文摘
目的。实验数据表明,肿瘤细胞可以可逆地之间的过渡上皮和间充质状态(EMT)会面,这一现象被称为细胞的可塑性。本文的目的是评价细胞可塑性的作用的临床证据前列腺癌(PC)骨转移。方法。电子搜索使用PubMed研究执行检查上皮的微分表达式,间叶细胞,干细胞标记在人类电脑骨转移组织。结果。审查包括19研究。60%以上的研究使用≤20骨转移样品,和有几个来源的研究之间的异质性。总的来说,大多数干细胞标记分析,除了趋化因子受体CXCR4,积极表达在骨转移组织,而EMT的表达和遇见标记是在样本之间的异构。几个EMT和参与osteomimicry具备干细胞标记物,如切口、受体和Wnt /β途径,是骨转移中高度表达。结论。临床发现支持细胞可塑性的作用在PC骨转移和表明上皮和间充质状态时不能被孤立地针对PC骨转移。本文还强调了在细胞可塑性的临床检测的几个挑战。
1。介绍
尽管前列腺癌的早期诊断和管理的进步(PC),骨转移的PC细胞造成重大的发病率和死亡率与四到六倍比本地化PC (1,2]。此外,它并不少见为PC骨转移患者最初回应抗雄激素剥夺疗法进展阉割PC (CRPC) [3,4]。最近承认,成功的治疗靶点与转移的发展挑战的族群内的细胞肿瘤的特点是增加抗标准放疗,化疗和激素治疗。这些细胞,称为肿瘤干细胞(二者),肿瘤起始和自我更新能力,被认为是肿瘤进展的关键驱动程序(5]。
二者首先被描述在人类白血病(6),随后在固体肿瘤,如乳腺癌、大脑,和前列腺癌7- - - - - -9]。前列腺癌干细胞特征了表型(9]。重要的是,研究表明二者之间的连接和过渡上皮间充质状态(EMT) [10- - - - - -12]。EMT的极化不动的上皮细胞转换成纺锤形能动的间充质细胞。这个过程促进了超然的来自原发性肿瘤癌细胞通过细胞间粘附和收购迁徙和侵入性特征。EMT的特点之一是损失的跨膜细胞粘附糖蛋白上皮和间叶细胞标记物的表达增加N-cadherin和波形蛋白(13,14]。一些转录因子调节钙粘蛋白的表达包括Snail1, Snail2,蛞蝓,TWIST1, ZEB1, ZEB2 [13- - - - - -16]。此外,维护上皮细胞之间的细胞粘附需要适当的钙粘蛋白和胞内域之间的相互作用连环蛋白的蛋白质。中断的钙粘蛋白/连环蛋白在EMT复杂易位的结果连环蛋白在核间和无翼(Wnt)信号通路的激活13,15]。临床前模型表明,Wnt通路的激活和其他信号通路如切口和转化生长因子-(TGF)诱发EMT并生成干细胞的表型(17- - - - - -21]。
有证据表明,间充质转变成一个上皮(遇到)状态,EMT的反向过程,发生在肿瘤细胞殖民遥远的网站(22]。之间的粘附促进细胞间粘附reexpression转移性细胞和随后的肿瘤生长。这种能力的肿瘤细胞在上皮和间质表型之间切换称为细胞可塑性(23]。一个新兴的模式,主要是基于实验证据,提出细胞可塑性在转移过程中发挥了至关重要的作用,在EMT是最初的入侵和迁徙的关键阶段,虽然遇到了提高后期转移殖民和增长22,24]。
PC骨转移形成细胞可塑性的作用还没有完全理解(25]。在两个实验研究中,雄性激素难治性前列腺癌之间的交互(ARCaP)细胞系和骨基质细胞导致间质表型与钙粘蛋白N-cadherin表达式[一个开关26,27]。而在另一项研究中,类似的相互作用导致了上皮表型与钙粘蛋白的表达增加(28]。此外,有不确定的数据从实验研究之间的联系EMT /和癌症干细胞状态在电脑。在一个报告中,多功能电脑干细胞表达SOX2和OCT3/4发现表达钙粘蛋白(29日),同时,在其他两个研究中,急诊医疗表型与钙粘蛋白表达减少和增加的表达干细胞标记Sox2 Nanog, Oct4、基因Lin28B, CD44和/或notch 1 (12,30.]。
这些和其他临床前研究其他类型的癌症,表明,间充质之间的关系,上皮,CSC的状态可能比此前认为的更加复杂,一个上皮表型可以促进肿瘤侵犯。例如,乳房二者已经证明有能力之间的可逆转换mesenchymal-like epithelial-like干细胞状态,它已经表明,乳房的殖民化二者在骨引起的表型转换来细胞和co-expression上皮和间叶细胞标记(31日,32]。这二者的动态能力之间的过渡上皮、间质和中间状态有助于他们适应改变微环境刺激(30.]。缺氧似乎有一个中心的角色在促进表型转换和细胞可塑性(33],粘附最近报道扮演一个角色在调节肿瘤细胞对缺氧的反应诱导低氧诱导因子- 1的表达(HIF-1)[34]。这些实验数据支持一个上下文相关的角色增强上皮表型的肿瘤细胞的生存。此外,钙粘蛋白已被证明在建立和维护中央函数二者前列腺癌的多能性和自我更新属性和转移性肿瘤起始细胞(29日,35,36]。综上所述,这些实验数据证明上皮和间质表型赋予转移性细胞结构和功能属性,允许他们在改变环境中生存和发展。
尽管财富在体外和实验数据表明癌症细胞的可塑性,它很难验证细胞可塑性转移性肿瘤在临床的设置。这是部分原因是来自患者的样本代表肿瘤状态在一个静态的时间点和不捕捉动态的表型变化,证实了实验研究。然而,当务之急是这些发现是临床验证之前翻译成潜在的治疗方法。因此,本文侧重于临床证据的作用细胞可塑性在PC骨转移通过回顾研究分析了微分表达上皮,间叶细胞,干细胞标志物在临床PC相比,骨转移组织主要PC或nonskeletal转移组织。
2。方法
2.1。文献搜索和合格标准
搜索PubMed数据库的到2014年6月发表的英语语言研究是使用下面的搜索算法进行关键字在标题/文摘:(1)(“前列腺癌”或“前列腺癌”)和(“骨头”或“骨骼”或“骨架”或“骨性”)和(“转移”或“转移”)和(“钙粘素”或“连环蛋白”或“波形蛋白”或“干”或“祖”或“肿瘤启动”或“EMT”)和(2)(“前列腺癌”或“前列腺癌”)和(“骨头”或“骨骼”或“骨架”或“骨性”)和“转移”或“转移”和“组织”或“标本”。综述了人体骨转移组织的研究。研究基于细胞系或动物模型的使用,评论,病例报告,信件编辑器和抽象,没有完整的报告被排除在外。包括文章的引用列表检查身份进一步相关研究。
2.2。数据提取
以下数据提取合格研究:第一作者和出版年,许多组织标本分析及其类型,肿瘤年级或格里森评分,治疗状态活检时,标记(s)研究,标记法检测、标准分数标记表达式,微分的表达在骨转移的组织模式,和统计学意义的结果。在线补充文件被用来提取相关数据时主要文章中不可用。
2.3。数据合成
描述性特征的研究总结。没有正式的定量合成(荟萃分析)之间执行数据由于异质性的研究关于标记研究,研究人口(肿瘤分级和治疗状态),标准分数标记表达式,采用定量分析方法。
3所示。结果
3.1。文献检索结果
共有720项研究确定的电子搜索。其中,660被排斥和60研究检索基于抽象的相关性。全文评估后,16研究被认为符合条件的,确定了三个额外的相关研究从引用列表。因此,共19项研究包括综述。搜索和选择研究过程的流程图如图1。
3.2。研究特点
表1总结了包括研究的描述性特征。60%以上的研究都是在2007年出版。八个研究[37- - - - - -44]研究干细胞标记的微分表达式在骨转移组织,和11个研究[45- - - - - -55]分析了微分表达上皮标记(主要是钙粘蛋白)和/或间充质标记(主要是波形蛋白)。大多数研究(74%)相比标记之间的表达主要PC和骨转移组织样本,只有7个研究使用匹配的组织样本来自同一患者(37,39,41,42,46,51,52]。
