Маркеры стволовых клеток и их прогностические значения в уротелиальных карциномах мочевыделительной системы

DOI: https://dx.doi.org/10.18565/urology.2019.2.40-49

04.06.2019
27

1) Кафедра патологической анатомии ГБОУ «Первый Медицинский университет им. И. М. Сеченова» (Сеченовский университет), Москва, Россия; 2) кафедра урологии ГБОУ «Первый Медицинский университет им. И. М. Сеченова» (Сеченовский Университет), Москва, Россия; 3) кафедра эндоскопической урологии ФГБОУ ДПО «Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования», Москва, Россия; 4) отделение патологической анатомии Научного клинического центра ОАО РЖД, Москва, Россия

Введение. Фундаментальный вопрос о происхождении раковых стволовых клеток уротелиальных карцином люминального фенотипа в настоящее время остается открытым. Пока не найдено убедительных свидетельств, определяющих, происходят ли эти события в одной клетке, предположительно базальной, или реализуются в разных клетках-предшественниках уротелия? В настоящее время изучается возможности ряда потенциальных стволовых маркеров в качестве раковых стволовых клеток в уротелиальных карциномах и их прогностическая значимость.
Цель исследования: провести сравнительную оценку экспрессии стволовых маркеров ALDH1A1, CXCR4, CD24, CD82, CD105, CD133, NANOG, OCT4 и SOX-2 в молекулярных подтипах УК. Определить связь между характером экспрессии и морфологическими параметрами опухоли.
Материалы и методы. Исследование выполнено на операционном материале, полученном от 196 пациентов с уротелиальной карциномой почечной лоханки и мочевого пузыря. Иммуногистохимическое исследование проводили на парафиновых срезах по стандартному протоколу. Использовали антитела ALDH1A1, CD82, CD133, CXCR4, NANOG, OCT4, SOX2 («Abcam»), CD24, CD105 («Invitrogen»), CD31, CD34 («Novocastra»).
Результаты. Использованные в исследовании маркеры стволовых клеток экспрессировались во всех молекулярных подтипах уротелиальной карциномы и по частоте и поуровню экспрессии не имели характерных особенностей в зависимости от фенотипа. Между тем частота и уровень экспрессии маркеров коррелировали с опухолевой стадией и степенью клеточной анаплазии.
Заключение. Полученные результаты подтверждают, что раковые стволовые клетки с базальным фенотипом не являются исключительной субпопуляцией в уротелиальных опухолях. В качестве раковых стволовых клеток могут выступать другие клетки-предшественники с имунофенотипом промежуточных и/или зонтичных клеток. Выявленные особенности экспрессии маркеров раковых стволовых клеток позволят разработать новые подходы к терапии уротелиальных карцином.

Введение. Многочисленные работы последних лет подтверждают существование для многих типов опухолей субпопуляции раковых стволовых клеток (РСК), способных давать начало всем субклонам опухолевых клеток. Экспериментальным путем доказано, что РСК обладают способностью к асимметричному делению, в результате которого возникает одна клетка-реплика исходной клетки и одна клетка, утрачивающая способность делиться асимметрично, но обладающая неконтролируемым пролиферативным потенциалом. Как РСК, так и их потомство характеризуются генетическими аберрациями [1–4].

Недавно двум группам ученых удалось выделить и охарактеризовать РСК мочевого пузыря, которые имеют сходство с базальными клетками уротелия по профилю экспрессии. Предполагается, что в уротелиальных карциномах (УК) вертикальная линейная иерархия опухолевых кластеров имитирует цитоархитектонику нормального уротелия [5–8]. Вместе с тем L. H. Philip et al. при повторных пассажах изолированных раковых клеток обнаружили, что опухолевые клетки люминального фенотипа (CD44-CK5/6-CD20+), выделенные из фракции предполагаемых РСК с базальным фенотипом (CD44+CK5/6+CD20-), в отличие от последних не способны к самообновлению и инициации [9–13]. Таким образом, приведенные выше результаты исследования показывают, что фундаментальный вопрос о происхождении РСК люминальных УК в настоящее время остается открытым. Пока не получено убедительных свидетельств, определяющих, происходят ли эти события в одной клетке, предположительно базальной, или осуществляются в разных клетках-предшественниках уротелия [14–16]? В настоящее время изучаются возможности ряда потенциальных стволовых маркеров в качестве РСК в УК и их прогностическая значимость [17–21].

