扰乱卵巢癌转移殖民:转移抑制基因研究的见解

文摘

卵巢癌影响大约25000名妇女在美国每年仍是最致命的女性恶性肿瘤之一。一个标准的治疗方法是手术cytoreduction,之后剩下的微小残留病是接受化疗。绝大多数患者疾病复发,突显出至关重要的方法需要控制再生,或殖民,后组织的局部治疗。改善治疗需要机械的信息转移殖民的过程中,癌细胞转移的最后一步,接受进步增长二级网站。转移抑制的研究提供洞察事件控制转移殖民。综述我们实验室的方法识别,特征,功能测试JNKK1 / MKK4转移抑制基因在卵巢癌转移殖民。具体来说,我们证明与网膜的卵巢癌症细胞的微环境相互作用激活JNKK1 / MKK4导致减少扩散而不影响细胞凋亡。网膜的微环境的潜在作用,特别是乳点结构,也称。我们的目标是提供这项工作作为一个有用的范例,使他人在临床和实验研究转移抑制卵巢癌转移。

1。介绍

转移性卵巢癌的管理仍然是一个重要的临床问题。卵巢癌影响接近每年25000妇女(1),大多数病人有广泛转移性疾病的诊断。卵巢癌转移被认为是由于表皮脱落的卵巢肿瘤细胞和/或直接扩展到腹膜表面,网膜,器官如肝脏和肠道的表面。一个标准的治疗方法是手术移除手术尽可能多的肿瘤(s),这一过程称为外科cytoreduction。这种技术,只剩下微小残留病,与化疗结合使用。不幸的是,超过80%的癌症患者再生。这些惨淡的数据显示需要改善的过程的理解转移性殖民,癌细胞转移的最后一步,接受进步增长二级网站(2,3)(见图1)。尽管入侵和附着力已经被充分研究过,转移殖民的调节机制在很大程度上是未知的。转移抑制的研究提供洞察事件控制转移殖民(4]。

值得注意的是,在2000年我们实验室开始在卵巢癌的转移抑制,只有少数的论文卵巢癌转移的具体解决的方面。不出意料,研究卵巢癌转移的分子基础继续落后于其他类型的癌症。除了基本的方面转移,有发展前途,转移抑制的治疗领域的应用。从帕特丽夏博士的实验室工作Steeg博士(国家癌症研究所)和丹Theodorescu(弗吉尼亚大学)演示了考虑转移抑制诊所的可行性(了5])。以下部分描述我们的方法使用JNKK1 / MKK4转移抑制解剖分子事件管理网膜的转移SKOV3ip殖民。1模型。我们的目标是鼓励其他人来检查在临床和实验转移抑制卵巢癌转移。

2。转移抑制可用于查询转移过程和调节转移性增长

临床和实验,肿瘤的形成和转移是不同的流程。本地生长的肿瘤可以没有转移的发展进步。这就促使分子过程调节致瘤性和转移的假设的,可以有针对性的治疗4]。识别事件具体参与转移的规定,我们的实验室和其他假设基因及其编码的蛋白质,特别是调节转移形成可能功能确认(4- - - - - -7]。转移抑制操作上定义为基因,当ectopically表现在转移性细胞,可以抑制自发的发展明显的转移没有显著影响原发肿瘤增长(4]。这个定义已经扩展到包括基因及其编码的蛋白质,特别是抑制转移性殖民(即。,experimental metastasis formation using intravenous or intraperitoneal injection) [4]。确定转移抑制体内需要测试由于一般不会在体外实验模型转移的过程。

努力寻找转移抑制启动时,预期,他们的效用将会在预测疾病的结果;然而,强劲的体内研究表明,转移抑制可以控制癌细胞的生长在转移性网站(4,8]。由于现在有证据表明,转移抑制可以影响传播细胞的微环境之间的相互作用遥远的器官和损害转移殖民。有趣的是,其他研究人员,在完全不同的问题,还发现了转移殖民病原反应一步转移形成(8,9]。到目前为止我们的实验室和其他确认23善意的转移抑制,其中很多也不会预测先天的根据先前已知函数(s) (4,5]。确定转移抑制调节癌症cell-microenvironmental交互将阐明其功能转移殖民,驯良的临床治疗目标(2,10]。

3所示。JNKK1 / MKK4压力激发了激酶有小说转移抑制功能

我们实验室发现c-Jun NH2-terminal激酶(物)激酶1 /增殖蛋白激酶(MAPK)激酶4 (JNKK1 / MKK4)作为前列腺癌转移抑制基因在1999年(11),随后在2002年作为卵巢癌转移抑制基因(12]。JNKK1 / MKK4 SAPK中的MAP激酶信号级联。MAP激酶在细胞生长中占据中心位置,分化,和转换。迄今为止,三个MAP激酶模块特点:细胞外signal-regulated蛋白激酶(ERK) c-Jun NH2-terminal蛋白激酶(物),和p3813]。每个由MAP3K MAP2K和MAPK。物和p38途径通常是由应力刺激激活。物信号级联由两个MAP2Ks JNKK1, MKK7,虽然p38信号级联MAP2Ks包括JNKK1 MKK3, MKK6。JNKK1 / MKK4 dual-specificity激酶,在细胞外的刺激,可以成为激活,进而可以使磷酸化,激活物和p38 MAPKs(图2(2- - - - - -4])。相比之下,MKK7 MAP2K只能使磷酸化物,而MKK3和MKK6 MAP2Ks只能使磷酸化p38。

