CC BY
51
особенности взаимодействия
между гемопоэтическими стволовыми и опухолевыми клетками различных линий in vitro
Е.В. Милькина 12, П.В. Мищенко 12, С.В. Зайцев 1, И.С. Брюховецкий12, И.В. Дюйзен 12, А.С. Брюховецкий 1, Ю.С. Хотимченко 12
1 Школа биомедицины Дальневосточного федерального университета, Владивосток, Россия
2 Институт биологии моря им. А.В. Жирмунского ДВО РАН, Владивосток, Россия
Features of interaction between hematopoietic stem and tumor cells of different lines in vitro
E.V. Milkina 12, P.V. Mischenko 12, S.V. Zaytsev1,1.S Bryukhovetskiy12,1.V. Dyuyzen 12, A.S. Bryukhovetskiy1, Y.S. Khotimchenko 1■2
1 School of Biomedicine of the Far Eastern Federal University, Vladivostok, Russia
2 A.V. Zhirmunski Institute of Marine Biology, Far Eastern Branch of the RAS, Vladivostok, Russia
Одним из перспективных направлений улучшения результатов лечения опухолей головного мозга является использование гемопоэтических стволовых клеток (ГСК). Цель настоящей работы — изучить особенности взаимодействия между стволовыми и опухолевыми клетками различных линий in vitro. Материалом для исследования стали гемопоэтические CD34+- ГСК человека и клетки глиобла-стомы линии U87, рака легких (A549), молочной железы человека (MCF-7). Использованы методы культивирования клеток, высокоэффективной роботизированной количественной микроскопии, конфокальной лазерной флуоресцентной микроскопии, проточной цитофлуориметрии. Показано, что миграционная активность ГСК в присутствии клеток глиобластомы выше, чем в присутствии клеток рака легкого и молочной железы. Высокая миграционная активность ГСК сочетается со способностью адгезироваться к опухолевым клеткам. В ходе межклеточного взаимодействия наблюдается перенос флуоресцентной метки из клеток глиобластомы в ГСК, либо из ГСК в клетки рака легкого. Поскольку использованные для маркирования клеток флуоресцентные красители неразрывно связываются с белками цитоплазмы в процессе окраски, мы предполагаем, что данный феномен представляет собой один из механизмов рекрутирования нормальных стволовых клеток в неопластический процесс, что необходимо учесть при разработке новых способов противоопухолевой клеточной терапии.
Ключевые слова: стволовые клетки, мультиформная глиобластома, опухоли головного мозга, опухолевые стволовые клетки, инвазивный рост, межклеточное взаимодействие, горизонтальная передача информации.
введение
Эффективность существующих методов лечения опухолей головного мозга остается низкой. Медиана выживаемости больных с мультиформной гли-областомой (МГБ), наиболее распространенной первичной опухолью центральной нервной системы, составляет 12 мес. [1]. Выживаемость больных с метастатическими опухолями мозга после операции с последующей лучевой терапией — 6—16 мес., а после химиотерапии — 8—12 мес. [2]. По мнению Международного общества невропатологии (ISN, Haarlem Consensus, 2014), одна из основных причин высокой летальности таких больных заключается в использовании устаревших лекарственных препаратов и технологий [3].
Появление противоопухолевых персонализированных биопрепаратов на основе стволовых клеток человека стало принципиально важным шагом в решении этой проблемы. Доказано, что тканеспе-цифические стволовые клетки после внутривенного
e-mail: lotlorien27@gmail.com
One of the promising directions of the brain tumors treatment connected using hematopoietic stem cells (HSC). The aim of this work: to study the features of the interaction between the human stem and tumor cells of different lines. The materials for the study were CD 34+-HSCs, U87 glioblastoma, lung cancer (A549), breast cancer (MCF-7). We used cell culture methods, the robotic monitoring of cell-cell interactions, confocal laser microscopy, flow cytometry. It was shown that the mobility of HSCs to glioblastoma cells was higher than to cells of lung and breast cancer. The high mobility of HSCs combined with the ability to adhere to tumor cells and to share with them the contents of the cytoplasm. A direction of transport cytoplasm was depended from the tumor cell types and is a feature of the process. We believe that the described phenomenon can be one of the mechanisms of invasive growth and also indicates a high antitumor potential of HSCs.
