МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МАРКЕРЫ ПОВЕРХНОСТНЫХ МЕМБРАН ДЛЯ ИДЕНТИФИКАЦИИ ПОПУЛЯЦИЙ СТВОЛОВЫХ КЛЕТОК ОПУХОЛЕЙ (СИСТЕМАТИЧЕСКИЙ ОБЗОР)
PDF

Ключевые слова

БИОМАРКЕРЫ СОЛИДНЫХ ОПУХОЛЕЙ
МИКРОРНК
ВНУТРИОПУХОЛЕВАЯ ГЕТЕРОГЕННОСТЬ
ЭПИТЕЛИАЛЬНО-МЕЗЕНХИМАЛЬНЫЙ ПЕРЕХОД
ТАРГЕТНАЯ ТЕРАПИЯ
ОБЗОР

Аннотация

Современные представления о стволовых клетках опухолей (СКО) можно рассматривать как инновационную концепцию в изучении природы опухолевого роста с возможностью широкого применения в клинической онкологии. В настоящем обзоре проведен анализ нынешнего состояния и перспективных направлений поиска молекулярных маркеров, предназначенных для идентификации и выделения СКО. Рассматриваются комбинации маркеров, рекомендованных для изучения фенотипа ско при глиобластоме, нейробластоме, плоскоклеточном раке головы и шеи, меланоме, гепатоцеллюлярном раке, мелкоклеточном раке легкого, раке желудка, толстой и прямой кишки, поджелудочной железы, щитовидной железы, молочной железы, шейки матки, яичника, почки, предстательный железы, мочевого пузыря и остеогенной саркоме. Приведены известные к настоящему времени данные о генах, кодирующих маркерные молекулы СКО, их локализации на хромосомах и молекулярной массе соответствующих маркеров. представлена краткая информация о молекулярных и функциональных особенностях 35 наиболее перспективных поверхностных маркеров СКО, включая 26 антигенов клеток человека, вошедших в кластеры дифференцировки (Claster of Differentiation; CD). Дана также характеристика двух внутриклеточных белков - альдегиддегидрогеназы-1 и нестина, определение которых может быть использовано для выявления СКО. Оценивается возможность участия феномена эпителиально-мезенхимального перехода в образовании популяции СКО. Обсуждается проблема разработки методов таргетной терапии, направленной на эрадикацию СКО и не вызывающей повреждений нормальных стволовых клеток соответствующих органов и тканей.

https://doi.org/10.37469/0507-3758-2020-66-4-336-345
PDF

Библиографические ссылки

1. Clarke M.F., Dick J.E., Dirks PB. et al. Cancer stem cells - perspectives on current status and future directions: AACR Workshop on cancer stem cells // Cancer Res. - 2006. - Vol. 66 (19). - P. 9339-9344. - DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-06-3126

2. Reya T., Morrison S.J., Clarke M.F., Weissman I.L. Stem cells, cancer, and cancer stem cells // Nature. - 2001. - Vol. 414 (6859). - P 105-111. - DOI: 10.1038/35102167

3. Wang J.C.Y, Dick J.E. Cancer stem cells. In: Cancer: Principles & Practice of Oncology, 8th Ed. V.T. DeVita Jr., T.S. Lawrence, S.A. Rosenberg, Eds. Philadelphia: Wolters Kluwer/Lippincott Williams & Wilkins, 2008. - P 135-143.

4. Cancer Stem Cells: Identification and Targets. S.A. Bapat, Ed. Hoboken. - New Jersey: John Wiley & Sons, Inc., 2009. - 245 p.

5. Bonnet D., Dick J.E. Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive hematopoietic cell // Nat. Med. - 1997. - Vol. 3 (7). - P. 730-737. - DOI: 10.1038/nm0797-730

6. Dick J.E. Stem cell concepts renew cancer research // Blood. - 2008. - Vol. 112 (13). - P. 4793-4807. - DOI: 10.1182/blood-2008-08-077941

7. Kreso A., Dick J.E. Evolution of the cancer stem cell model // Cell Stem Cell. -2014. - Vol. 14 (3). - P. 275291. - DOI: 10.1016/j.stem.2014.02.006

8. Klonisch T, Wiechec E., Hombach-Klonisch S. et al. Cancer stem cell markers in common cancers - therapeutic implications // Trends Mol. Med. - 2008. - Vol. 14 (10). - P. 450-460. - 10.1016/j. molmed.2008.08.003. DOI: 10.1016/j.molmed.2008.08.003

9. Осинский С.П., Глузман Д.Ф., Клифф Й. и др. Молекулярная диагностика опухолей: фундаментальные основы и практическое применение. - Киев: ДИА, 2007. - 248 с.

