Повышение туморогенного потенциала клеток рака ободочной кишки человека линии НСТ116 за счет увеличения содержания раковых стволовых клеток при подавлении экспрессии E-кадгерина

Для многих злокачественных новообразований человека характерна аберрантная экспрессия или утрата Е-кадгерина, что является пусковым механизмом для эпителиально-мезенхимального перехода. Прохождение эпителиально-мезенхимального перехода, в свою очередь, может способствовать приобретению трансформированными клетками свойств так называемых раковых стволовых клеток (РСК). Цель исследования - изучение влияния экспрессии Е-кадгерина на долю РСК в популяции клеток аденокарциномы толстой кишки человека НСТ116. Материалы и методы. Созданы сублинии клеток НСТ116 с повышенной и подавленной экспрессией Е-кадгерина, в которых мы оценивали долю РСК с помощью тестов на минимальную прививочную дозу, колониеобразование в полужидкой среде, а также определяли профиль экспрессии маркеров плюрипотентности. Результаты и выводы. Мы показали, что доля РСК в популяции клеток аденокарциномы толстой кишки человека НСТ116 зависит от уровня экспрессии Е-кадгерина. Подавление продукции этого белка приводит к повышенной экспрессии генов, ответственных за плюрипотентное состояние клетки, и увеличению доли РСК через активацию сигнального пути Wnt/ß-катенин. Гиперэкспрессия Е-кадгерина имеет противоположный эффект и снижает количество РСК в популяции клеток НСТ116. Таким образом, в противоопухолевой терапии колоректального рака могут быть перспективными терапевтические подходы, восстанавливающие экспрессию Е-кадгерина.

раковые стволовые клетки, эпителиально-мезенхимальный переход, Е-кадгерин, колоректальный рак, cancer stem cells, epithelial-mesenchymal transition, E-cadherin, colorectal cancer

1. Stemmler M.P. Cadherins in development and cancer. Molecular Biosystems 2008; 4(8): 835-50. http://dx.doi.org/10.1039/b719215k. PMID: 18633485.

2. van Roy F., Berx G. The cell-cell adhesion molecule E-cadherin. Cellular and Molecular Life Science 2008; 65(23): 3756-88. http://dx.doi.org/10.1007/s00018-008-8281-1. PMID: 18726070.

3. Rodriguez F.J., Lewis-Tuffin L.J., Anastasiadis P.Z. E-cadherin’s dark side possible role in tumor progression. Biochimica and Biophysica Acta 2012;1826(1):23-31. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbcan. 2012.03.002. PMID: 22440943.

4. Perl A.K., Wilgenbus P., Dahl U. et al. A causal role for E-cadherin in the transition from adenoma to carcinoma. Nature 2009; 392(6672): 190-3. PMID: 9515965.

5. Kim S.A., Inamura K., Yamauchi M. et al. Loss of CDH1 (E-cadherin) expression is associated with infiltrative tumor growth and lymph nodemetastasis. British Journal of Cancer 2016; 114(2): 199-206. http://dx.doi.org/10.1038/bjc.2015.347. PMID: 26742007.

6. Spaderna S., Schmalhofer O., Hlubek F. et al. Epithelial-mesenchymal and mesenchymal-epithelial transitions during cancer progression. Verhandlungen der Deutschen Gesellschaft fur Pathologie 2007; 91: 21-8. PMID: 18314592.

7. Фармаковская М.Д., Хромова Н.В., Рыбко В.А., Копнин П.Б. Роль эпителиально-мезенхимального перехода в регуляции свойств раковых стволовых клеток солидных опухолей. Российский биотерапевтический журнал 2015; 4: 3-8.

8. Mani S.A., Guo W., Liao M.J. et al. The epithelial-mesenchymal transition generates cells with properties of stem cells. Cell 2008; 133(4): 704-15. http://dx.doi.org/10.1016/j. cell. 2008.03.027. PMID: 18485877.

9. Polyak K., Weinberg R.A. Transitions between epithelial and mesenchymal states: acquisition of malignant and stem cell traits. Nature Reviews Cancer 2009; 9(4): 265-73. http://dx.doi.org/10.1038/nrc2620. PMID: 19262571.

10. Reya T., Morrison S.J., Clarke M.F., Weissman I.L. Stem cells, cancer, and cancer stem cells. Nature 2001; 414(6859): 105-11. http://dx.doi.org/10.1038/35102167. PMID: 11689955.

11. Scheel C., Weinberg R.A. Cancer stem cells and epithelial-mesenchy-mal transition: concepts and molecular links. Seminars in Cancer Biology 2012; 22(5-6): 396-403. http://dx.doi.org/10.1016/j.semcancer. 2012.04.001. PMID: 22554795.

12. Kozovska Z., Gabrisova V., Kucerova L. Colon cancer: cancer stem cells markers, drug resistance and treatment. Biomedicine and Pharmacotherapy 2014; 68(8): 911-6. http://dx.doi.org/10.1016/j.biopha.2014.10.019. PMID: 25458789.

13. Singh A., Settleman J. EMT, cancer stem cells and drug resistance: an emerging axis of evil in the war on cancer. Oncogene 2010; 29(34): 4741-51. http://dx.doi.org/10.1038/onc.2010.215. PMID: 20531305.