Keywords: stem cells, glioblastoma multiforme, the brain tumor, tumor stem cells, invasive growth, intercellular communication, horizontal transmission of information.
введения в организм животного с перевитой опухолью мозга обладают способностью мигрировать в опухолевую ткань, накапливаться в ней и взаимодействовать с неопластическими клетками [4]. Этот феномен открывает перспективы создания методов воздействия на опухолевые стволовые клетки (ОСК), которые обуславливают терапевтическую резистентность злокачественных опухолей центральной нервной системы.
Теоретически, трансплантированная клетка, достигая опухоли и взаимодействуя с ОСК, способна продуцировать лиганды, воздействующие на сигнальные пути, связанные с механизмами метастазирования и инвазии, что может существенно улучшить результаты лечения этой категории больных. Однако это только один из сценариев взаимодействий, возможных между стволовыми и опухолевыми клетками.
В серии экспериментов по со-культивированию клеток глиомы С6 и гемопоэтических стволовых клеток (ГСК) мы обратили внимание, что в процессе их
64
оригинальные исследования
взаимодействия происходит перенос части цитоплаз-матического содержимого из ГСК в клетки глиомы. Этот феномен сопровождается продолжительным угнетением жизнедеятельности опухолевых клеток и коррелирует с количеством ГСК, что свидетельствует о высоком противоопухолевом потенциале стволовых клеток, который может быть значительно усилен путем их эпигенетической модификации [5]. Однако мы предположили, что биологическое значение этого феномена может быть намного шире. Нельзя исключить, что при взаимодействии стволовых и опухолевых клеток различных типов возможен не только перенос компонентов цитоплазмы в опухолевые клетки, но и обратный процесс, значение которого в процессах инвазивного роста и метаста-зирования опухолей еще предстоит установить.
Цель работы — определить особенности взаимодействия ГСК человека с клетками злокачественных опухолей различных типов in vitro.
Материал и методы
Дизайн исследования
Эксперимент включал следующие этапы: первый этап — оценка миграционной активности ГСК человека в присутствии клеток злокачественных опухолей; второй этап — определение способности стволовых клеток адгезироваться к опухолевым клетками; третий этап — оценка реализуемости переноса флуоресцентной метки между стволовыми и опухолевыми клетками.
На первом этапе в культуральную вставку вносили 3х104 опухолевых клеток, окрашенных маркером CMTPX, а в лунки высаживали 6х104 ГСК, окрашенных маркером CFDA. В контроле: ГСК также вносили в лунки, но вставки содержали только культуральную среду. На втором этапе со-культивировали 2,5х104 опухолевых клеток, окрашенных красным трейсе-ром CMTPX, с 2,5х104 ГСК, окрашенных зеленым трейсером CFDA, в соотношении 1:1. На третьем — со-культивировали 104 клеток глиобластомы U87, окрашенных CMTPX, с аналогичными клетками глиобластомы U87, окрашенными CFDA. Продолжительность эксперимента составляли 96 ч. на каждом этапе.
Клеточные линии
В работе использованы клеточные линии опухолей человека: глиобластома U87 (ATCC®, HTB-14, США), рак легкого А549 (ATCC®, CCL-185, США), рак молочной железы MCF-7 (ATCC®, HTB-22, США); фибробласты человека (ATCC®, PCS-420-013, США) и CD34+- ГСК (ATCC®, PCS-800-012™, США). Протокол исследования был одобрен Этическим комитетом Школы биомедицины ДВФУ (Протокол № 2 от 02.02.2016).
