Células de cáncer de mama metástasis en la médula ósea antes de la enfermedad es detectable 1, tan pronto como los tumores se desarrollan pequeños vasos sanguíneos 2,3. El proceso metastásico es rápida pero ineficiente. Las células entran en los vasos sanguíneos nuevos rápidamente, en millones por día 4 pero pocos sobreviven el viaje a órganos distantes 5. Sin embargo, algunos micrometástasis sobrevivir en el hueso y se pueden encontrar como células individuales o grupos de células pequeñas en aspirados de médula ósea de los pacientes recién diagnosticados 1. Estas células resisten a la quimioterapia adyuvante, que es administrado con el propósito de eliminarlas 6. Esta resistencia está dotado, sustancialmente, por la supervivencia de señalización iniciada por la interacción con el microambiente de la médula ósea 7,8. Las micrometástasis se pueden encontrar en aproximadamente un tercio de las mujeres con cáncer de mama localizado y representan un indicador independiente de la supervivencia cuando se analizaron por análisis univariado 9. Algunos micrometastases son el crecimiento iniciado, pero los patrones de recurrencia dependen del tipo de célula. Los pacientes con cáncer de mama triple negativo tienden a repetirse entre 1 a 4 años, lo que sugiere un mal control sobre el estado de latencia. Otros tipos de células, incluyendo las células ER / PR +, pueden permanecer latentes durante un máximo de 20 años, con un ritmo constante y continua de recurrencia 10. Mientras que las diferencias en la latencia firmas de expresión génica entre ER + y ER- líneas celulares de mama y tumores reflejan diferentes potenciales de latencia 11, las interacciones con estroma de la médula ósea probablemente representan una contribución significativa a la latencia.
El estudio de la latencia in vivo es excepcionalmente difícil debido a micrometástasis son raros y son superados en número por las células hematopoyéticas en más de un 10 6 -fold. Por lo tanto, los modelos relevantes se deben generar que proporcionan datos in vitro que puede sugerir mecanismos y generar hipótesis comprobables en vivo. Un número de modelos de latencia, incluyendo mathemodelos matemá- 12,13, en modelos in vitro, in vivo 7,8,14,15 modelos de xenoinjerto 16, combinaciones de in vitro y modelos de xenoinjerto 17,18 y tumoral y la metástasis modelos espontáneos 19, han producido una cierta penetración en la latencia de células de cáncer 20 . Cada uno de estos modelos tienen sus propias limitaciones y son en sí mismos principalmente útil para generar hipótesis sobre la señalización molecular y las interacciones que rigen la latencia a ensayar en modelos más biológicamente relevantes.
Con el objetivo general de la definición de los mecanismos moleculares de la inactividad, las interacciones con el microambiente que da lugar a la detención del ciclo, rediferenciación y resistencia terapéutica y mecanismos que dan lugar a la recurrencia en las células ER +, hemos desarrollado un modelo in vitro que proporciona selecciona los elementos pertinentes de la estroma microambiente 7. Este modelo, si bien es relativamente escasa en su componentes, es suficientemente robusto para permitir a los investigadores a derivar mecanismos moleculares específicos que afectan a las funciones significativas de latencia. Estos experimentos generan hipótesis que se pueden probar directamente in vivo. El modelo se basa en una serie de elementos clave que hemos demostrado ser relevante en la latencia. Estos incluyen el uso de células de cáncer de mama dependientes de estrógenos, cultivo de células a una densidad clonogénico donde su interacción es principalmente con el sustrato y los componentes solubles del medio, un sustrato de fibronectina y la presencia de factor de crecimiento básico de fibroblastos (FGF-2) en el medio.
Hemos caracterizado los mecanismos que gobiernan el sistema in vitro, incluyendo la inducción de la detención del ciclo celular por FGF-2 21, mediada a través de TGF 22, la supervivencia de señalización a través de PI3 quinasa ERK 7,8 y 8 y la diferenciación morfogénica a un fenotipo epitelial, que dependía de RhoA inactivación, la integrina45; 5β1 upregulation y la ligadura de la fibronectina del estroma para la supervivencia 7,15 (Figura 1). Los efectos del ciclo celular in vitro de FGF-2 en células MCF-7 células comienzan a concentraciones al menos un log por debajo de 10 ng / ml 21,23. La razón se basa en el control temporal de FGF-2 expresión que rige la morfogénesis ductal mamario, la expansión cíclica y la recesión en un número de sistemas de mamíferos 24-27. Hemos demostrado que el FGF-2 induce la diferenciación, incluyendo la morfogénesis ductal en la cultura 3D 28, y que el FGF-2 de expresión se pierden generalmente con la transformación maligna de los tumores humanos 29. La expresión de FGR1 permaneció intacta en los carcinomas de mama encuestados 29 y MCF-7 células continúan para expresar todos los 4 receptores de FGF 30. En el contexto de la latencia, FGF-2 se exporta por y fuertemente deposita sobre estroma de médula ósea 31,32 donde funciona en la preservación de las células madre hematopoyéticas 33. Nos demonstrated que FGF-2 induce un estado latente en cáncer de mama ER + células cultivadas sobre sustratos de fibronectina, también abundante en la médula ósea, donde se induce la diferenciación morfogénica 7. En el modelo, las células de cáncer de mama son el crecimiento inhibido, inactivar Rho A través de la RhoGAP GRAF, redifferentiate a un fenotipo epitelial y re-expresa lost integrinas α5β1 con la progresión maligna. Ellos se unen a través de fibronectina α5β1 integrina y activan la supervivencia de señalización que hacerlos resistentes a la terapia citotóxica 7,8,15 (Figura 1). La inhibición de la Rho GTPasas de clase se ha demostrado previamente para inducir un fenotipo inactivo 34.
Aquí vamos a esbozar los procedimientos específicos que permitan a los investigadores a establecer el modelo y estudiar los mecanismos moleculares y celulares específicas que regulan la latencia de las células de cáncer de mama ER +. En los experimentos presentados aquí para ilustrar el uso del modelo, Nos centramos en la vía PI3K (Figura 1B) con un inhibidor de Akt y un inhibidor de PI3K y todos los miembros de la familia Rho (Figura 1B) con un inhibidor pan-Rho y un (ROCK) inhibidor de Rho quinasa.