14. Gupta P.B., Fillmore C.M., Jiang G. et al. Stochastic state transitions give rise to phenotypic equilibrium in populations of cancer cells. Cell 2011; 146(4): 633-44. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.07.026. PMID: 21854987.

15. Chaffer C.L., Brueckmann I., Scheel C. et al. Normal and neoplastic nonstem cells can spontaneously convert to a stem-like state. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America 2011; 108(19): 7950-5. http://dx.doi.org/10.1073/pnas.1102454108. PMID: 21498687.

16. Cordenonsi M., Zanconato F., Azzolin L. et al. The Hippo transducer TAZ confers cancer stem cell-related traits on breast cancer cells. Cell 2011; 147(4): 759-72. http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2011.09.048. PMID: 22078877.

17. Cai C., Zhu X. The Wnt/b-catenin pathway regulates self-renewal of cancer stem-like cells in human gastric cancer. Molecular Medicine Reports 2012; 5(5): 1191-6. PMID: 22367735.

18. Liu S., Dontu G., Mantle I.D. et al. Hedgehog signaling and Bmi-1 regulate selfrenewal of normal and malignant human mammary stem cells. Cancer Research 2006; 66(12): 6063-71. http://dx.doi.org/10.1158/ 0008-5472.CAN-06-0054. PMID: 16778178.

19. Korkaya H., Paulson A., Charafe-Jauffret E. et al. Regulation of mammary stem/ progenitor cells by PTEN/Akt/beta-catenin signaling. PLoS Biology 2009; 7(6): e1000121. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pbio.1000121. PMID: 19492080.

20. Farmakovskaya M., Khromova N., Rybko V. et al. E-cadherin repression increases amount of cancer stem cells in human A549 lung adenocarcinoma and stimulates tumor growth. Cell Cycle 2016; 15(8): 1084-92. http://dx.doi.org/10.1 080/15384101.2016.1156268. PMID: 26940223.

21. Bae K.M., Su Z., Frye C. et al. Expression of pluripotent stem cell reprogramming factors by prostate tumor initiating cells. Journal of Urology 2010; 183(5): 2045-53. http://dx.doi.org/10.1016/j.juro.2009.12.092. PMID: 20303530.

22. Khromova N., Kopnin P., Rybko V., Kopnin B.P. Downregulation of VEGF-C expression in lung and colon cancer cells decelerates tumor growth and inhibits metastasis via multiple mechanisms. Oncogene 2012; 31(11): 1389-97. http://dx.doi.org/10.1038/onc.2011.330. PMID: 21804602.

23. Chitaev N.A., Troyanovsky S.M. Adhesive but not lateral E-cadherin complexes require calcium and catenins for their formation. The Journal of Cell Biology 1998; 142(3): 837-46. PMID: 9700170.

24. Logunov D.Y., Ilyinskaya G.V., Cherenova L.V. et al. Restoration of p53 tumor-suppressor activity in human tumor cells in vitro and in their xenografts in vivo by recombinant avian adenovirus CELO-p53. Gene Therapy 2004; 11: 79-84. PMID: 14681700.

25. Steinestel K., Eder S., Schrader A.J., Steinestel J. Clinical significance of epithelial-mesenchymal transition. Clinical and Translational Medicine 2014; 3: 17. http://dx.doi.org/10.1186/2001-1326-3-17. PMID: 25050175.

26. Kevans D., Wang L.M., Sheahan K. et al. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) protein expression in a cohort of stage II colorectal cancer patients with characterized tumor budding and mismatch repair protein status. International Journal of Surgical Pathology 2011; 19(6): 751-60. http://dx.doi.org/10.1177/1066896911414566. PMID: 21791486.

27. Oshima N., Yamada Y., Nagayama S. et al. Induction of cancer stem cell properties in colon cancer cells by defined factors. PLoS One 2014; 9(7): e101735. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0101735. PMID: 25006808.

28. Zhang X., Hua R., Wang X. et al. Identification of stem-like cells and clinical significance of candidate stem cell markers in gastric cancer. Oncotarget 2016; 7(9): 9815-31. http://dx.doi.org/10.18632/oncotarget.6890. PMID: 26769843.

29. Talebi A., Kianersi K., Beiraghdar M. Comparison of gene expression of SOX2 and OCT4 in normal tissue, polyps, and colon adenocarcinoma using immunohistochemical staining. Advanced Biomedical Research 2015; 4: 234. http://dx.doi.org/10.4103/2277-9175.167958. PMID: 26645019.

30. Habu N., Imanishi Y., Kameyama K. et al. Expression of Oct3/4 and Nanog in the head and neck squamous carcinoma cells and its clinical implications for delayed neck metastasis in stage I/II oral tongue squamous cell carcinoma. BMC Cancer 2015; 15: 730. http://dx.doi.org/10.1186/s12885-015-1732-9. PMID: 26483189.

31. Alisi A., Cho W.C., Locatelli F., Fruci D. Multidrug resistance and cancer stem cells in neuroblastoma and hepatoblastoma. International Journal of Molecular Science 2013; 14(12): 24706-25; http://dx.doi.org/10.1186/s12885-015-1732-9. PMID: 26483189.

32. Singh S.K., Clarke I.D., Terasaki M. et al. Identification of a cancer stem cell in human brain tumours. Cancer Research 2003; 63(18): 5821-8; PMID: 14522905.