Цель настоящего исследования: провести сравнительную оценку экспрессии стволовых маркеров ALDH1A1, CXCR4, CD24, CD82, CD105, CD133, NANOG, OCT4 и SOX-2 в молекулярных подтипах УК. Определить связь между характером экспрессии и морфологическими параметрами опухоли.

Материалы и методы. Объектом исследования послужил архивный биологический и текущий биопсийный материалы от 99 больных (62 мужчины и 37 женщин) в возрасте от 51 года до 89 лет (средний возраст – 66,9 года), проходивших хирургическое лечение в урологической клинике ПМГМУ им. И. М. Сеченова и урологическом центре научного клинического центра (НКЦ) ОАО РЖД по поводу уротелиального рака почечной лоханки в период с 2011 по 2017 г.

Для сравнения были изучены биоптаты 97 пациентов (65 мужчин и 32 женщины) в возрасте от 33 до 84 лет (средний возраст – 65,4 года) с уротелиальным раком мочевого пузыря, проходивших лечение в урологическом центре НКЦ ОАО РЖД с 2010 по 2017 г.

Гистологическое исследование. Все новообразования распределены по соответствующим группам на основании последней гистологической классификации опухолей мочевыделительной системы (ВОЗ, 2016) с изменениями. Степень клеточной анаплазии (G) оценивали по шкале от 1 до 4 по L. Cheng et al. [22]. Уровень инвазии (рТа–Т4) определяли согласно протоколу 7-го издания TNM-классификации опухолей мочевыделительной системы (МВС) [23].

Иммуногистохимическое (ИГХ) исследование. Все новообразования классифицировали по молекулярным группам согласно последней классификации Атласа ракового генома [24]. Серийные срезы толщиной 5 мкм депарафинировали и регидратировали по стандартной методике. Для «демаскировки» антигенов срезы подвергали высокотемпературной обработке в цитратном буфере и инкубировали 5 мин с 3%-ным раствором перекиси водорода (для каждого антитела в соответствии с рекомендуемым протоколом). Перечень использованных антител приведен в табл. 1. ИГХ-реакцию оценивали как негативную – 0 (менее 0,1% окрашенных клеток), слабую – 1 (10% окрашенных клеток и менее), умеренно-позитивную – 2 (11–49% окрашенных клеток), сильно-позитивную – 3 (50–89% окрашенных клеток) и выраженно-позитивную – 4 (90% окрашенных клеток и более) на 1000 клеток в каждой опухоли по J. Rajcani et al. [25] (табл. 2).

Микроваскулярную плотность (МВП) оценивали на 3–5 полях опухолевой ткани при ИГХ-реакции на CD31, CD34 и CD105 при увеличении 200 по М. Yasuyoshi et al. [26].

Результаты. При ИГХ-исследовании в группе неинвазивных папиллярных УК (НПУК) была выявлена положительная экспрессия всех исследуемых маркеров стволовых клеток (СК). Слабая и умеренно-позитивная экспрессия ALDH1А1 обнаружена в 8 (4%) случаях, из них в 5 наблюдениях опухоль соответствовала базальному фенотипу, а в 3 – люминальному.

Экспрессия SOX-2 наблюдалась в 36 (19%) опухолях в диапазоне слабой и умеренно-позитивной реакции. Из них в 20 случаях НПУК соответствовала базальному фе...

Список литературы

1. He S., Nakada D., Morrison S.J. Mechanisms of stem cell self-renewal. Annu Rev Cell Dev Biol. 2009;25:377–406. https://doi.org/10.1146/annurev.cellbio.042308.113248.

2. Ginestier C., Hur M.H., Charafe-Jauffret E., Monville F., Dutcher J., Brown M.,Jacquemier J., Viens P., Kleer C.G., Liu S., Schott A., Hayes D., Birnbaum D.,Wicha M.S., Dontu G. ALDH1 is a marker of normal and malignant human mammary stem cells and a predictor of poor clinical outcome. Cell Stem Cell. 2007;1(5):555–67. Doi: 10.1016/j.stem.2007.08.014.