Окраска клеток флуоресцентными красителями
Опухолевые клетки линий А549, MCF-7, U87 и фибробласты были окрашены витальным красителем CellTracker™ Red CMTPX Dye (маркер CMTPX, C34552, Molecular Probes, США, возбуждение/эмиссия (нм): 577/602 — красный, условия окрашивания: 15 мкМ в DMEM, 25 мин., 37°С). ГСК были окрашены Vybrant® CFDA SE (маркер CFDA, V12883, Molecular Probes, США, возбуждение/эмиссия (нм): 492/517 — зеленый, условия окрашивания: 25 мкМ
в PBS, 25 мин., 37°С). Окраска клеток выполнена в соответствии с указаниями фирмы-производителя.
Флуоресценцию анализировали на конфокальном лазерном микроскопе CarlZeiss LSM 710 (Германия) с применением стандартных наборов фильтров.
Анализ спектра флуоресценции, проводили с помощью аналитического инструмента «гистограмма разложения цветов» (Olympus, Япония).
Культивирование клеток
Клетки размораживали в течение 3 мин. при температуре 37°C, культивировали в СО2-инкубаторе (37°C, 5% CO2) в автоматизированном режиме в системе CelllQ (CMTechnologies, Великобритания) в среде DMEM, содержащей 10% FBS, 10,000 уд. ед/мл пенициллин/стрептомицина, 25 мкг/мл фунгизо-на (Gibco®, США). Для изучения процессов миграции использовали 24-луночные планшеты с предустановленными культуральными вставками с 0 пор 8 мкм (SPL LifeSciences, Корея).
Проточная цитофлуориметрия
Цитометрическое исследование проведено с применением проточного цитофлуориметра BD Accuri® C6 (США). Для каждого из образцов анализировали не менее 10 000 одиночных клеток. Чтобы отличить одиночные клетки от агрегатов и в последующем исключить агрегаты из анализа, использовали сочетания сигналов по прямому (величина, пропорциональная размеру клеток) и боковому (величина, характеризующая структуру клеток) светорассеянию — интенсивность пикового сигнала, против интенсивности интегральных сигналов по FSC или SSC. Анализ полученных результатов проводили при помощи программного обеспечения Kaluza (Beckman Coulter, США).
Конфокальная лазерная микроскопия
Визуализацию процесса в режиме реального времени проводили на системе глубокого оптического имиджинга биоматериалов FluoView FV 1200MPE (Olympus, Япония).
Статистический анализ
Полученные данные подвергали обработке с использованием пакета Graph Pad Prism 4.00. Результаты представлены как среднее (M) ± стандартная ошибка среднего значения (m). За уровень статистической значимости различий принимали p = 0,05.
Результаты
Результаты сравнительного анализа миграционной активности клеток в смешанных культурах представлены на рис. 1. Через 96 ч. после начала эксперимента минимальное число мигрировавших ГСК было зарегистрировано во вставках с клетками рака легкого (A549) и молочной железы (MCF-7). Наибольшее количество стволовых клеток мигрировало во вставки, содержащие культуру клеток глиобластомы U87 (12,1 ±3,1 х103). В контроле наблюдалось незначительное движение ГСК в пустую вставку (0,21 ±0,022х103) (рис. 1).
Высокая миграционная активность ГСК в присутствии клеток глиобластомы линии U87 сочеталась с выраженной способностью адгезироваться к клеткам именно этого типа. При со-культивировании ГСК с клетками других типов признаки адгезии были
выявлены только через 24 ч. с момента начала наблюдения. При этом спустя 48 ч. адгезия ГСК к клеткам рака легких и молочной железы была выражена в существенно меньшей степени, чем через 6 ч. культивирования с клетками глиобластомы. Следует отметить, что в со-культуре ГСК с фибробластами признаки адгезии через 48 ч. отсутствовали.
Была зарегистрирована высокая мобильность клеток глиобластомы in vitro. На снимках, выполненных через 20, 23, 26, 29 и 48 ч. после начала эксперимента видно, что клетки глиобластомы активно передвигались по дну планшета и как бы «собирали» на себя ГСК. Через 48 ч. эксперимента клетки глиобластомы практически полностью были «облеплены» ГСК (рис. 2А—Г).
