Preview

Успехи молекулярной онкологии

Расширенный поиск

Опухолевые стволовые клетки мультиформной глиобластомы

https://doi.org/10.17650/2313-805X.2016.3.2.26-33

Полный текст:

Аннотация

Мультиформная глиобластома IV степени злокачественности по классификации Всемирной организации здравоохранения является наиболее распространенной первичной опухолью головного мозга с медианой выживаемости примерно 15–25 мес после лечения. Опухоль после хирургического лечения часто рецидивирует и резистентна к химио- и лучевой терапии. Мультиформная глиобластома представляет собой высокодифференцированную гетерогенную клеточную популяцию, способную образовывать опухолевые стволовые клетки (ОСК), и подразделяется на 4 молекулярных подтипа: пронейральный, нейральный, классический и мезенхимальный. Несмотря на ряд успехов в изучении механизмов, приводящих к образованию наиболее злокачественных подтипов опухоли, не ясны.

Цель работы – обобщение современных сведений о роли и биологических особенностях ОСК в опухолевой прогрессии и патогенезе мультиформной глиобластомы. Способность ОСК к образованию ниш с клетками эндотелия и микроокружением объясняет их основные свойства: пластичность фенотипа, адгезию, выживание и резистентность к стандартному противоопухолевому лечению. Наличие аберрантных сигнальных путей (Notch, Hedgehog-Gli, Wnt/β-катенин, TGF-β/SMAD, PI3K/Akt/mTOR) как в самой опухоли, так и в популяции ОСК, дисрегуляция микроРНК (miR-21, miR-128, miR-326, miR-34a и др.), влияние эпителиально-мезенхимального перехода объясняют характерные биологические характеристики ОСК. При разработке препаратов, направленных против ОСК, нужно учитывать влияние проводимой терапии и на нормальные стволовые клетки. Найденные за последнее десятилетие регуляторные механизмы и маркеры могут служить основой для создания новых лекарственных препаратов таргетного действия при лечении мультиформных глиобластом.

Об авторах

З. Н. Никифорова
НИИ канцерогенеза ФГБУ «РОНЦ им. Н. Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Россия


И. А. Кудрявцев
НИИ канцерогенеза ФГБУ «РОНЦ им. Н. Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Россия


Н. Е. Арноцкая
НИИ канцерогенеза ФГБУ «РОНЦ им. Н. Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Россия


И. С. Брюховецкий
Школа биомедицины ФГАОУ ВПО «Дальневосточный федеральный университет»; Россия, 690091, Владивосток, ул. Суханова, 8; ФГБУН «Институт биологии моря им. А. В. Жирмунского» Дальневосточного отделения Российской академии наук; Россия, 690059, Владивосток, ул. Пальчевского, 17
Россия


В. Е. Шевченко
НИИ канцерогенеза ФГБУ «РОНЦ им. Н. Н. Блохина» Минздрава России; Россия, 115478, Москва, Каширское шоссе, 24
Россия


Список литературы

1. Jhanwar-Uniyal M., Labagnara M., Friedman M. et al. Glioblastoma: molecular pathways, stem cells and therapeutic targets. Cancers (Basel) 2015;7(2):538–55.

2. Morokoff A., Ng W., Gogos A., Kaye A. H. Molecular subtypes, stem cells and heterogeneity: Implications for personalised therapy in glioma. J Clin Neurosci 2015;22(8):1219–26.

3. Wang X., Venugopal C., Singh S. K. Cancer stem cells in brain cancer. In: Cancer stem cells in solid tumors. Ed. by Alison L. Allan. Springer Science, Business Media, 2011. Pp. 37–57. P. 465.

4. Inda M. M., Bonavia R., Seoane J. Glioblastoma multiforme: a look inside its heterogeneous nature. Cancers (Basel) 2014;6(1):226–39.

5. Singh S. K., Hawkins C., Clarke I. D. et al. Identification of humanbrain tumour initiating cells. Nature 2004;432(7015): 396–401.

6. Reya T., Morrison S. J., Clarke M. F., Weissman I. L. Stem cells, cancer, and cancer stem cells. Nature 2001;414(6859):105–11.