3. Kelly P.N., Dakic A, Adams J.M., Nutt S.L., Strasser A. Tumor growth need not be driven by rar.e cancer stem cells. Science. 2007;317(5836):337Doi: 10.1126/science.1142596.

4. Korpal M., Ell B.J., Buffa F.M., Ibrahim T., Blanco M.A., Celià-Terrassa T., Mercatali L., Khan Z., Goodarzi H., Hua Y., Wei Y., Hu G., Garcia B.A. Ragoussis J., Amadori D., Harris A.L., Kang Y. Direct targeting of Sec23a by miR-200s influences cancer cell secretome and promotes metastatic colonization. Nat Med. 2011;17(9):1101–1108. Doi: 10.1038/nm.2401.

5. Chan K.S., Espinosa I., Chao M., Wong D., Ailles L., Diehn M., Gill H., Presti J Jr., Chang H.Y., van de Rijn M., Shortliffe L., Weissman I.L. Identification, molecular characterization, clinical prognosis, and therapeutic targeting of human bladder tumor-initiating cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2009;106(33):14016–14021. https://doi.org/10.1073/ pnas.0906549106

6. Kurzrock E.A., Lieu D.K., Degraffenried L.A., Chan C.W., Isseroff R.R. Label-retaining cells of the bladder: candidate urothelial stem cells. Am J Physiol Renal Physiol. 2008;294(6):F1415–1421. Doi: 10.1152/ajprenal.00533.2007.

7. Prasad S.M., Decastro G.J., Steinberg G.D., Medscape. Urothelial carcinoma of the bladder: definition, treatment and future efforts. Nat Rev Urol. 2011 Oct 11; 8(11):631–642. Doi: 10.1038/nrurol.2011.144.

8. Chan K.S., Volkmer J.P., Weissman I. Cancer stem cells in bladder cancer: a revisited and evolving concept. Curr Opin Urol. 2010;20(5):393–397. Doi: 10.1097/MOU.0b013e32833cc9df.

9. Philip L.H., Kurtova A., and Chan K.S. Normal and neoplastic urothelial stem cells: getting to the root of the problem. Nature Reviews Urology 2012;9:583–594. Doi: 10.1038/nrurol.2012.142.

10. Yang Z., Li C., Fan Z., Liu H., Zhang X., Cai Z., Xu L., Luo J., Huang Y, He L., Liu C., Wu S. Single-cell Sequencing Reveals Variants in ARID1A, GPRC5A and MLL2 Driving Self-renewal of Human Bladder Cancer Stem Cells. Eur Urol. 2017;71(1):8–12. Doi: 10.1016/j.eururo.2016.06.025.

11. Li C., Yang Z, Du Y., Tang H., Chen J., Hu D., Fan Z. BCMab1, a monoclonal antibody agai.nst aberrantly glycosylated integrin α3β1, has potent antitumor activity of bladder cancer in vivo. Clin Cancer Res. 2014;20(15):4001–4013. Doi: 10.1158/1078-0432.CCR-13-3397.

12. Edris B., Weiskopf K., Volkmer A.K., Volkmer J.P., Willingham S.B., Contreras-Trujillo H., Liu J., Majeti R., West R.B., Fletcher J.A., Beck A.H., Weissman I.L., van de Rijn M. Antibody therapy targeting the CD47 protein is effective in a model of aggressive metastatic leiomyosarcoma. Proc Natl Acad Sci U S A. 20120;109(17):6656–61. doi: 10.1073/pnas.1121629109.

13. Li C, Du Y, Yang Z, He L, Wang Y, Hao L, Ding M, Yan R, Wang J,Fan Z. GALNT1-Mediated Glycosylation and Activation of Sonic Hedgehog Signaling Maintains the Self-Renewal and Tumor-Initiating Capacity of Bladder Cancer Stem Cells. Cancer Res. 2016;76(5):1273–1283. Doi: 10.1158/0008-5472.CAN-15-2309.