Важно отметить, что со временем в спектре свечения ГСК, адгезировавшихся к поверхности клеток глиобластомы, начинали преобладать желтые тона. Отчасти это явление может быть связано с пересечением спектров флуоресцентного сигнала, отраженного от окрашенных красителем CMTPXRed (X = 546 nm) опухолевых клеток и распластавшихся по их поверхности ГСК, окрашенных красителем SFDA (X = 488 nm).
Рис. 1. Число гемопоэтических стволовых клеток во вставках с опухолевыми клетками к концу эксперимента;
* — различия статистически значимы, p<0,01
Рис. 2. Со-культура клеток 1187 глиобластомы с ГСК в разные сроки инкубирования: А — 23 ч.; Б — 26 ч.; В — 29 ч.; Г — 48 ч. Опухолевые клетки окрашены красным, ГСК — зеленым. Стрелкой показана клетка глиобластомы, двигающаяся в поле зрения, с адгезированными к ее поверхности ГСК. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия. Ув. х400
Однако анализ спектра флуоресценции, отраженного от ГСК, прикрепившихся к поверхности клетки глиобластомы, с помощью аналитического инструмента «гистограмма разложения цветов» свидетельствует об увеличении в спектре флуоресценции ГСК количества оранжево-желтых оттенков к 48 ч. наблюдений (23 ч. — 0,29%, 48 ч. — 1,97%), что может быть связано с присутствием в них красителя CMTPX Red, привнесенного из клеток глиобластомы.
В других со-культурах клетки рака легкого и молочной железы, к которым прикреплялись ГСК, через 48 ч. отвечали флуоресцентным сигналом на стимуляцию лазером с X = 488 ¿им (зеленый), что означало присутствие в них привнесенной флуоресцентной
метки (рис. 3). Этот феномен был особенно заметен в лунках, содержащих ГСК с клетками рака легкого. В поле зрения микроскопа клетки линии А-549 визуализировались в виде СМТРХ-позитивных элементов различной формы и величины с округлыми крупными ядрами. Наличие в их цитоплазме СГйА-позитивных флуоресцентных включений свидетельствовало о переносе красителя из ГСК. В ходе эксперимента мы визуализировали клетку рака легкого с включениями различной формы, флуоресцирующими в спектре СРйА (рис. 4А). Данный феномен достигал максимума к 72 ч., к этому времени клетки рака молочной железы и глиобластомы тоже накапливали привнесенный краситель, но в существенно меньшей степени (рис. 3Б, В). Однако адгезия ГСК
Рис. 3. Обмен цитоплазмой между ГСК и опухолевыми клетками различных видов, 48 ч. со-культивирования: А — клетки рака легкого; Б — клетки рака молочной железы; В — клетки глиобластомы линии 1187; Г — фибробласты. Опухолевые клетки изначально окрашены красным, ГСК — зеленым. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия. Ув. х300
к опухолевым клеткам создавала условия не только для переноса цитоплазмы в одном направлении. К 48 ч. эксперимента ГСК флуоресцировали в спектре красителя, которым изначально были окрашены опухолевые клетки (рис. 4Б). Контрольная со-культура фибробластов и ГСК не участвовала в процессе обмена флуоресцентной метки.
По результатам цитофлуориметрии в со-культуре А-549/ГСК количество клеток (ГСК и А549), позитивных по двум красителям, возрастало со временем и составило 9,6±1,3% через 24 ч., 13,3±0,8% через 36 ч., 27,4±1,0% через 48 ч. и 77,5±4,0% через 96 ч. (рис. 5). Важно отметить, что в ходе эксперимента, параллельно увеличению количества клеток с двойной меткой, уменьшалось число монопозитивных ГСК. По данным программы Ка1и2а, увеличение числа дважды-позитивных клеток происходило за счет клеток линии А-549 (табл.), что вероятно связано с более высокими темпами пролиферации этого типа клеток. В свою очередь уменьшение числа монопозитивных стволовых клеток может быть связано с гибелью части популяции ГСК под токсическим воздействием нарастающего коли-
чества продуктов жизнедеятельности неопластических клеток.
