文摘

转移是癌症的标志。这个事件与癌细胞的能力直接关系离开血液中的肿瘤质量和长途旅行和/或淋巴管。多形性胶质母细胞瘤(GBM),大脑最常见的原发性肿瘤,主要特点是令人沮丧的预后。GBM患者常见的致命问题是由于局部复发是观察到大部分时间没有远处转移。然而,它最近被证明,“绿带运动”细胞可以在几个研究从血液中分离。这一观点提出了一个问题:glioblastoma-circulating GBM致命细胞复发的可能参与“自导转移”的过程。因此,我们认为是很重要的检查已知分子机制循环肿瘤细胞(CTC)特定属性,强调他们的上皮间充质转变(EMT)能力和他们可能参与肿瘤的起始。这里的想法是审查这些机制,推测他们有关如何可以应用在即将到来的战斗反对“绿带运动”。

1。介绍

循环肿瘤细胞(CTC)所需的主要底物对癌症蔓延和扩展转移。这些细胞最初来自于原发肿瘤和血管间。然后CTC可以离开循环,通过不同器官的连接组织迁移,增殖形成转移。目前尚不清楚是否CTC能够回到原发肿瘤的网站,专门治疗治疗后,因此参与肿瘤复发。

事实上,它已经表明,一个非常小的比例的CTC可以形成转移。这个分组人口的细胞称为循环肿瘤干细胞(CTSC)。的确,这群被认为是自我更新,多功能,肿瘤的起始能力(1]。到目前为止,不同假说试图解释它们的存在外周血,涉及几个穿过血管屏障的机制。因为他们的属性,这些细胞感兴趣的高对抗疾病的发展和转移的形成。本文旨在更好地理解这些CTSC与特定的生物学关注多形性成胶质细胞瘤,一个年级第四恶性脑瘤预后终端、系统的复发,罕见的转移。

2。起源、流通和循环肿瘤干细胞的目的地(CTSC)

CTC最终来自最初的肿瘤或转移。在肿瘤的质量,只有不到5%的恶性肿瘤细胞(2]已知保持自我更新潜能通过几代人能够创建一个新的肿瘤。这些被称为癌症干细胞(CSC)。经典,CSC是由三个主要的在体外属性:形成球形殖民地文化悬挂,微分表面标记水平和模式,提高放疗或化疗治疗后生存(3- - - - - -7]。此外,在实验模型,CSC是唯一的肿瘤细胞能够启动新的肿瘤的发展在异位或等位的异种移植实验。这些CSC呈现高宽容致命的环境,宿主防御和growth-suppression因素由于免疫调节,细胞周期检查点和DNA损伤控制通路(8]。

从这个,不同的假设试图阐明CSC的存在在血液或循环肿瘤干细胞(CTSC)。CSC可以使用正常的形态形成过程称为上皮间充质转变(EMT) [9)来修改他们的特性来逃避组织起源和迁移到血管间的10]。刘和合作者最近表明,分化肿瘤细胞获得迁徙能力由于EMT的发展途径11)(图1(a))。内渗终于可能分泌的酶,如丝氨酸/半胱氨酸蛋白酶,矩阵metalloproteases (MMP)或disintegrins,和其他metalloproteases(亚当斯),为了降低血管基底膜(12]。肿瘤相关巨噬细胞(tam)的存在,尤其是在缺氧区肿瘤(13),似乎的确促进内渗过程,可能通过分泌MMP-9 [14]。


图1
见解在GBM传播过程。GSC和分化的细胞都可以接受EMT为了入侵大脑实质。这个过程是由不同的转录因子包括塔尔·蜗牛,曲折的剧情,NF -κB被激活在一些环境条件(炎症、坏死和缺氧)((a)和(B))。这因此导致收购间充质属性和ECM降解酶的表达,以有利于肿瘤扩散。这个过程还维持内渗,导致系统性传播((c)和(d))。肿瘤血管通常是不完整和漏水的,因此有利于内部/外渗(d)。在病理条件下,BBB常常中断,促进GBM细胞进入血液流动(d)。当肿瘤细胞渗出液,他们可能变得静止或发展转移。这种平衡是由环境条件和严格监管因素包括BMP7或TGFβ2在许多其他可能诱导休眠或开关满足和转移(e)。

一旦进入血液中,大多数CTC,包括CSC,经历一个重要的选择由剪切力或自然杀伤(NK)细胞免疫系统15]。然而,CTC可以总细胞元素(16)或血小板17)和表达一些受体酪氨酸激酶(RTK)凋亡分子和入侵信号组件(16,18]。CTC以这种方式不仅能够避免免疫反应但也女性(18]。渗出液,CTC使用血球渗出逃离血管腔室(19]。CTC,目前间充质特性可以逆他们的过渡,然后通过这一过程被称为原产地恢复上皮表型间充质上皮转变(满足)。一些CTC最终成为静止在一个新的和有利的环境以后,可以完全参与癌症复发(图1(e))。

3所示。EMT条件和分子调控

如果CTC是衬底,EMT可能癌症传播的必要条件。EMT确实是被认为是癌细胞遵循的程序获得转移特性。这大大简化了我们的概念转移级联,即使EMT肯定是不够的。EMT /遇见一个正常的胚胎发育过程中可逆的转换程序,允许在开发过程中上皮细胞向间充质细胞和反向。其胚胎的含义,尤其是在原肠胚形成,神经嵴分层,和器官形成和发展,是描述20.]。之后,为了应对伤病,EMT被证明是诱导表皮生长因子(21和角质细胞在治疗过程使用的22]。

EMT的墙角石/过程,遇到的/ upregulation钙粘蛋白(E-Cad)附着不可或缺的膜蛋白和组件连接和信息的一个重要中介粘连。的背景基因编码E-Cad。它可以被压抑的在两个方面,根据影响粘附促进剂。首先,转录阻遏物包括蜗牛、蛞蝓,ZEB1, ZEB2(锌指蛋白)和基本helix-loop-helix (bHLH)等直接的E-boxes E47转录因子结合背景启动子区域(23- - - - - -26]。Kruppel-like因子8也压制E-Cad表达式被修复背景E-box独立地启动子(27]。第二,bHLH Twist1因素,E2-2因素,胚胎转录因子Goosecoid间接抑制背景转录(28,29日]。有趣的是,蜗牛和转折出现积极控制ZEB1表达式(30.]。

许多EMT诱发目前已知。核因子kappa-B (NF -κB)有一个假定的结合位点蜗牛启动子,蜗牛诱导蛋白质和防止其磷酸化,糖原合酶激酶3 (GSK-3)和随后的退化31日]。它已经表明,肿瘤坏死因子α(肿瘤坏死因子-α通过NF -)诱导和稳定蜗牛蛋白κB (32]。转化生长因子-β(TGF -β)是一个著名的EMT诱导物。TGF -的绑定βSmad转录因子的受体导致磷酸化,强烈诱导蜗牛和扭曲表达,尤其是在存在高机动组蛋白HMGA 2 (33]。蛋白激酶A (PKA)、信号传感器和转录激活3 (STAT3)和蛋白激酶D (PKD)参与TGF -β全身的EMT (34,35]。

当地条件还可以调节EMT过程。这是缺氧的情况下,当地的条件中经常遇到肿瘤质量。事实上,在缺氧,Notch通路被激活,导致切口胞内域研究所解放。镍镉行为然后作为转录因子与dna结合蛋白质CSL调节基因的表达。镍镉特别是上调蜗牛表达式直接绑定到其启动子(36]。同样,还在缺氧条件下,低氧诱导因子- 1 (HIF-1),会使切口,能够稳定蜗牛通过招募同事(LOX) [36]。然而,HIF-1也能导致扭曲的表情,直接绑定到hypoxia-response元素(一定是)扭启动子序列(37]。另一个因素是调节在缺氧或炎症,血管内皮生长因子或VEGF可以通过GSK-3抑制诱发扭转和蜗牛的表情(38,39]。相同的扭转和蜗牛的表情观察到监管与EGF可以在合作特别行动α5β1整合素[40]。音猬因子通路有关蜗牛的表达,也可能引起Gli1 [41),导致TGF -β全身的EMT (42]。活跃Wnt信号发生与不同癌的进展和它已经表明,Wnt稳定蜗牛(因此EMT)通过Axin-2 GSK-3B抑制(43]。因此,EMT似乎E-Cad阻遏蛋白的活动的结果,特别是蜗牛因素,针对炎症和缺氧条件下(44),两个功能在癌症。