骨样本分析的平均数量是17日,和大约63%的研究使用≤20骨样本。所有研究使用免疫组织化学(包含IHC)蛋白在骨转移样品检测,除了一项研究[46),用原位杂交(ISH) mRNA检测。阿姆斯特朗等人的研究。52包含IHC)用于标记染色在骨骼组织和fda CellSearch系统检测循环肿瘤细胞。并不是所有的研究报道肿瘤年级或格里森评分的主要或转移组织检查或治疗状态的患者骨活检时,和那些,有广泛的异构性患者人群(细节补充表1和2)中提供网上(见补充材料http://dx.doi.org/10.1155/2015/651580)。
一般来说,不同的标准被用来标记表达模式。虽然只有两个研究没有报告评分标准,有变化的标准归类阳性染色,染色强度和染色模式。这些提供的细节补充表1和2。11(58%)的研究报告统计分析结果之间的差异的标记模式表达式骨转移组织和其他组织,所有这些显示统计学意义的结果。五的11个研究(45%)使用≤20骨转移标本。
3.3。干细胞标记物的表达模式
表2和补充表1显示细节从八个研究分析了不同的微分表达式相比,骨转移组织干细胞标记主要个人电脑(37,38,40- - - - - -44和nonskeletal转移38,39,43,44]。前列腺干细胞抗原(PSCA)被发现在初级PC相比,骨转移组织(37)和nonskeletal(淋巴结和肝脏)转移39]。c - kit被发现在骨转移相比,主要的电脑组织(40]。一项研究分析了乙醛脱氢酶(ALDH)亚型的表达在10 PC组织及其匹配发现骨转移阳性染色的ALDH7A1同种型在两种组织,与没有染色ALDH1 [42]。
两项研究[41,43]报道不同的结果与干细胞标志物CD133和CD44的表达。Castellon et al。43)发现CD133和CD44的表达明显降低骨转移相比,主要组织。而在伊顿的研究等。41],CD44表达在骨转移组织比更频繁的主要癌症骨转移和发现CD133在一半的样本。伊顿等人也发现,> 70%的骨骼标本显示阳性染色21整合素,c-met,6整合素,但趋化因子受体CXCR4的染色是主要和低转移组织(41]。Sottnik et al。44和克努森等。38)也报道重要的过度2分别1和满足受体相比,骨转移淋巴结转移。
3.4。表达模式的EMT /标记
表3和补充表2显示数据提取11的研究,分析了EMT的表达模式和标记。只有两个研究分析上皮和间叶细胞标记物的表达。Sethi et al。54)没有发现显著差异之间的钙粘蛋白和波形蛋白表达模式的主要组织和骨转移。然而,在PC和骨转移组织,减少钙粘蛋白的表达在入侵前的肿瘤被发现,虽然高度表达在肿瘤中心。波形蛋白表达,另一方面,显示了相反的模式,在前面的侵入性肿瘤中,downexpressed内肿瘤中心。在这项研究中,只有notch 1表达被发现统计上显著高于在骨转移组织相比主要个人电脑(54]。阿姆斯特朗et al。52),另一方面,发现循环肿瘤细胞与阉割男性抗前列腺癌(CRPC) coexpress波形蛋白和CK(一种上皮标记),而骨转移病灶失去波形蛋白表达和维护积极的表达CK。波形蛋白的表达是研究在另一项研究[47)和被发现在骨转移组织高于初级电脑组织。
六项研究[45,46,49- - - - - -51,53]研究了钙粘蛋白在骨转移PC的微分表达式。两个报告的这些低钙粘蛋白的表达在骨转移组织匹配主要个人电脑相比组织(46,51]。相比之下,两个研究萨哈et al。49,50]证明钙粘蛋白表达在骨转移的重要upregulation相比,无与伦比的主要组织样本,和另一项研究53]发现显著增加钙粘蛋白表达在骨与软组织转移。布莱登带领一个et al。45)相比,不同等级的骨转移组织和发现逆钙粘蛋白表达与肿瘤分化程度之间的相关性,在那里最高的分化良好型的肿瘤和拒绝增加分数。