Существенное увеличение количества клеток с двойной меткой определялось к 96 ч. эксперимента и в других со-культурах, составляя 47,5% в со-культуре ГСК с клетками МСР-7, и 64,3% в со-культуре ГСК с клетками глиобластомы (рис. 6), при этом в последнем случае к концу эксперимента практически не осталось монопозитивных ГСК.
На третьем этапе эксперимента при со-культивировании клеток линии 1187 глиобластомы, окрашенных флуоресцентными красителями СМТРХ и СРйД (соотношение 1:1), клетки прикреплялись к поверхности и активно пролиферировали, формируя монослой. К 48 ч. единичные клетки, окрашенные трейсером СРйД, приобретали красную флуоресценцию, что было связано с присутствием трейсера СМТРХ, которым изначально была окрашена другая популяция клеток глиобластомы (рис. 7). Через 72 ч. 12,5±1,8% СРйД-позитивных клеток линии 1187 содержали в цитоплазме включения СМТРХ. При этом только 8,5±2,0% СМТРХ-позитивных клеток содержали зеленые флуоресцентные включения.
Рис. 4. Обмен цитоплазмой между ГСК и клетками рака легкого линии А549, 48 ч. со-культивирования: А — в клетках рака легкого визуализируются включения из цитоплазмы ГСК; Б — в ГСК визуализируются включения из цитоплазмы опухолевых клеток. Опухолевые клетки изначально окрашены красным, ГСК — зеленым. Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия. Ув. х600
таблица. Количество клеток, позитивных в отношении двух флуоресцентных меток, по данным проточной цитофлуориметрии с использование красителей CFDA и CMTPX
Время, прошедшее с начала эксперимента, ч. Среднее число дважды позитивных клеток рака легкого А549 (расчет производили от общего числа клеток рака легкого), % Среднее число дважды позитивных гемопоэтических стволовых клеток (расчет производили от общего числа ГСК), %
24 ч. 12,62±0,648151 3,436667±0,535755
36 ч. 16,40333±0,379781 2,46±0,121655
48 ч. 30,8±2,706954 0,373333±0,025166
Рис. 5. Гистограммы распределения клеток рака легкого (А549) и ГСК в различные сроки со-культивирования
Рис. 6. Гистограммы распределения клеток рака молочной железы (MCF-7) и глиобластомы (U87) с ГСК через 96 ч. со-культивирования. Проточная цитофлуориметрия
Рис. 7. Перенос цитоплазмы между клетками глиобластомы линии U87:
А — опухолевые клетки окрашены Red CMTPX (зеленый);
Б — опухолевые клетки окрашены Vybrant® CFDA SE (красный);
В — включения красного красителя в цитоплазме клеток, окрашенных
зеленым флуоресцентным маркером.
Лазерная сканирующая конфокальная микроскопия
Обсуждение
Любое взаимодействие между живыми объектами или системами — это передача информации [6]. Миграционная активность ГСК в отношении клеток глиобластомы превосходит их «подвижность» относительно опухолевых клеток других типов, что свидетельствует о высоком информационном потенциале клеток глиобластомы. Описанная в литературе способность глиобластомы рекрутировать клетки различных типов [7, 8] подтверждает это наблюдение.
Как известно, стволовые клетки мигрируют в область повреждения по градиенту концентрации хемо-атрактантов. Основная роль в этом процессе принадлежит фактору стромальных клеток 1а (БйР-1а), кроме того, описано еще 80 лигандов, продуцируемых поврежденными клетками и тканями. При этом основным индуктором синтеза этих молекул являются высоко активные молекулы семейства И!Р — факторов, индуцируемых гипоксией [9]. Гипоксия, один из ключевых критериев МГБ, запускает механизмы клональной селекции, что резко увеличивает инва-зивный потенциал опухоли, вследствие чего возрастает количество экзосом, выделяемых опухолевыми клетками, транспортирующих широкий спектр молекул, способствующих также миграции стволовых клеток в опухолевый очаг [10—12].