另一方面,另一个途径包括microrna是众所周知的规则在上皮转变。骨形成蛋白(BMP)通路,特别是通过BMP7诱发mir - 205和mir - 200家庭的小分子核糖核酸,而诱发背景启动子和抑制ZEB1 ZEB2表达式(45),因此促进了(46)(图1(e))。

在EMT上皮癌细胞,一点点地倾向于间充质状态,宽松的上皮特性和改变他们的蛋白表达。因此,它是可能的”来形容CTC上皮和间质表型转变的程度。上皮细胞粘附分子(EpCAM) [47)、细胞角蛋白(48),zonula occludens(49),或上皮拼接调节器1 (ESPR1) [50表达式描述一个上皮表型,而N-Cadherin [51)或波形蛋白(52]在间质表型表达。激活的生化途径,比如Twist-1或Akt-PI3K通路53),也可以是特定特征的间叶细胞的状态。EMT与收购一些癌症的关键属性传播包括第一镇压的上皮细胞极性和扩散,第二,促进细胞抵抗治疗,迁移和入侵20.]。相反,达到促进细胞增殖和转移的形成。

E-Cad阻遏蛋白以及EMT诱导参与这次收购。例如,蜗牛因素诱发MMP-9表达式,然后能降解基底膜的血管,内渗的前提步骤。相反,一些metalloproteases MMP-3和MMP-13等,可诱发EMT (54,55]。此外,TGF -β抵抗细胞死亡和DNA损伤(56]。事实上,蜗牛和蛞蝓因素压制proapoptotic基因表达,特别是彪马,自动取款机,PTEN p53-mediated中通常是调节凋亡通路(57]。在同一条线上,Twist1和Twist2被显示在人类癌症的大部分,因此能够覆盖oncogene-induced过早衰老,废除p53的主要监管机构——Rb-dependent通路。上皮细胞的致癌捻度之间的合作促有丝分裂的蛋白质和激活癌基因蛋白导致EMT完成。综上所述,这些数据强调了一个意想不到的联系早逃离故障保险项目和收购入侵特征的肿瘤细胞(58]。EMT也与化疗,radio-resistance有关。蜗牛实际上p53-mediated灭活细胞凋亡(57),而扭转上调丝氨酸/苏氨酸激酶AKT2 [59]。最后,Kudo-Saito等人在肿瘤细胞黑色素瘤,蜗牛积极求助于血小板反应蛋白- 1 (TSP-1)为了削弱树突细胞,导致CD4 +调节性T细胞诱导免疫抑制能力,因此促进immunoresistance、免疫抑制和/或逃避免疫监视的60]。

间充质转变似乎也授予或增强干细胞激活属性的Ras / MAPK通路(61年)(图1(一)和1(b))。蜗牛因素确实可以促进Wnt通路(闻名的规定在干细胞自我更新和分化)由E-Cad镇压[62年]。ZEB1和ZEB2因素表达下调一些特定的200小分子核糖核酸的家人(mir - 200),尤其是mir - 200 c,这目标polycomb组成员观察干细胞的重要调节器更新,作为各种基因的抑制因子通过调节染色质状态(45,63年,64年]。越来越多的报道强调的重要性mir - 200 /·反馈回路在确定上皮和间质肿瘤细胞的未来64年]。同样,陆等人使用循环定义三个不同州之间的连续体上皮和间叶细胞分化:上皮(mir - 200高/低·),间充质(mir - 200低/高·),和部分EMT(介质mir - 200 /介质塔尔·)[65年]。收购干细胞特性可以解释可能的各种CSC的起源。