10. Singh S.K., Hawkins C., Clarke I.D. et al. Identification of human brain tumour initiating cells // Nature. - 2004. - Vol. 432 (7015). - P 396-401. - 10.1038/ Nature03128. DOI: 10.1038/nature03128

11. Piccirillo S.G., Vescovi A.L. Brain tumour stem cells: possibilities of new therapeutic strategies // Expert Opin. Biol. Ther. - 2007. - Vol. 7 (8). - P. 1129-1135. - DOI: 10.1517/14712598.7.8.1129

12. Brown D.V., Filiz G., Daniel PM. et al. Expression of CD133 and CD44 in glioblastoma stem cells correlates with cell proliferation, phenotype stability and intra-tumor heterogeneity // PLoS One. - 2017. - Vol. 12 (2). - e0172791. - DOI: 10.1371/journal.pone.0172791

13. Bahmad H.F., Chamaa F., Assi S. et al. Cancer stem cells in neuroblastoma: Expanding the therapeutic frontier // Front. Mol. Neurosci. - 2019. - Vol. 12. - P. 131. - DOI: 10.3389/fnmol.2019.00131

14. Aravindan N., Jain D., Somasundaram D.B. et al. Cancer stem cells in neuroblastoma therapy resistance // Cancer Drug Resist. - 2019. - Vol. 2. - P. 948-967. - 10.20517/cdr. 2019.72. DOI: 10.20517/cdr.2019.72

15. Chen D., Wang C.Y Targeting cancer stem cells in squamous cell carcinoma // Precis. Clin. Med. - 2019. - Vol. 2 (3). - P 152-165. - 10.1093/ pcmedi/pbz016. DOI: 10.1093/pcmedi/pbz016

16. Elkashty O.A., Ashry R., Tran S.D. Head and neck cancer management and cancer stem cells implication // Saudi Dent. J. - 2019. - Vol. 31 (4). - P 395-416. - DOI: 10.1016/j.sdentj.2019.05.010

17. Chiou S.H.,Yu C.C., Huang C.Y et al. Positive correlations of Oct-4 and Nanog in oral cancer stem-like cells and high-grade oral squamous cell carcinoma // Clin. Cancer Res. - 2008. - Vol. 14 (13). - P. 4085-4095. - DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-07-4404

18. Todaro M., Iovino F, Eterno V. et al. Tumorigenic and metastatic activity of human thyroid cancer stem cells // Cancer Res. - 2010. - Vol. 70 (21). - P 88748885. - DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-1994

19. Nagayama Y, Shimamura M., Mitsutake N. Cancer stem cells in the thyroid // Front. Endocrinol. (Lausanne). - 2016. - Vol. 7. - P 20. - 10.3389/ fendo.2016.00020. DOI: 10.3389/fendo.2016.00020

20. Restivo G., Diener J., Cheng PF et al. The low affinity neurotrophin receptor CD271 regulates phenotype switching in melanoma // Nat. Commun. - 2017. - Vol. 8 (1). - P 1988. - DOI: 10.1038/s41467-017-01573-6

21. Титов К.С., Барышникова М.Ю., Казаков А.М. и др. Прогностическое значение стволовых клеток опухоли и экспрессии АLK у пациентов с первичной меланомой кожи // Практ. онкол. - 2019. - Т. 20 (1). - С. 72-79. - DOI: 10.31917/2001072

22. Чулкова С.В., Маркина И.Г., Чернышева О.А. и др. Роль стволовых опухолевых клеток в развитии лекарственной резистентности меланомы // Росс. биотер. журн. - 2019. - Т 18 (2). С. 6-14. - DOI: 10.17650/1726-9784-2019-18-2-6-14

23. Eramo A., Lotti F, Sette G. et al. Identification and expansion of the tumorigenic lung cancer stem cell population // Cell Death Differ. - 2008. - Vol. 15 (3). - P. 504-514. - DOI: 10.1038/sj.cdd.4402283

24. Wang P, Gao Q., Suo Z. et al. Identification and characterization of cells with cancer stem cell properties in human primary lung cancer cell lines // PLoS One. - 2013. - Vol. 8 (3). - e57020. - 10.1371/journal. pone.0057020. DOI: 10.1371/journal.pone.0057020