В процессах инвазивного роста и метастазиро-вания злокачественных опухолей особая роль принадлежит эпителиально-мезенхимальному переходу — сложному процессу изменения эпителиальными клетками своего фенотипа на мезенхимальный, что сопровождается глубокими изменениями клеточного протеома [13, 14]. Как показано в эксперименте, стимуляция клеток глиобластомы человека трансформирующим фактором роста 1р изменяет молекулярный фенотип клеток линии 1187 глиобластомы человека [15, 16]. Продукция ТЭР-1р возрастает в условиях гипоксии, при этом максимальная концентрация ТЭР-1р отмечена вокруг некротических областей в ткани глиобластомы [12], где накапливаются мигрировавшие в опухоль нормальные стволовые клетки [4].
По современным представлениям, в процессах метастазирования, инвазивного роста и терапевтической резистентности злокачественных опухолей исключительно важная роль принадлежит ОСК [17]. В серии собственных исследований нами показано, что подвижность нейральных стволовых клеток человека в отношении клеток глиобластомы на 61% более выражена по сравнению с их подвижностью в отношении клеток иного происхождения [18]. Данные настоящего исследования убедительно свидетельствуют в пользу того, что миграционная активность ГСК в отношении клеток глиобластомы также превосходит их миграционные возможности в отношении клеток других новообразований, что может быть связано с высоким инвазивным потенциалом данной опухоли.
Но следует отметить, что низкая миграционная активность ГСК в отношении клеток рака легкого и молочной железы, в сравнении с таковой по отношению к клеткам глиобластомы, может быть связана с тем, что в естественных условиях ГСК не имеют физиологических или анатомических препятствий для миграции и взаимодействия с клетками этих опухолей, а продуцируемые в процессе неопластического роста хемокины способны иммобилизовать
ГСК из ниш в костном мозге. Конечно, разница в условиях культивирования (например, без добавления эстрогенов, в случае линии МСР-7) отразилась на способности этих клеток привлекать ГСК, но это не должно вводить в заблуждение. Миграция в неопластический очаг — это фундаментальное свойство стволовых клеток всех типов [4, 9, 18].
Представляется важным момент адгезии ГСК к клеткам опухолей различных линий. Особого внимания заслуживает феномен, наблюдаемый нами в процессе мониторинга в режиме реального времени, когда, перемещаясь по дну планшета в пределах поля зрения, клетка глиобластомы как-бы собирает на себя отдельные ГСК, которые прикрепляются к ней на манер, описанный в работе К. АЬоос1у с со-авт. в 2000 г. [19]. Суть данного феномена состоит в том, что стволовые клетки, введенные в опухоль, мигрируют вслед за клеткой, начинавшей вторгаться в ткань мозга, прилипают к ней и сопровождают опухолевую клетку, «оседлав, подобно наезднику», или «¡пр^ду-ЬаскГаэЫоп» [19].
Данное явление наблюдалось только в процессе взаимодействия ГСК с клетками глиобластомы. Более того, вероятно, целесообразно говорить не только, и не столько, о высокой подвижности ГСК к опухолевым клеткам МГБ, а скорее об их высокой взаимной подвижности по отношению друг к другу. В этой связи, допустимо предположить, что в ответ на гипоксическое поражение вещества мозга растущей опухолью, с одной стороны происходит запуск процессов направленной миграции стволовых клеток, а с другой стороны, активизируется миграция клеток глиобластомы в направлении участков ишемии. Следуя этой логике, не лишенным смысла представляется рассмотрение процессов инвазивно-го роста как результата взаимодействия различных типов стволовых и опухолевых клеток в условиях гипоксически прекондиционированной среды.