无论上皮间充质状态,一些细胞标记显示在CTC具备干细胞特性。例如,在乳腺癌醛脱氢酶- 1 (ALDH1)允许检测CTC CSC属性(53]。细胞表面标记物的表达CD44 + / CD24−也涉及与CTSC CSC在乳腺癌和结肠癌癌(66年]。神经节甘脂(阻止GD2, GD3和GD1A)在乳腺癌和ABC蛋白(ABCG2)在肺癌也具备干细胞用于检测(67年,68年),但他们的效用CTSC检测仍不确定。

5。休眠

肿瘤细胞脱离原发肿瘤的质量,身体扩散到其他解剖位置通过循环称为传播肿瘤细胞(DTC)。他们可以分为CTC的子群。转移形成一个选择就是DTC可以遵循,但他们中的一些人还能变成静止,一个不同于衰老的过程,由nonproliferative状态的细胞周期阻滞于G0 / G1期(69年]。静止的结果减少促有丝分裂的信号,表明自噬(70年),减少PI3K-AKT信号(71年),和压力信号通路的激活72年]。有趣的是,休眠显著影响微环境可允许或限制(73年]。在骨髓腔室,蛋白质的存在,如GAS6 BMP4, BMP7, TGF -β2为休眠(授予一个适当的环境74年- - - - - -76年],而VCAM1、periostin和细胞外基质刚度、密度高的I型胶原蛋白,可以诱导逃脱休眠的77年- - - - - -79年]。很多关键球员调节肿瘤细胞休眠。其中,两位杰出的平衡路径,p38增殖蛋白激酶(MAPK)和细胞外signal-regulated激酶(ERK),可能是主要决定因素(75年]。高比率的ERK / p38是在转移病变(80年),而低比率的ERK / p38与休眠有关[81年]。此外,Myc癌基因的失活也导致衰老(82年]。

静止过程中涉及多个演员。例如,成纤维细胞表达periostin,新兵Wnt通路配体和Wnt信号增加癌症干细胞,导致转移殖民(83年]。骨髓干细胞利基,基质细胞,如成骨细胞,通过TGF -β2,诱发低电台的ERK / p - 38和p27的表达,抑制到,并以这种方式诱导癌细胞静止(81年]。同样,骨形态形成蛋白7 (BMP-7)结合BMPR2激活p38和增加细胞周期抑制剂p21的表达和转移抑制基因NDRG1 (N-myc downstream-regulated基因1)(75年]。巨噬细胞、CD4 +和CD8 + T细胞,成立于免疫领域,使用肿瘤坏死因子受体1 (TNFR1)和干扰素-γ(IFN -γ)为了诱导抗血管新生趋化因子和防止核扩散和致癌作用[84年]。更具体地说,CD4 + T细胞产品CXCL9 CXCL10,描述,抑制血管生成(85年]。内皮细胞从骨髓血管领域也可以通过TSP-1诱导静止或perlecan生产(78年,86年]。

休眠是癌症复发的一个重要现象,因为它意味着更高的抵抗针对性和传统疗法,长时间后,有时几十年,肿瘤细胞可以退出这个特定的休眠状态和发展再生能力(87年]。的休眠状态和肿瘤干细胞之间存在紧密联系的是怀疑88年]。事实上,休眠的肿瘤细胞和肿瘤干细胞显示出高电阻电流治疗(89年,90年),可以进行细胞周期阻滞,以应对不同形式的治疗(91年,92年]。在胶质母细胞瘤,例如,CSC池在电离辐射后肿瘤是丰富。这种情况似乎在DNA损伤修复途径的激活直接结果耦合通过DNA增殖和凋亡减少检查点激酶(93年]。事实上,一个族群CSC被认为是静止的94年]。支持这一观点的事实休眠细胞和CSC使用相同的途径如嘘,切口,Wnt [95年]。肿瘤发生的重叠休眠状态和能力可以帮助确定肿瘤细胞的族群,这是高度参与复发。