25. Чулкова С.В. Биомаркеры стволовых клеток рака желудка // Вопр. биол. мед. фармацевт. химии. - 2018. - Т 10. - С. 11-17. - 10.29296/25877313 2018-10-02. DOI: 10.29296/258773132018-10-02

26. Gao J.P, Xu W., Liu W.T. et al. Tumor heterogeneity of gastric cancer: From the perspective of tumor-initiating cell // World J. Gastroenterol. - 2018. - Vol. 24 (24). - P 2567-2581. - DOI: 10.3748/wjg.v24.i24.2567

27. Dhingra S., Feng W., Brown R.E. et al. Clinicopathologic significance of putative stem cell markers, CD44 and nestin, in gastric adenocarcinoma // Int. J. Clin. Exp. Pathol. - 2011. - Vol. 4 (8). - P. 733-741.

28. O'Brien C.A., Pollett A., Gallinger S., Dick J.E. A human colon cancer cell capable of initiating tumour growth in immunodeficient mice // Nature. - 2007. - Vol. 445 (7123). - P. 106-110. - DOI: 10.1038/nature05372

29. Todaro M., Gaggianesi M., Catalano V. et al. CD44v6 is a marker of constitutive and reprogrammed cancer stem cells driving colon cancer metastasis // Cell Stem Cell. - 2014. - Vol. 14 (3). - P. 342-356. - 10.1016/j. stem.2014.01.009. DOI: 10.1016/j.stem.2014.01.009

30. Lee C.J., Dosch J., Simeone D.M. Pancreatic cancer stem cells // J. Clin. Oncol. -2008. - Vol. 26 (17). - P 2806-2812. - DOI: 10.1200/JCO.2008.16.6702

31. Di Carlo C., Brandi J., Cecconi D. Pancreatic cancer stem cells: Perspectives on potential therapeutic approaches of pancreatic ductal adenocarcinoma // World J. Stem Cells. - 2018. - Vol. 10 (11). - P 172-182. - DOI: 10.4252/wjsc.v10.i11.172

32. Tsai K.K., Chan T.S., Shaked Y Next viable routes to targeting pancreatic cancer stemness: Learning from clinical setbacks // J. Clin. Med. - 2019. - Vol. 8 (5). - DOI: 10.3390/jcm8050702

33. Qiu L., Li H., Fu S. et al. Surface markers of liver cancer stem cells and innovative targeted-therapy strategies for HCC // Oncol. Lett. - 2018. - Vol. 15 (2). - P. 20392048. - DOI: 10.3892/ol.2017.7568

34. Wang N., Wang S., Li MY et al. Cancer stem cells in hepatocellular carcinoma: an overview and promising therapeutic strategies // Ther. Adv. Med. Oncol. - 2018. - Vol. 10. - P 1-25. - DOI: 10.1177/1758835918816287

35. Al-Hajj M., Wicha M.S., Benito-Hernandez A. et al. Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells // Proc. Natl. Acad. Sci. U S A. - 2003. - Vol. 100 (7). - P 3983-3988. - DOI: 10.1073/pnas.0530291100

36. Sousa B., Ribeiro A.S., Paredes J. Heterogeneity and plasticity of breast cancer stem cells // Adv. Exp. Med. Biol. - 2019. - Vol. 1139. - P. 83-103. - DOI: 10.1007/978-3-030-14366-4_5

37. Zhao Z., Lu P, Zhang H. et al. Nestin positively regulates the Wnt/ -catenin pathway and the proliferation, survival and invasiveness of breast cancer stem cells // Breast Cancer Res. - 2014. - Vol. 16 (4). - P 408. - DOI: 10.1186/s13058-014-0408-8

38. Huang R., Rofstad E.K. Cancer stem cells (CSCs), cervical CSCs and targeted therapies // Oncotarget. - 2017. - Vol. 8 (21). - P. 35351-35367. - 10.18632/ Oncotarget.10169. DOI: 10.18632/oncotarget.10169

39. Organista-Nava J., Gmez-Gmez Y, Garibay-Cerdenares O.L. et al. Cervical cancer stem cell-associated genes: Prognostic implications in cervical cancer // Oncol. Lett. -2019. - Vol. 18 (1). - P. 7-14. - 10.3892/ ol.2019.10307. DOI: 10.3892/ol.2019.10307

40. Yan H.C., Fang L.S., Xu J. et al. The identification of the biological characteristics of human ovarian cancer stem cells // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. - 2014. - Vol. 18 (22). - P. 3497-3503.