5研究检查了表达的变化连环蛋白在骨转移46,48,49,51,55]。布莱登带领一个在al。46和连接部分等。51)发现低连环蛋白表达在骨转移组织匹配主要PC组织相比,而萨哈et al。49展示了更高的膜连环蛋白表达在骨转移相比,无与伦比的主要个人电脑样品。重要的是要注意,在连接部分的研究等。51和萨哈et al。49),核的表达连环蛋白(这将表明EMT)被认为是负面的,而在研究布莱登带领一个et al。46)的位置连环蛋白不能被评为信使rna检测使用伊什。陈等人。48]报道高核染色连环蛋白在骨转移和Wnt 1主要PC和淋巴结组织相比,有85%的骨转移表现出强烈的核表达连环蛋白和Wnt 1。在广域网等的研究。55),另一方面,骨转移组织的比例显示出积极的核染色连环蛋白低于报道了陈et al .(85%比37%)。这两项研究证明了一个反核之间的联系连环蛋白表达和雄激素受体状态(48,55]。
4所示。讨论
4.1。总结和解释的结果
目前,骨转移形成细胞可塑性的作用尚不完全清楚。最近的临床前模型表明,EMT /遇见和二者之间的关系是复杂的,动态的。在本文中,我们专注于细胞可塑性在PC骨转移的临床重要性通过回顾研究比较分析不同具备干细胞和EMT /标记在骨转移和主要组织样本。我们确定了方法论的局限性和研究间异质性的来源。在大多数研究样本量小,并不是所有的研究使用匹配主要和转移的样本相同的病人。此外,不同的评分标准定义积极标记表达式。研究人口分析异构对肿瘤的成绩和治疗状态,使患者之间的直接比较困难。例如,许多研究没有报告的雄激素受体(AR)状态组织分析。这是很重要的,因为这里的两项研究表明逆核之间的联系连环蛋白定位和雄激素受体(AR)状态,表明降低AR表达使Wnt / b-catenin信号(48,55]。这是符合文学的数据表明,AR表达水平低是所需EMT在PC细胞(56]。因此,异质性EMT的表达和遇到标记之间的观察研究综述可能部分归因于不同的基于“增大化现实”技术在骨转移组织。
尽管这些研究方法论的区别,一般来说,大多数干细胞标记分析,除了趋化因子受体CXCR4在骨转移组织积极表达,表达水平相似或高于初级电脑组织和软组织转移。另一方面,EMT的表达水平和标记在骨转移组织显示变化之间的内部和样本。这种变化并不简单地意味着研究提供相互矛盾的结果,但强调细胞可塑性的动态和瞬态特性已被临床前研究和报道捕获这个临床的挑战。病理样本代表的观察建立群众在静态的时间点,不能够反映肿瘤细胞的动态适应性。例如,标记的表达属于转移启动细胞群可能逐渐减少病灶进展和转移性质量变得更成熟41]。
数据从研究综述和其他人确认时间和空间因素以及转移程度大小分化和转移发挥重要作用在影响标记表达状态在遥远的地点。骨转移的低表达的趋化因子受体CXCR4报道伊顿et al。41]表明,这个标记(其配体SDF-1)可能是重要的对癌症细胞归巢骨头和贩卖干细胞(57,58),但不是遥远的肿瘤生长41]。因此,随着转移的增长,这标志失去了它的表达式。布莱登带领一个et al。45]报道逆钙粘蛋白表达之间的联系和骨转移的肿瘤分化程度,钙粘蛋白表达在肿瘤分化良好型的最高和最低低分化的。Sethi et al。54]显示证据异质性EMT的表达和满足标记在骨转移,减少钙粘蛋白的表达在肿瘤内的肿瘤入侵前和高中心,而波形蛋白的表达模式是相反的。阿姆斯特朗et al。52)提供的证据表明,循环肿瘤细胞可以存在于一个中间状态表达上皮和间叶细胞标记。此外,曹国伟et al。59]报道钙粘蛋白表达之间的负相关性大小和转移,钙粘蛋白表达减少,肿瘤质量变大。综上所述,这些数据表明,EMT遇到可以部分和可逆的,增加上皮标记转移并不意味着完全逆转成上皮组织的状态。曹国伟等人假设第二EMT可以发生在遥远的网站允许进一步传播到其他网站(59)(图2)。
