ключе вую роль играет взаимодействие CCL5 CCR5. Способность клеток опухоли к метастазированию является обратимой. Обладают ли способностью индуцировать метастатический фенотип другие стромальные клетки помимо ММСК, оста ётся невыясненным. Однако на данный момент можно заклю чить, что определение метастатического потенциала опухоли может оказаться неэффективным в связи с тем, что за ме тастазирование ответственны факторы, продуцируемые опухолевой стромой и традиционно не связываемые с про цессом метастазирования.

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, 1У< 4, 2007

ИМИ!

Новости клеточных технологий

ЛИТЕРАТУРА:

1. Bissell М., Radisky D. Putting tumors in context. Nature Rev. Cancer 2001; 1: 46 54.

2. Hall B., Andreeff М., Marini F. The participation of mesenchymal stem cells in tumor stroma formation and their application as targeted gene delivery vehicles. Handb. Exp. Pharmacol. 2007; 180: 263 83.

3. Young H. Clonogenic analysis reveals reserve stem cells in postnatal mammals: pluripotent mesenchymal stem cells. Anat. Rec. 2001; 263: 35060.

4. Fox J., Chamberlain G., Ashton B., Middleton J. Recent advances into the understanding of mesenchymal stem cell trafficking. Br. J. Haematol. 2007; 137: 491 502.

5. Pittenger M. Multilineage potential of adult human mesenchymal stem cells. Science 1999; 284: 143 7.

Подготовила А,С, Григорян По материалам: Karnoub А„ Dash А„ Vo A. et al. Mesenchymal stem cells within tumour stroma promote breast cancer metastasis. Nature 2007; 449: 557-65

Хемокины, экспрессируемые мультипотентными мезенхимальными стромальными клетками, в терапии острой печёночной недостаточности

Острая печёночная недостаточность - заболевание, ха растеризующееся быстро развивающимися нарушениями синтетических функций печени, часто сочетающееся с сис темной воспалительной реакцией. Его терапия связана с множеством проблем, так как болезнь быстро приводит к развитию у пациентов энцефалопатии, сепсиса, почечной недостаточности, кровотечений в желудочно кишечном тракте, общих метаболических нарушений. Клинические ис пытания, в которых тестировалась эффективность примене ния биосинтетической печени перед трансплантацией печени в случае быстро развивающейся острой печёночной недо статочности, показали, что, несмотря на многообещающие результаты этого метода, его использование не всегда воз можно. В основном это связано с отсутствием постоян ного источника функционально стабильных гепатоцитов

[1], а также с воспалительной реакцией, развивающейся в тканях печени.

Мезенхимальные стромальные клетки костного мозга (ММСК) играют ключевую роль в поддержании гемопоэза

[2], а также обладают иммуномодулирующими функциями

[3]. Исследователи из группы В. Parekkadan предположили, что паракринные функции ММСК могут оказать суще ственный терапевтический эффект при острой печёночной недостаточности в случае, когда потеря большой массы клеток паренхимы сочетается с системной воспалительной реакцией. В опытах на животных было продемонстрирова но, что внутривенное введение лизатов ксеногенных ММСК увеличивает выживаемость мышей с острой печёночной недостаточностью.

Гистологические исследования печени таких животных показали, что после терапии снижается степень инфиль трации печёночной паренхимы лейкоцитами, а также восстанавливается структура желчевыводящих протоков. В дополнение к этому авторы выяснили, что экстракт ММСК приводит к миграции лейкоцитов из повреждённого органа в кровеносное русло, а также провели анализ секретируе мых ММСК молекул.

В эксперименте использовались крысы линии Sprague Dawley, которым был инъецирован гепатотоксин, D галак тозамин (Gal N) (4). Это приводило к обширному некрозу ткани и последующей лейкоцитарной инфильтрации пе чени, в результате чего в зоне повреждения значительно возрастала концентрация провоспалительных факторов.

В течение 72 часов после инфузии в периферическую вену 2x106 ксеногенных ММСК не было отмечено значительных улучшений в состоянии животных. Авторы связывают это с иммунным отторжением ксеногенных клеток. Также отсут ствие эффекта может быть связано с тем, что ММСК не дос тигали тканей органа мишени. В то же время внутривенное введение лизатов тех же клеток приводило к значительному (до 50%) повышению выживаемости животных. В качестве контроля использовались физиологический раствор и ли заты фибробластов.

Авторы предположили, что введение лизатов ММСК при водит к тому, что лейкоциты мигрируют из зоны инфильт рации обратно в кровоток. Чтобы проверить эту гипотезу, исследователи ввели радиоактивно меченные лейкоциты крысам, получившим инъекции 0а1 N. а затем провели те рапию лизатами ММСК. После введения лизатов интенсив ность радиоактивной метки в печени постепенно снижалась. Авторы считают, что основная роль в этом процессе при надлежит многочисленным хемокинам, экспрессируемым ММСК. Было продемонстрировано, что терапевтическим эффектом обладает фракция лизата, связывающая гепарин сульфат, который является лигандом большинства хемоки нов. Эта фракция составляла до 30% объёма лизата.

Анализ протеома ММСК показал, что они экспрессиру ют большое число молекул, ответственных за иммуносупрес сию и за регенерацию печени, однако авторы не указывают, каких именно. Исследователи планируют продолжить дан ную работу и определить, какие из хемокинов играют ключе вую роль в восстановлении печени при острой печёночной недостаточности. Также следует отметить тот факт, что к гепарин сульфат связывающей фракции могут относить ся не только различные хемокины, но и такие факторы, как НОР (фактор роста гепатоцитов). Исследователи считают, что использование метаболических функций ММСК может послужить началом нового этапа в иммунотерапии заболе ваний печени. Однако в представленной работе недостаточ но данных для такого вывода - например, не указан спектр экспрессируемых ММСК белков, не проведено сравнение полученных данных с данными других авторов. Возможность использования этого подхода в лечении рассмотренной и других типов патологий, включающих воспалительный и аутоиммунный компонент, остаётся вопросом для дальней ших исследований.

Клеточная трансплантология и тканевая инженерия Том II, 1У< 4, 2007