下游的MAPK信号的目标包括组件AP-1转录因子复杂(14]。MAPK的生物学结果激活可以依赖,部分目标基因的转录调控。特异性取决于细胞类型等因素,细胞环境中,信号强度和持续时间,和特定的转录因子的组成,如AP-1。而传统智慧规定物和p38途径调解生存压力,增加几个模型系统的证据表明这些MAPKs在细胞周期的作用,随之扩散。例如,报告展示物的重要功能G1 / S过渡,G2 / M进展,和/或胞质分裂15]。类似地,人们可以激活G2 / M和纺锤体组装在哺乳动物细胞和延迟进入有丝分裂检查点或可能防止后期进入有丝分裂纺锤体时损坏(16,17]。总之,JNKK1的生物和生化功能符合公认的转移抑制作用;然而,没有发表的研究测试它的功能在复杂和动态转移等病理过程。综合体内研究需要测试它在转移调节中的作用。

4所示。测试的能力JNKK1 / MKK4抑制卵巢癌转移殖民

各种研究支持角色JNKK1 / MKK4失调在临床疾病2]。在卵巢癌中,其表达和转移之间的关系尤为丰富。JNKK1 / MKK4蛋白质含量显著减少转移比正常卵巢表面上皮细胞(12]。分析研究认为高JNKK1 / MKK4表达的一个重要预测改进应对手术cytoreduction [18]。使用SKOV3ip体内功能研究。1human ovarian cancer cells, which form metastatic deposits of a serious papillary histology and produce highly reproducible numbers of metastases on the omentum, liver, and bowel [12]。腹腔内注射后父母SKOV3ip。1或SKOV3ip。1-vector control cells into female immunodeficient mice, the cells adhere to target organs and by 30 days post injection (dpi) animals have30转移。SKOV3ip。1cells have low endogenous levels of JNKK1/MKK4 but retain physiologic levels of other components of its signaling cascade [12]。

异位JNKK1 / MKK4 SKOV3ip的数量减少。1转移88% ()和动物的寿命增加了70% (Wilcoxon,)[12]。kinase-dependent转移抑制基因功能和研究表明,选择性激活p38的异位MKK6 SKOV3ip减少。1转移形成了70% (),而选择性激活物的异位MKK7没有效果()(图3,3 (19])。这些数据进一步明确JNKK1 / MKK4转移抑制基因活动,促使生物机制的问题- JNKK1 / MKK4-mediated转移抑制?

5。确定JNKK1 / MKK4-Mediated转移抑制的生物机制

JNKK1 / MKK4-mediated转移抑制可能是由于减少粘连的细胞,增加细胞的凋亡,或抑制细胞增殖。实时定量PCR显示之间没有显著差异的数量只有向量和JNKK1 / MKK4-expressing细胞呈现在网膜上3 dpi (;(20.])。TUNEL反应被用来评估在SKOV3ip细胞凋亡。1的向量或SKOV3ip。1-JNKK1/MKK4 microscopic foci. This showed rare apoptotic cells (1%)两组(,图4(一))。这些数据经形态学评估以及免疫组织化学(包含IHC)裂解半胱天冬酶3,这是细胞凋亡的早期标志(20.]。如果SKOV3ip来确定。1-JNKK1/MKK4 cells were deficient in proliferation, incorporation of BrdU (a marker of S-phase cells) and endogenous levels of phospho-histone H3 ((pH3), a marker of M-phase cells) were evaluated in microscopic metastases [20.]。这些研究表明,BrdU合并在SKOV3ip下降。1-JNKK1 / MKK4细胞(图4;6%和19%的阳性细胞,)。同样,pH3染色显示的有丝分裂SKOV3ip数量减少。1-JNKK1/MKK4 cells (average of 0.7% versus 2.5% positive cells in the SKOV3ip.1-vector cells,)[20.]。

减少BrdU合并,在SKOV3ip pH3-staining。1-HA-JNKK1/MKK4 microscopic lesions suggested that fewer cells were traversing S- and subsequently M-phase compared to controls. This prompted the examination of cell cycle inhibitory proteins, including p21 and p27, using IHC [20.]。这在SKOV3ip p21增加了近10倍。1-JNKK1/MKK4 microscopic lesions in vivo as compared to controls (average 9% versus 1%,,图4 (c))。因为只有SKOV3ip总人口的一部分。1cells is in cell cycle at any point in time (with 19% entering S-phase in a 4-hour window), the observed increase in p21 (9% of the population) is biologically relevant [20.]。观察JNKK1 / MKK4激活抑制细胞生长传播促使我们检查这个抑制的程度和持续时间。