14. Billerey C., Chopin D., Aubriot-Lorton M.H., Ricol D., Gil Diez deMedina S., Van Rhijn B., Bralet M.P., Lefrere-Belda M.A., Lahaye J.B., Abbou C.C, Bonaventure J., Zafrani E.S., van der Kwast T., Thiery J.P., Radvanyi F. Frequent FGFR3 mutations in papillary non-invasive bladder (pTa) tumors. Am J Pathol. 2001;158(6):1955–1989. Doi 10.1016/50002-9440(10)64665-2.

15. Thoman R., Maraia M., Ma N., Hammam O., Wishahi M., El Leithy T., Hiraku Y., Oikawa S., Kawanishi S. Nuclear localization of COX-2 in relation to the expression of stemness markers in urinary bladder cancer. Mediators Inflamm. 2012;2012:165879. Doi: 10.1155/2012/165879.

16. Peek E.M., Li D.R., Zhang H., Kim H.P., Zhang B., Garraway I.P.,Chin A.I. Stromal modulation of bladder cancer-initiating cells in a subcutaneous tumor model. Am J Cancer Res. 2012;2(6):745–751.

17. Retz M.M., Sidhu S.S., Blaveri E., Kerr S.C., Dolganov G.M. CXCR4 expression reflects tumor progression and regulates motility of bladder cancer cells. Int J Cancer. 2005;114(2):18–29. Doi: 10.1002/ijc.20729.

18. Overdevest J.B., Knubel K.H., Duex J.E. CD24 expression is important in male urothelial tumorigenesis and metastasis in mice and is androgen regulated. Proc Natl Acad Sci U S A. 2012;109(51):E3588–E3596. Doi: 10.1073/pnas.1113960109.

19. Ai X., Zhang X., Wu Z., Ma X. Expression of KAI1/CD82 and MRP-1/CD9 in transitional cell carcinoma of bladder. J Huazhong Univ Sci Technolog Med Sci. 2007;27(1):79–82. Doi:10.1007/s11596-007-0123-0.

20. Amal Asar, Samia Gabal, Noha Helmy. Immunohistochemical study of the expression of Oct-4 in bladder urothelial carcinoma. Kasr Al Ainy Medical Journal. 2017, 23:141–147. Doi: 10.4103/kamj.kamj_29_17.

21. Mohd Khairul Anuar MD Akhir. Immunohistochemical expression of NANOG in urothelial carcinoma of the bladder. Malaysian J Pathol 2017;39(3):227–234.

22. Cheng L., Lopez-Beltran A., Bostwick D.G. Bladder pathology. Hoboken, N.J.: Wiley-Blackwell; 2012;161–283.

23. Cheng L., Montironi R., Davidson D.D,. Lopez-Beltran A. Staging and reporting of urothelial carcinoma of the urinary bladder. Mod Pathol. 2009;22(Suppl. 2):S70–S95. https://doi.org/10.1038/modpathol.2009

24. Inamura K. Bladder Cancer: New Insights into Its Molecular Pathology. Cancers (Basel). 2018;10(4). pii: E100. Doi: 10.3390/cancers10040100.

25. Rajcani J., Kajo K., Adamkov M., Moravekova E., Lauko L., Felcanova D., Bencat M. Immunohistochemical characterization of urothelial carcinoma. Bratisl Lek Listy. 2013;114(8):431–438.

26. Yasuyoshi Miyata, Yuji Sagara, Shin-ichi Watanabe. CD105 is a more appropriate marker for evaluating angiogenesis in urothelial cancer of the upper urinary tract than CD31 or CD34. Virchows Arch. 2013;463(5):673–679. Doi: 10.1007/s00428-013-1463-8.

Об авторах / Для корреспонденции

А в т о р д л я с в я з и: Ю. И. Османов – заведующий патологоанатомическим отделением НУЗ НКЦ ОАО РЖД; доцент кафедры патологической анатомии им. А И. Струкова ГБОУ «Первый Медицинский университет им. И. М. Сеченова» (Сеченовский Университет), Москва, Россия; e-mail: osmanovyouseef@yandex.ru

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь