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NATCOMMUN|斑马鱼肿瘤移植模型揭示黑色素瘤转移分化特性

2017年03月03日 浏览量: 评论(0) 来源:环特生物 作者:环特生物 责任编辑:admin
摘要:通过转基因技术构建的斑马鱼将特异性黑色素瘤细胞系与基因敲除的透明斑马鱼相结合,本研究为我们揭示了黑色素瘤细胞在转移扩散期间的分化发生情况,而这将有助于研究人员鉴别出新型的可用作靶向药物开发的靶点。

摘要:通过转基因技术构建的斑马鱼将特异性黑色素瘤细胞系与基因敲除的透明斑马鱼相结合,本研究为我们揭示了黑色素瘤细胞在转移扩散期间的分化发生情况,而这将有助于研究人员鉴别出新型的可用作靶向药物开发的靶点。

癌症的主要特点表现为细胞不受控制地生长,但如果这种失控生长仅仅是癌细胞所表现出的问题的话,那么在很多病例中利用外科手术的方法就能够轻松对癌症患者进行治疗。然而让癌症变得如此危险的原因就是癌细胞会入侵机体其它组织,即迁移到机体中的其它正常区域中,当然转移性的黑色素瘤也是一种非常恶性且难以进行治疗的癌症。

通过对黑色素瘤样本进行检测分析,研究人员就发现某些细胞最初仅会表现出一定的增殖特性,而有些却具有侵袭性且会发生迁移,如今研究人员知道某些细胞可以在上述两种行为之间不断切换,换句话说,就是细胞能够在相同的位点中建立新的肿瘤,而且这些细胞还具有一定的侵袭性,容易扩散到机体其它部位。

目前研究人员并不清楚为何会发生这种情况,而本文研究中研究者就希望通过研究阐明这些黑色素瘤细胞转化不同行为的分子机制。通过转基因技术构建的斑马鱼将特异性黑色素瘤细胞系与基因敲除的透明斑马鱼相结合,本研究为我们揭示了黑色素瘤细胞在转移扩散期间的分化发生情况。

研究者首先创建了一个由黑色素细胞特异性mitfa启动子驱动人BRAF V600E基因,且带有绿色荧光蛋白(GFP)报告子的转基因斑马鱼品系,进而用该品系斑马鱼获得了斑马鱼特异性黑色素瘤细胞系——ZMEL1 GFP,这个细胞可以移植到透明鱼内并进行可视化体内成像(下图)。

将ZMEL1 GFP癌细胞移植到皮下位点(图1a,顶部),类似于人类中的癌转移,可以发现一开始观察到局部肿瘤是mitf-GFP +,但是完全未着色。7-14天的潜伏期后,100%的局部植入的皮肤肿瘤出现色素沉着、黑素细胞分化。而同时,继发性皮下转移最初也是mitf-GFP +和未着色,但是在第14天后出现转移且53%出现着色(图1a)。这表明转移瘤最初未分化,但在转移后分化。

▲图1 癌细胞扩散情况

为了证实这一点,研究员直接将ZMEL1-GFP细胞移植到透明斑马鱼幼鱼的血管系统中,绕过初始皮肤部位(图1a,底部)。使用幼鱼而不是成鱼,是希望血管系统有更大的可及性。细胞最初广泛传播,在24小时内外渗在几个区域,包括皮肤,尾部造血区域和眼睛。在接下来的7-28天,哪里形成广泛的巨球蛋白酶,其也显着地着色(图1a,下),其外观由表皮皮下转移所支配。在成鱼和幼鱼的实验中,这种转移扩散的模式类似于IV期(Tx / Nx / M1a)疾病。

▲癌细胞扩散情况

为了确保此发现不是只在ZMEL1中发挥作用,研究员们又在斑马黑色素瘤细胞系——ZCREST1中进行了类似的实验。这个细胞系源自BRAF; p53肿瘤,如前所述该报道基因GFP基因是由crestin神经嵴报道基因驱动。类似于ZMEL1结果,最初移植的ZCREST肿瘤是GFP +但未染色,但是具有在移植后14-44天变得色素沉着。

这些数据与小鼠研究一致,显示在散播和移植后获得色素表型,黑素细胞的色素沉着与获得的树突状表型相一致。进一步确认最初未分化的ZMEL1 GFP细胞可以在体内很清楚得看到,可以使用实时显微镜注入细胞的血管系统以便分析其形态的细胞。在外渗后57小时内,黑素瘤细胞获得分化的黑素细胞的特征性的高度树突状外观,并且在移植后5天,83%获得了树突状外观(下图)。

最终,研究员们成功筛选出了一些会导致表型转换的微环境因素,并发现内皮素EDN3能诱导增殖和分化的状态。CRISPR介导的灭活的EDN3或其合成酶ECE2,可以废除微环境的表型转换并且增加动物生存能力。这些结果表明,转移播散后,微环境会提供信号以促进表型转换,进而证明靶向肿瘤细胞可塑性会是一个可行的治疗方案。

此研究有助于研究人员鉴别出新型的可用作靶向药物开发的靶点,然后通过抑制细胞切换到侵袭性行为的过程或许就能够有效抑制黑色素瘤以及其它转移性癌症的扩散。

原文:Microenvironment-derived factors driving metastatic plasticity inmelanoma

【杭州环特生物】中国首家斑马鱼生物技术服务公司(CRO),面向医药、化工、食品、环境等领域,提供药物研发、安全性评价、毒理学研究和生物医学研究等专业服务。

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