7. Safa A. R., Saadatzadeh M. R. Cohen-Gadol A. A. et al. Emerging targets for glioblastoma stem cell therapy. J Biomed Res 2016;30(1):19–31.

8. Брюховецкий И. С., Брюховецкий А.С., Кумейко В. В. и др. Стволовые клетки в канцерогенезе мультиформной глиобластомы. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2013;8(2):13–9. [Bryukhovetskiy I. S., Bryukhovetskiy А. S, Kumeyko V. V. et al. Stem cells in the cancerogenesis of the multiform glioblastoma. Kletochnaya transplantologiya i tkanevaya inzheneriya = Cell Transplantology and Tissue Engineering 2013;8(2):13–9. (In Russ.)].

9. Dalerba P., Cho R. W., Clarke M. F. Cancer stem cells: models and concepts. Ann Rev Med 2007;58:267–84.

10. Wicha M. S. Cancer stem cells and metastasis: lethal seeds. Clin Cancer Res 2006;12(19):5606–7.

11. Jordan C. T., Guzman M. L., Noble M. Cancer stem cells. N Engl J Med 2006;355(12):1253–61.

12. Clarke M. F., Dick J. E., Dirks P. B. et al. Cancer stem cells – perspectives on current status and future directions: AACR Workshop on cancer stem cells. Cancer Res 2006;66(19):9339–44.

13. Safa A. R., Saadatzadeh M. R., Cohen-Gadol A. A. et al. Glioblastoma stem cells (GSCs) epigenetic plasticity and interconversion between differentiated non-GSCs and GSCs. Genes Dis 2015;2(2):152–63.

14. Clevers H. The cancer stem cell: premises, promises and challenges. Nat Med 2011;17(3):313–9.

15. Vescovi A. L., Galli R., Reynolds B. A. Brain tumour stem cells. Nat Rev Cancer 2006;6(6):425–36.

16. Huang Z., Cheng L., Guryanova O. A. et al. Cancer stem cells in glioblastoma – molecular signaling and therapeutic targeting. Protein Cell 2010;1(7):638–55.

17. Candace A. Gilbert, Alonzo H. Ross. Glioma stem cells: cell culture, markers and targets for new combination therapies. In: Cancer stem cells theories and practice. Ed. by S. Shostak. 2011. P. 80.

18. Kalkan R. Glioblastoma stem cells as a new therapeutic target for glioblastoma. Clin Med Insights Oncol 2015;9: 95–103.

19. Zbinden M., Duquet A., Lorente-Trigos A. et al. Nanog regulates glioma stem cells and is essential in vivo acting in a cross-functional network with GLI1 and p53. EMBO J 2010;29(15):2659–74.

20. Wang S. C., Hong J. H., Hsueh C., Chiang C. S. Tumor-secreted SDF-1 promotes glioma invasiveness and TAM tropism toward hypoxia in a murine astrocytoma model. Lab Invest 2012;92(1):151–62.

21. Xu C., Wu X., Zhu J. VEGF promotes proliferation of human glioblastoma multiforme stem-like cells through VEGF receptor 2. Scientific World Journal 2013;2013:1–8.

22. Berezovsky A. D., Poisson L. M., Cherba D. et al. SOX2 promotes malignancy in glioblastoma by regulating plasticity and astrocytic differentiation. Neoplasia 2014;16(3):193–206.

23. Islam F., Gopalan V., Smith R. A., Lam A. K. Translational potential of cancer stem cells: A review of the detection of cancer stem cells and their roles in cancer recurrence and cancer treatment. Exp Cell Res 2015;335(1):135–47.

24. Omari K. M., Dorovini-Zis К. CD40 expressed by human brain endothelial cells regulates CD34+ T-cell adhesion to endothelium. J Neuroimmunol 2003;134(1–2):166–78.

25. Wang Y., Yang J., Zheng H. et al. Expression of mutant p53 proteins implicates a lineage relationship between neural stem cells and malignant astrocytesglioma in a murine model. Cancer Cell 2009;15(6):514–26.

26. Cerami E., Demir E., Schultz N. et al. Automated network analysis identifies core pathways in glioblastoma. PLoS One 2010;5(2):e8918.