41. Hatina J., Boesch M., Sopper S. et al. Ovarian cancer stem cell heterogeneity // Adv. Exp. Med. Biol. - 2019. - Vol. 1139. - P. 201-221. - DOI: 10.1007/978-3-030-14366-4_12

42. He Q.Z., Luo X.Z., Wang K. et al. Isolation and characterization of cancer stem cells from high-grade serous ovarian carcinomas // Cell Physiol. Biochem. - 2014. - Vol. 33 (1). - P. 173-184. - DOI: 10.1159/000356660

43. Cheng B., Yang G., Jiang R. et al. Cancer stem cell markers predict a poor prognosis in renal cell carcinoma: a meta-analysis // Oncotarget. - 2016. - Vol. 7 (40). - P. 65862-65875. - DOI: 10.18632/oncotarget.11672

44. Yuce Z., Cal C. Cancer stem cells in urooncology // Crit. Rev. Oncog. - 2019. - Vol. 24 (1). - P 89-98. - DOI: 10.1615/CritRevOncog.2019029657

45. Collins A.T., Berry PA., Hyde C. et al. Prospective identification of tumorigenic prostate cancer stem cells // Cancer Res. - 2005. - Vol. 65 (23). - P. 1094610951. - DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-05-2018

46. Di Zazzo E., Galasso G., Giovannelli P. et al. Prostate cancer stem cells: the role of androgen and estrogen receptors // Oncotarget. - 2016. - Vol. 7 (1). - P. 193-208. - DOI: 10.18632/oncotarget.6220

47. Liu T, Xu F., Du X. et al. Establishment and characterization of multi-drug resistant, prostate carcinoma-initiating stem-like cells from human prostate cancer cell lines 22RV1 // Mol. Cell. Biochem. - 2010. - Vol. 340 (12). - P. 265-273. - DOI: 10.1007/s11010-010-0426-5

48. Chan K.S., Espinosa I., Chao M. et al. Identification, molecular characterization, clinical prognosis, and therapeutic targeting of human bladder tumor-initiating cells // Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 2009. - Vol. 106 (33). - P 14016-14021. - 10.1073/ pnas.0906549106. DOI: 10.1073/pnas.0906549106

49. Fang D., Kitamura H. Cancer stem cells and epithelial-mesenchymal transition in urothelial carcinoma: Possible pathways and potential therapeutic approaches // Int. J. Urol. 2018. - Vol. 25 (1). - P. 7-17. - 10.1111/ iju.13404. DOI: 10.1111/iju.13404

50. He A., Yang X., Huang Y et al. CD133(+) CD44(+) cells mediate in the lung metastasis of osteosarcoma // J. Cell. Biochem. - 2015. - Vol. 116 (8). - P. 1719-1729. - DOI: 10.1002/jcb.25131

51. Brown H.K., Tellez-Gabriel M., Heymann D. Cancer stem cells in osteosarcoma // Cancer Lett. - 2017. - Vol. - 38 P. 189-195. - DOI: 10.1016/j.canlet.2016.11.019

52. Yi X.J., Zhao YH., Qiao L.X. et al. Aberrant Wnt/ -catenin signaling and elevated expression of stem cell proteins are associated with osteosarcoma side population cells of high tumorigenicity // Mol. Med. Rep. - 2015. - Vol. 12 (4). - P 5042-5048. - DOI: 10.3892/mmr.2015.4025

53. Clark G., Stockinger H., Balderas R. et al. Nomenclature of CD molecules from the Tenth Human Leucocyte Differentiation Antigen Workshop // Clin. Transl. Immunology. - 2016. - Vol. 5 (1). - e57. - DOI: 10.1038/cti.2015.38

54. Глузман Д.Ф., Фильченков А.А., Скляренко Л.М., Ивановская Т.С. Дифференцировочные антигены клеток человека. - Краткое справочное пособие. Киев: Издательство Лира-К, 2019. - 248 с.