尽管SKOV3ip数量的减少。1-JNKK1/MKK4 metastases at 30 dpi and extension of survival, ultimately animals succumb to metastatic disease [20.]。形成明显的转移率的数学分析表明,抑制和产物JNKK1 / MKK4细胞的行为人口而不是选择一个子集的细胞,与增加细胞凋亡或微分会发生粘附网膜(20.,21]。分子分析表明,明显的转移仍然表达功能JNKK1 / MKK4,支持转移形成的观念并不是由于对细胞已经永久地改变其选择JNKK1 / MKK4信号状态(20.]。我们积累的数据绑定支持模型细胞激活的网膜结果JNKK1 / MKK4和诱导细胞周期阻滞(20.]。为了确定细胞和分子信号激活JNKK1 / MKK4和明显的转移最终如何形成,我们必须考虑抑制的微环境。本质上我们是自己之前,需要退一步,想想什么是知道的结构、功能和形态的网膜,这些知识融入我们目前的理解JNKK1 / MKK4-mediated抑制转移性殖民。

6。研究结构和功能的网膜和网膜的微环境

网膜,卵巢癌转移的原发部位,是一个涵盖了大部分的脂肪腹膜褶皱的腹部器官和存放地点作为脂质,作为管理者的液体交换,和作为免疫细胞的水库22]。尽管它的重要性,卵巢癌转移形成的主流观点并不认为潜在的动态和专业功能网膜可能导致这一过程。历史上,网膜是被认为是惰性的,黑色box-malignant细胞连接和癌症遍布。这意味着卵巢癌转移癌细胞的形成是不受控制的增长的结果,而不是监管过程在网膜的微环境控制的一部分。文献之回顾挑战认为网膜卵巢癌转移形成中扮演被动的角色。

人类和小鼠网膜结构相似,被adipose-rich和半透明膜组织组成的覆盖了一层间皮的(22]。间皮的细胞比例特征上皮和间充质细胞的类型和范围从夷为平地的立方形的形状,根据身体网站或激活状态(23,24]。良好,网膜从各种各样的动物,包括immunodeficinet啮齿动物,包含骨料的免疫细胞被称为乳白色斑点。这些都是在1863年首次被冯雷克林豪森(25Ranvier),称为“乳白色斑点”(1874年26]。网膜,这些结构是专门启用动员的免疫细胞迁移进入腹腔。他们也可能促进免疫细胞的再入腹膜的结缔组织(因此血液)(18,22- - - - - -30.]。值得注意的是,乳白色斑点的生理功能,甚至他们的存在,没有集成到公认的卵巢癌转移模型。这是一个至关重要的监督,因为它没有考虑卵巢癌细胞的可能性可能会利用一个高度调节生理系统为了坚持,生存,成长为转移。

有一个有限的公布的数据表明,癌细胞可以专门与银河系发现结构(31日,32]。有趣的是,在我们的研究中,罗坍等人发现SKOV3ip协会。1的向量和SKOV3ip。1-JNKK1/MKK4 cells with immune aggregates which we now suspect that they are milky spot structures (Figure5(20.])。我们实验室目前正在调查的潜在作用的现场互动JNKK1 / MKK4-mediated抑制转移性殖民。我们假设SKOV3ip传播。1cells interact with milky spots in the omentum, and these interactions contribute to the microenvironmental context-dependent activation of JNKK1/MKK4, resulting in impaired metastatic colonization. Evidence for specific interactions of ovarian cancer cells with milky spot structures immediately identifies a target for mechanism-based studies of ovarian metastatic colonization.

7所示。针对卵巢癌转移殖民控制转移性增长

有相当大的兴趣在控制癌细胞转移地点的增长。治疗就可以看出通过确定为什么传播肿瘤细胞,分子的修改,应该使他们的增长在遥远的网站,经常在靶器官和持续探测不到旅馆,或休眠的疾病。迄今为止我们的数据支持的假设激活JNKK1 / MKK4损害细胞增殖早期转移殖民过程中。值得重视的是,很少有(如果有的话)的研究一直在进行,专门检查增长控制的细胞在转移性殖民。从转化科学的角度来看,关键的利益问题是如何传播细胞最终绕过抑制和形式逐步增长的转移。

从历史上看,转移生物学的基本原则规定,收购转移能力是恶性肿瘤细胞的“驱动”的结果对增长(21]。于是抑制只是结果的预测,绕过mutation-selection周期永久灭活JNKK1或成员的信号级联。罗坍等人发现和Hickson等人挑战这种模式,表明JNKK1-mediated抑制可能是由于一个可逆细胞周期阻滞伴发JNKK1激活状态的变化(20.,21]。这些调查结果表明关键需要重新审视文学重要但分散population-dependent行为转移性细胞,它保持耐火材料机械的研究(33- - - - - -36]。这也提供了一个机会来研究卵巢癌细胞的微环境之间的相互作用的网膜转移殖民。鉴于丰富文学癌症细胞及其微环境之间的双向沟通,重要的是,我们认为微环境功能和适应我们检查population-dependent癌细胞的行为。最终这样的研究可以为辅助疗法的发展奠定基础,可以用在与当地治疗推迟发病疾病复发,延长生存和改善卵巢癌患者的生活质量。

引用

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