这种可塑性和动态能力之间的过渡上皮、间质和中间状态促进适应改变微环境刺激(30.]。一种类型的可塑性,允许在骨微环境适应osteomimicry [23]。一些临床研究综述发现增加标记涉及osteomimicry的表达式。在osteomimicry, PC细胞获得一个osteoblast-like表型(60)和表达骨标记,如骨钙蛋白、骨涎蛋白(61年)、osteoprotegerin和RANKL [62年]。Runx2的表达成骨细胞分化的主要转录因子,是一个至关重要的元素在收购osteomimicry [63年]。几个实验研究证明了EMT的积极作用,具备干细胞途径(例如,扭曲和等级)osteomimicry通过促进Runx2的表达(64年- - - - - -66年]。此外,肝细胞生长因子(HGF)之间的相互作用及其受体,满足,已被证明通过激活增强osteomimicry Wnt /β连环蛋白通路(67年,68年]。综述,积极表达(胶质瘤干细胞标记和受体)骨转移在PC中演示了两个研究[38,41];另一项研究中报道的重要过度Wnt /核β连环蛋白通路在骨转移48),切口表达式被发现骨转移组织中的表达明显高于初级PC相比组织(54]。
4.2。临床治疗的影响和挑战
如前所述,细胞可塑性很难捕捉到临床。清晰洞察细胞可塑性在时间和空间的动态在临床上下文需要比较大量的匹配样本连续获得主要的肿瘤,循环肿瘤细胞,骨转移,肿瘤相关正常组织在一些点在时间和空间。这可能是非常困难和不便。此外,当前批准的循环肿瘤细胞的检测技术(ctc)提出了一些限制。CellSearch,唯一fda工具识别ctc依赖于抗体上皮细胞粘附分子(EpCAM)来捕获这些细胞和上皮细胞CK的识别标志。因为这是一种epithelial-based检测技术,它不能捕获ctc EpCAM大多是间充质和减少了表达。因此,这种方法会想念ctc的一个重要部分,主要是在间充质(69年- - - - - -71年)(图2)。
二者的动态表型转换治疗骨转移组织带来重要影响。EMT和干细胞特征之间的联系之前报道的文献中积极建议,抵消EMT表型可以持有承诺目标细胞抵抗常规治疗(25,70年,72年]。然而,证据的积极表达上皮和间充质骨转移标记意味着治疗方法针对一个国家可能导致不利的激活其他的(73年,74年]。因此,细胞可塑性需要可能需要目标mesenchymal-like和epithelial-like州为了消除这些细胞(25]。例如,Bitting et al。23]提出结合antiepithelial药物,如AR拮抗剂,药物对间充质目标如anti-N-cadherin抗体在治疗转移。
针对癌症干细胞表型可能被证明是比针对上皮和间充质。新兴的见解小分子核糖核酸在细胞可塑性的作用可以提供新的治疗方法。小分子核糖核酸是小非编码rna调节转录后的基因调控。这些分子都牵连到PC的网络具备干细胞调节细胞可塑性和进展(75年,76年]。例如,刘等人。75年]表明microRNA-34a可能是一个潜在的治疗目标与PC茎细胞。此外,微rna - 143和微- 145显示了三个研究[77年- - - - - -79年]可能发挥作用在PC针对骨转移的EMT调节器HEF1 [79年和干细胞标志物CD133, CD44, Oct-4,原癌基因,Klf4 [78年]。然而,microRNA-detection方法从事这些研究没有细胞特定类型,它尚未决定是否这些小分子核糖核酸表达的肿瘤细胞或周围的骨基质(80年]。
总之,虽然发现的潜在作用二者在PC骨转移和具备干细胞作为调停者的细胞可塑性,有重大挑战在临床检测细胞可塑性和问题仍未得到解答表型转换是否全部或部分,是否nonstem癌细胞进行表型转换,当这些表型转换如何发生。
利益冲突
作者宣称没有利益冲突。
补充材料
补充材料的两个表包含额外的细节19研究综述。这些细节属于原发性肿瘤的格里森评分,治疗状态时骨活检,组织类型(如福尔马林固定、石蜡包埋、等),标记检测方法(免疫组织化学和原位杂交),和评分标准用于定义积极标记表达式。补充表1包含8的细节研究,研究干细胞标记的微分表达式,和补充表2包含11的细节研究,分析了EMT的微分表达式/标记。