Как показано в ходе предшествующих экспериментов, адгезируя к клеткам глиальных опухолей, ГСК обмениваются с ними цитоплазматической меткой, что проявляется накоплением флуоресцентного красителя, неразрывно связанного с белками цитоплазмы ГСК в клетках глиомы [5]. Было показано, что этот процесс сопровождается некоторым угнетением жизнедеятельности опухолевых клеток [20]. Детальное изучение межклеточного взаимодействия свидетельствует о высокой динамичности этого процесса.
В ходе эксперимента при взаимодействии стволовых и опухолевых клеток мы наблюдали два принципиально противоположных эффекта. В первом случае клетки рака легкого преимущественно накапливают флуоресцентную метку, неразрывно связанную с белками цитоплазмы, привнесенную из ГСК, что вероятно является одним из механизмов противоопухолевого действия этого типа клеток. Данный механизм может быть использован при создании противоопухолевых биопрепаратов на основе стволовых клеток с ремоделированным протеомом. Во втором случае, при культивировании ГСК с клетками линии 1187 глиобластомы наблюдается перенос цитоплазматической метки из опухолевых клеток в ГСК. При этом важно, что к 96 ч. после начала эксперимента в сокультуре ГСК с клетками глиобла-стомы практически не остается стволовых клеток позитивных только в отношении одного из используемых красителей, что может говорить о рекрутиро-
вании клеток этого типа в неопластический процесс. Исключительно важное значение имеет вопрос об информационной составляющей части клеточного протеома, который вероятно транспортируется вместе с флуоресцентной меткой из одного типа клеток в другие. В этой связи обнаруженные эффекты трансфера флуоресцентной метки, неразрывно связанной с белками цитоплазмы, могут быть способом переноса инвазивного молекулярного фенотипа, как между различными типами опухолевых клеток, так и из опухолевых в нормальные стволовые клетки.
Но если клетки МГБ способны рекрутировать нормальные стволовые клетки путем привнесения в их цитоплазму онкогенных факторов, то каков механизм этого процесса? В одной из современных работ исследователь из Гарвардского университета J. Godlewski (2015) утверждает, что опухолевые клетки секретируют экстрацеллюлярные везикулы, наполненные микроРНК, обеспечивающие программирование клеток, контактирующих с клетками новообразования [21]. Кроме того, одним из механизмов является образование нанотрубок между клетками, посредством которых происходит обмен везикулами [21]. Существуют данные о возможности клеточной фузии или слиянии стволовой и неопластической
Литература:
1. Omuro A., DeAngelis L.M. Glioblastoma and other malignant gliomas: a clinical review. JAMA 2013; 310(17): 1842-50.
2. Stupp R., Hegi M.E. Brain cancer in 2012: Molecular characterization leads the way. Nat. Rev. Clin. Oncol. 2013; 10(2): 69-70.
3. Louis D.N., Perry A., Burger P. et al. International Society Of Neuropathology--Haarlem consensus guidelines for nervous system tumor classification and grading. Brain Pathol. 2014; 24(5): 429-35.
4. Bryukhovetskiy I., Bryukhovetskiy A., Khotimchenko Y. et al. Novel cellular and post-genomic technologies in the treatment of glioblastoma multiforme (Review). Oncol. Rep. 2016; 35(2): 639-48.
5. Брюховецкий И.С., Мищенко П.В., Толок Е.В. и др. Взаимодействие гемопоэтических стволовых и опухолевых клеток in vitro. Тихоокеанский медицинский журнал 2014; 4: 31-7.
6. Пальцев М.А., Иванов А.А., Северин С.Е. Межклеточное взаимодействие. М.: Медицина; 2003.
7. da Fonseca A.C., Badie B. Microglia and macrophages in malignant gliomas: recent discoveries and implications for promising therapies. Clin. Dev. Immunol. 2013; 2013: 264124.
8. Richardson P.J. CXCR4 and Glioblastoma. Anticancer Agents Med. Chem. 2015; 16(1): 59-74.
9. Брюховецкий И.С., Брюховецкий А.С., Мищенко П.В. и др. Роль системных механизмов миграции и хоуминга стволовых клеток в развитии злокачественных опухолей центральной нервной системы и разработке новых методов противоопухолевой терапии. Российский биотерапевтический журнал 2013; 12(4): 3-12.