6。CTSC和胶质母细胞瘤

6.1。临床证据

“绿带运动”是最常见的原发性脑肿瘤,尽管是很出名的,预后不良多通道疗法。的快速复发肿瘤GBM患者确实认为多年来缺乏GBM蔓延的主要原因的中枢神经系统。然而,有几个胶质母细胞瘤的临床描述转移。1928年,戴维斯和他的同事描述了第一次报告的案件的胶质母细胞瘤转移一个31岁的女人。从那时起,越来越多的证据表明“绿带运动”的能力传播不仅通过脑脊液(CSF)也通过血液或淋巴血管(96年,97年)(图1(e))。有趣的是,GBM转移报告数量的增加逐步[98年]。这可以解释为较高的诊断不仅由于成像的改进,也由于温和但真正提高病人的生存和结果。有趣的是,神经胶质瘤转移的发生率在后期考试范围从6到25%幕上的肿瘤(99年,One hundred.]。最初的肿瘤诊断和转移之间的实际延迟发现文献中是1到60个月101年]。因此,临床证据允许断言CTC和DTC GBM的存在。

6.2。CSC在胶质母细胞瘤

Ignatova等人首先强调了CSC的存在在“绿带运动”(102年)(图1(a))。GSC之间存在很多相似之处和正常干细胞在成人的大脑,也称为神经干细胞(NSC)。这些人口确实共享特定基因表达的相似之处和信号通路包括切口,Wnt或TGF -β信号(103年- - - - - -105年]。CD133或prominin-1提出了肿瘤恶化/起始细胞的生物标志物胶质母细胞瘤中描述(106年),但后来似乎不够CD133-negative细胞还可以启动肿瘤(107年]。有趣的是,不仅Sox2(转录因子),还巢蛋白(一个中间丝蛋白)和整合素α6表达高度表达GSC人口(108年,109年]。表皮生长因子受体的放大和突变是众所周知的“绿带运动”,也促进具备干细胞在GBM细胞(110年]。虽然目前尚不清楚GSC NSC癌转变的结果,他们已经证明了优先定位在特定的领域,更具体地说在神经性的领域,比如subventricular区(111年]。证据也认为他们的存在在坏死的领域(112年)或在肿瘤边缘领域(113年]。

6.3。有缺陷的大脑血屏障(BBB)和GBM-Circulating细胞

血脑屏障(BBB)主要由内皮细胞紧密连接,连接的星形endfeet包围与嵌入到周围的周血管基底膜。然而,神经元和胶质细胞也参与BBB细胞结构(114年]。事实上,内皮细胞和星形胶质细胞之间存在双重作用,称为gliovascular耦合。虽然内皮细胞可以刺激星形生长和分化,星形胶质细胞也调节紧密连接形成和血管生成通过src-suppressed C-kinase衬底(SSeCKS) [115年,116年]。此外,星形endfeet使用水通道蛋白(AQP)保持BBB完整性(117年]。

“绿带运动”是最人类血管肿瘤(118年]。等等,这可以解释为高水平的血管内皮生长因子(VEGF),特别是在坏死核心,导致内皮增生(119年]。然而,glioblastoma-induced血管生成是不完善导致血管形成可变直径和渗透率,异构分布,基板违规行为(120年)(图1(c)和1(d))。1975年,Hirano和松井已经来袭和紧密连接中断GBM船只(121年]。一开始,“绿带运动”细胞使用主机的血管通路的入侵122年),然后,拉拢这些血管(123年]。这些交互GBM细胞与血管随着病情的发展越来越突出。事实上,新生成的血管,血管生成可以支持肿瘤生长,与音调控制神经胶质瘤细胞(124年]。沃特金斯等人还显示,神经胶质瘤细胞取代,甚至消除病患endfeet直接与内皮细胞接触(数据1(c)和1(d))。结果是,首先,停止内皮/星形交互,第二,减少违反BBB,紧密连接的124年]。因此,胶质母细胞瘤进展似乎与BBB通透性改变,紧密关联,同时构成intravasate的首要条件。

6.4。胶质母细胞瘤亚型和EMT:间充质链接

基于基因表达特征,描述了四个GBM亚型:颈板,神经,古典,间充质125年]。特别是,间叶细胞亚型CHI3L1的特点是高表达和满足,野生型IDH1突变/删除NF1、Schwann-like特性和重要的坏死和炎症的存在(125年- - - - - -127年]。这种亚型通常预后较差,大多数时候,出现了新创(128年,129年]。纤连蛋白和胶原蛋白5α1被用作标记的间充质GBM亚型(125年]。一些监管者的间叶细胞状态也一直在强调这个子类型,如C / EBP-B和STAT3转录因子或者转录辅激活小胡子130年,131年]。