55. Ivanivska T.S., Sklyarenko L.M., Zavelevich M.P et al. Immunophenotypic features of leukemic stem cells and bulk of blasts in acute myeloid leukemia // Exp. Oncol. - 2019. - Vol. 41 (3). - P. 207-209. - 10.32471/ exp-oncology.2312-8852.vol-41-no-3.13492. DOI: 10.32471/exp-oncology.2312-8852.vol-41-no-3.13492

56. Jackson B., Brocker C., Thompson D.C. et al. Update on the aldehyde dehydrogenase gene (ALDH) superfamily // Hum. Genomics. - 2011. - Vol. 5 (4). - P. 283303. - DOI: 10.1186/1479-7364-5-4-283

57. Vassalli G. Aldehyde dehydrogenases: not just markers, but functional regulators of stem cells // Stem Cells Int. - 2019. - Vol. 2019. - P 3904645. - DOI: 10.1155/2019/3904645

58. Kida K., Ishikawa T., Yamada A. et al. Effect of ALDH1 on prognosis and chemoresistance by breast cancer subtype // Breast Cancer Res. Treat. - 2016. - Vol. 156 (2). - P. 261-269. - DOI: 10.1007/s10549-016-3738-7

59. Маслюкова Е.А., Заброда С.И, Корытова Л.И. и др. Стволовые опухолевые клетки - новые горизонты в прогнозе течения рака молочной железы // Опухоли женской репродуктивной системы. - 2015. - Т. 11 (3). - С. 10-14. - DOI: 10.17650/1994-4098-2015-113-10-14

60. Fitzgerald T.L., Rangan S., Dobbs L. et al. The impact of aldehyde dehydrogenase 1 expression on prognosis for metastatic colon cancer // J. Surg. Res. - 2014. - Vol. 192 (1). - P 82-89. - DOI: 10.1016/j.jss.2014.05.054

61. Bernal A., Arranz L. Nestin-expressing progenitor cells: function, identity and therapeutic implications // Cell. Mol. Life Sci. - 2018. - Vol. 75 (12). - P. 2177-2195. - DOI: 10.1007/s00018-018-2794-z

62. Matsuda Y, Hagio M., Ishiwata T. Nestin: a novel angiogenesis marker and possible target for tumor angiogenesis // World J. Gastroenterol. - 2013. - Vol. 19 (1). - P. 42-48. - DOI: 10.3748/wjg.v19.i1.42

63. Liu F., Zhang Y, Lu M. et al. Nestin servers as a promising prognostic biomarker in non-small cell lung cancer // Am. J. Transl. Res. - 2017. - Vol. 9 (3). - P. 1392-1401.

64. Czekierdowski A., Stachowicz N., Czekierdowska S. et al. Prognostic significance of TEM7 and nestin expression in women with advanced high grade serous ovarian cancer // Ginekol Pol. - 2018. - Vol. 89 (3). - P. 135-141. - DOI: 10.5603/GPa2018.0023

65. Zambo I., Hermanova M., Zapletalova D. et al. Expression of nestin, CD133 and ABCG2 in relation to the clinical outcome in pediatric sarcomas // Cancer Biomark. - 2016. - Vol. 17 (1). - P 107-116. - 10.3233/ CBM-160623. DOI: 10.3233/CBM-160623

66. Shibue T, Weinberg R.A. EMT, CSCs, and drug resistance: the mechanistic link and clinical implications // Nat. Rev. Clin. Oncol. - 2017. - Vol. 14 (10). - P. 611-629. - DOI: 10.1038/nrclinonc.2017.44

67. Pradella D., Naro C., Sette C., Ghigna С. EMT and stemness: flexible processes tuned by alternative splicing in development and cancer progression // Mol. Cancer. - 2017. - Vol. 16 (1). - P 8. - 10.1186/ s12943-016-0579-2. DOI: 10.1186/s12943-016-0579-2

68. McCubrey J.A., Fitzgerald T.L., Yang L.V. et al. Roles of GSK-3 and microRNAs on epithelial mesenchymal transition and cancer stem cells // Oncotarget. - 2017. - Vol. 8 (8). - P. 14221-14250. - 10.18632/ Oncotarget.13991. DOI: 10.18632/oncotarget.13991

69. Zhou P, Li B., Liu F. et al. The epithelial to mesenchymal transition (EMT) and cancer stem cells: implication for treatment resistance in pancreatic cancer // Mol. Cancer. - 2017. - Vol. 16 (1). - P. 52. - DOI: 10.1186/s12943-017-0624-9

70. Ким Я.С., Кайдина А.М., Чанг Ю.Х. и др. Молекулярные маркеры раковых стволовых клеток, верифицированные in vivo // Биомед. Химия. - 2016. - Т. 62 (3). - С. 228-38. - DOI: 10.18097/PBMC20166203228

Лицензия Creative Commons

Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.

Copyright (c) 2020 Даниил Глузман, Алексей Фильченков, Т. Ивановская