27. Zheng H., Ying H., Yan H. et al. P53 and PTEN control neural and glioma stem/ progenitor cell renewal and differentiation. Nature 2008;455(7216):1129–33.

28. Holland E. C., Celestino J., Dai C. et al. Combined activation of Ras and Akt in neural progenitors induces glioblastoma formation in mice. Nature Genet 2000;25(1):55–7.

29. Schonberg D. L., Lubelski D., Miller T. E., Rich J. N. Brain tumor stem cells: molecular characteristics and their impact on therapy. Mol Aspects Med 2014;39:82–101.

30. Annovazzi L., Mellai M., Caldera V. et al. SOX2 expression and amplification in gliomas and glioma cell lines. Cancer Genomics Proteomics 2011;8(3):139–47.

31. Ortensi B., Setti M., Osti D., Pelicci G. Cancer stem cell contribution to glioblastoma invasiveness. Stem Cell Res Ther 2013;4(1):18.

32. Hugo H., Ackland M. L., Blick T. et al. Epithelial – mesenchymal and mesenchymal – epithelial transitions in carcinoma progression. J Cell Physiol 2007;213(2):374–83.

33. Kahlert U. D., Nikkhah G., Maciaczyk J. Epithelial-to-mesenchymal (-like) transition as a relevant molecular event in malignant gliomas. Cancer Lett 2013;331(2):131–8.

34. Lee J. K., Joo K. M., Lee J. et al. Targeting the epithelial to mesenchymal transition in glioblastoma: the emerging role of MET signaling. Onco Targets Ther 2014;7: 1933–44.

35. Iwadate Y. Epithelial-mesenchymal transition in glioblastoma progression. Oncol Lett 2016;11(3):1615–20.

36. Nakada M., Kita D., Watanabe T. et al. Aberrant signaling pathways in glioma. Cancers (Basel) 2011;3(3):3242–78.

37. Ikushima H., Todo T., Ino Y. et al. Autocrine TGF-β signaling maintains tumorigenicity of glioma-initiating cells through Sry-related HMG-box factors. Cell Stem Cel 2009;5(5):504–14.

38. Heldin C. H., Landström M., Moustakas A. Mechanism of TGF-β signaling to growth arrest, apoptosis, and epithelialmesenchymal transition. Curr Opin Cell Biol 2009;21(2):166–76.

39. Merchant A. A., Matsui W. Targeting Hedgehog – a cancer stem cell pathway. Clin Cancer Res 2010;16(12):3130–40.

40. Ikushima H., Miyazono K. TGF-β signalling: a complex web in cancer progression. Nat Rev Cancer 2010;10(6):415–24.

41. Ross S., Hill C. S. How the SMADs regulate transcription. Int J Biochem Cell Biol 2008;40(3):383–408.

42. Peñuelas S., Anido J., Prieto-Sánchez R. M. et al. TGF-β increases glioma-initiating cell self-renewal through the induction of LIF in human glioblastoma. Cancer Cell 2009;15(4):315–27.

43. Kristoffersen K., Villingshoj M., Poulsen H. S., Stockhausen M. T. Level of NOTCH activation determines the effect on growth and stem celllike features in glioblastoma multiforme neurosphere cultures. Cancer Biol Ther 2013;14(7): 625–37.

44. Stockhausen M. T., Kristoffersen K., Poulsen H. S. NOTCH signaling and brain tumors. Adv Exp Med Biol 2012;727:289–304.

45. Fan X., Khaki L., Zhu T. S. et al. NOTCH pathway blockade depletes CD133positive glioblastoma cells and inhibits growth of tumor neurospheres and xenografts. Stem Cells 2010;28(1):5–16.

46. Bhuvanalakshmi G., Arfuso F., Millward M. et al. Secreted frizzled-related protein 4 inhibits glioma stem-like cells by reversing epithelial to mesenchymal transition, inducing apoptosis and decreasing cancer stem cell properties. PLoS One 2015;10(6):e0127517.

47. Cadigan K. M., Peifer M. Wnt signaling from development to disease: insights from model systems. Cold Spring Harb Perspect Biol 2009;1(2):a002881.