在这种背景下,Bhat和他的同事们最近表明小胶质细胞能够通过TNF -诱导间充质状态α/ NF -κB通路,特别是导致抗辐射性[132年]。此外,它已被证明,间质表型与更高的“绿带运动”细胞的迁移能力。事实上,TGF -β,“绿带运动”中环境和由小胶质细胞分泌,基质和肿瘤细胞133年),能够诱导间充质转变,通过SMAD2 ZEB1磷酸化和招聘,特别是在GBM低或没有表达间充质标记(134年]。这间叶细胞分化可以有效地阻止了A8301, TGF -的抑制剂β1型受体(134年]。通过HIF-1缺氧,αZEB1,也能够诱导间充质开关在“绿带运动”(135年]。此外,扭转过度增强GBM入侵(136年]。蜗牛也在调节神经胶质瘤细胞比正常脑细胞和展示了促进入侵137年]。事实上,其失活抑制神经胶质瘤进展和迁移138年]。最后,基质细胞衍生因子(SDF-1)或CXCL12及其受体CXCR4可以通过激活诱导EMT在GBM PI3K / Akt和ERK途径139年]。有趣的是最近的另一个研究报告的参与CXCL12 / CXCR4轴在生存素通过upregulation EMT过渡,参与细胞凋亡抑制蛋白(140年]。此外survivin-mediated EMT促进抵抗γ辐射,暗示EMT在GBM治疗抵抗的潜在作用[141年]。

间充质转变与收购相关的干细胞特性,缺氧似乎在GBM增加干细胞标记细胞,通过HIF-1α、切口诱变(142年]。谈到新属性,间充质转变表明GBM赋予肿瘤抗vegf治疗(143年]。

“绿带运动”转移不篇美国间叶细胞亚型。这并不奇怪,因为它已经表明,不同亚型的GBM可以共处在同一肿瘤(144年]。此外,小泽等人表明,“绿带运动”可能来自一个共同的proneural-like前体,额外NF1损失可以转换这颈板亚型间叶细胞亚型(145年]。因此,间充质转变可以在“绿带运动”被理解为一个迟到的现象,导致更积极,侵入性和复发性肿瘤。支持了这个观点间叶细胞亚型是经常发现在胶质母细胞瘤转移和复发146年]。

6.5。CTSC在胶质母细胞瘤

最近,CTC在GBM患者发现了血液、突出了GFAP检测EGFR放大,或增加端粒酶活性(147年,148年]。这些CTC GBM患者的表型间充质或颈板亚型休市。然而,最近的研究还没有发现具备干细胞特性的细胞,但这并不排除一些CTC CTSC也的确如此。当然,这个假设是持续存在的临床证据和GBM转移(98年]。最近,歌等人表明MMP-9需要穿过BBB,尤其是实质障碍(149年]。有趣的是,蜗牛也诱发MMP-9表达式,因此,间充质转变似乎是一个必要条件intravasate(图1(c))。此外,休眠也是一个现实的“绿带运动”(150年),我们可以推测,这些CTC在其他组织保持静止,可能后来发起复发。此外,循环内皮细胞和循环造血祖细胞似乎也出现在“绿带运动”(151年]。有趣的是,GSC可以分化成内皮细胞和产生新的肿瘤显示能力当嫁接在免疫缺陷小鼠152年)(图1(d))。这加强了更多的假说根据CTSC是一个被低估的“绿带运动”的现实。

7所示。结论

多年来,“绿带运动”被认为是限制在中枢神经系统,但越来越多的证据表明,像许多其他癌症一样,生血的传播是一个现实。CTC描述需要确认CTSC的存在。的问题可能在GBM CTC作用复发仍然开放。我们认为这是一个至关重要的问题来解决其响应可能大大修改实际的治疗协议和对病人的结果有重要影响。

利益冲突

作者声明他们没有利益冲突。

确认

这项工作是支持由国家科学研究基金(F.N.R.S / F.R.I.A),列日大学的专项资金和抗癌中心附近的列日大学和里昂Fredericq格兰特。