10. Hu J., Sun T., Wang H. et al. MiR-215 Is Induced post-transcriptionally via HIF-Drosha complex and mediates glioma-initiating cell adaptation to hypoxia by targeting KDM1B. Cancer Cell 2016; 29(1): 49-60.
11. King H.W., Michael M.Z., Gleadle J.M. Hypoxic enhancement of exosome release by breast cancer cells. BMC Cancer 2012; 12: 421.
клеток [22]. Теоретически, этот механизм может обеспечивать образование своеобразных «цитоги-бридов», обладающих как инвазивными свойствами, так и валентностями стволовых клеток. Однако, несмотря на все старания, этот механизм мы пока не смогли идентифицировать, что требует продолжения исследований.
Таким образом, результаты проведенного эксперимента позволяют сделать следующие выводы: миграционная активность гемопоэтических стволовых клеток в отношении клеток линии U87 превосходит их миграционные возможности в отношении опухолевых клеток других типов; гемопоэтические стволовые клетки обладают способностью адгезировать к поверхности опухолевых клеток различных линий, однако эта способность особенно ярко выражена в отношении клеток глиобластомы; в процессе межклеточного взаимодействия наблюдается перенос части цитоплазмы из ГСК в опухолевые клетки и наоборот.
Благодарности
Исследование выполнено при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ (Проект14.575.21.0038; ID RFMEF157514X0038).
12. Iwadate Y., Matsutani T., Hirono S. et al. Transforming growth factor-p and stem cell markers are highly expressed around necrotic areas in glioblastoma. J. Neurooncol. 2016; 129: 101-7.
13. Iwadate Y. Epithelial-mesenchymal transition in glioblastoma progression. Oncol. Lett. 2016; 11: 1615-20.
14. Kubelt C., Hattermann K., Sebens S. et al. Epithelial-to-mesenchymal transition in paired human primary and recurrent glioblastomas. Int. J. Oncol. 2015; 46: 2515-25.
15. Bryukhovetskiy I., Shevchenko V. Molecular mechanisms of the effect of TGF-p1 on U87 human glioblastoma cells. Oncol. Lett. 2016; 12(2): 1581-90.
16. Bryukhovetskiy I., Manzhulo I., Mischenko P. et al. Cancer stem cells and microglia in the processes of glioblastoma multiforme invasive growth. Oncol. Lett. 2016; 12(3): 1721-8.
17. Nassar D., Blanpain C. Cancer stem cells: basic concepts and therapeutic implications. Annu. Rev. Pathol. 2016; 11: 47-76.
18. Брюховецкий И.С., Дюйзен И.В., Шевченко В.Е. и др. Стволовые клетки глиобластомы индуцируют миграцию нормальных стволовых клеток. Тихоокеанский медицинский журнал 2016; 2: 81-9.
19. Aboody K.S., Brown A., Rainov N.G. et al. Neural stem cells display extensive tropism for pathology in adult brain: evidence from intracranial gliomas. PNAS USA 2000; 97(23): 12846-51.
20. Брюховецкий И.С., Мищенко П.В., Толок Е.В. и др. Гемопо-этические стволовые клетки с индуцированным апоптозом эффективно подавляют рост клеток глиомы in vitro, но запускают новый механизм образования опухолевых стволовых клеток. Гены и клетки 2014; 9(4): 70-5.
21. Godlewski J., Krichevsky A.M., Johnson M.D. et al. Belonging to a network--microRNAs, extracellular vesicles, and the glioblastoma microenvironment. Neuro-Oncol. 2015; 17(5): 652-62.
22. Vittori M., Breznik B., Gredar T. et al. Imaging of human glioblastoma cells and their interactions with mesenchymal stem cells in the zebrafish (Danio rerio) embryonic brain. Radiol. Oncol. 2016; 50(2): 159-67.
Поступила: 06.06.2016