48. Wu Y., Zhou B. P. New insights of epithelial-mesenchymal transition in cancer metastasis. Acta Biochim Biophys Sin 2008;40(7):643–50.

49. Zhou B. P., Deng J., Xia W. et al. Dual regulation of SNAIL by GSK-3betamediated phosphorylation in control of epithelial-mesenchymal transition. Nat Cell Biol 2004;6(10):931–40.

50. Li X., Deng W., Nail C. D. et al. SNAIL induction is an early response to Gli1 that determines the efficiency of epithelial transformation. Oncogene 2006;25(4): 609–21.

51. Li X., Deng W., Lobo-Ruppert S. M., Ruppert J. M. Gli1 acts through SNAIL and E-cadherin to promote nuclear signaling by beta-catenin. Oncogene 2007;26(31):4489–98.

52. Rudin C. M., Hann C. L., Laterra J. et al. Treatment of medulloblastoma with hedgehog pathway inhibitor GDC-0449. N Engl J Med 2009;361(12):1173–8.

53. Bartel D. P. MicroRNAs: genomics, biogenesis, mechanism, and function. Cell 2004;116(2):281–97.

54. Huse J. T., Holland E. C. Targeting brain cancer: advances in the molecular pathology of malignant glioma and medulloblastoma. Nat Rev Cancer 2010;10(5):319–31.

55. Brower J. V., Clark P. A., Lyon W., Kuo J. S. MicroRNAs in cancer: glioblastoma and glioblastoma cancer stem cells. Neurochem Int 2014;77:68–77.

56. Godlewski J., Nowicki M. O., Bronisz A. et al. Targeting of the Bmi-1 oncogene/stem cell renewal factor by microRNA-128 inhibits glioma proliferation and self-renewal. Cancer Res 2008;68(22):9125–30.

57. Aldaz B., Sagardoy A., Nogueira L. et al. Involvement of miRNAs in the differentiation of human glioblastoma multiforme stem-like cells. PLoS One 2013;8(10):e77098.

58. Moller H. G., Rasmussen A. P., Andersen H. H. et al. A systematic review of microRNA in glioblastoma multiforme: micro-modulators in the mesenchymal mode of migration and invasion. Mol Neurobiol 2013;47(1):131–44.

59. Yin D., Ogawa S., Kawamata N. et al. miR-34a functions as a tumor suppressor modulating EGFR in glioblastoma multiforme. Oncogene 2013;32(9):1155–63.

60. Guessous F., Zhang Y., Kofman A. et al. microRNA-34a is tumor suppressive in brain tumors and glioma stem cells. Cell Cycle 2010;9(6):1031–6.

61. Li Y., Guessous F., Zhang Y. et al. MicroRNA-34a inhibits glioblastoma growth by targeting multiple oncogenes. Cancer Res 2009;69(19):7569–76.

62. Bier A., Giladi N., Kronfeld N. MicroRNA-137 is downregulated in glioblastoma and inhibits the stemness of glioma stem cells by targeting RTVP-1. Oncotarget 2013;4(5):665–76.

63. Ma X., Yoshimoto K., Guan Y. et al. Associations between microRNA expression and mesenchymal marker gene expression in glioblastoma. Neuro Oncology 2012;14(9):1153–62.


Для цитирования:


Никифорова З.Н., Кудрявцев И.А., Арноцкая Н.Е., Брюховецкий И.С., Шевченко В.Е. Опухолевые стволовые клетки мультиформной глиобластомы. Успехи молекулярной онкологии. 2016;3(2):26-33. https://doi.org/10.17650/2313-805X.2016.3.2.26-33

For citation:


Nikiforova Z.N., Kudryavtsev I.A., Arnotskaya N.E., Bryukhovetskiy I.S., Shevchenko V.E. Tumor stem cells from glioblastoma multiforme. Advances in molecular oncology. 2016;3(2):26-33. (In Russ.) https://doi.org/10.17650/2313-805X.2016.3.2.26-33

Просмотров: 886


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2313-805X (Print)
ISSN 2413-3787 (Online)