Borstkanker metastaseren naar het beenmerg voordat de ziekte detecteerbaar 1, zodra kleine kankers bloedvaten 2,3. De metastatische proces is snel, maar inefficiënt. Cellen voer de nieuwe bloedvaten snel, met miljoenen per dag 4, maar enkele overleven de reis naar verre organen 5. Niettemin zijn sommige micrometastasen overleven in het bot en kan worden gevonden als enkelvoudige cellen of kleine celklonten in beenmergaspiraten van nieuw gediagnosticeerde patiënten 1. Deze cellen weerstaan adjuvante chemotherapie, die wordt toegediend voor het doel van het elimineren van hen 6. Deze weerstand is begiftigd, aanzienlijk, door de overleving signalering geïnitieerd door interacties met de beenmerg micro-omgeving 7,8. Micrometastasen te vinden bij ongeveer een derde van de vrouwen met gelokaliseerde borstkanker brengen en een onafhankelijke indicator van overleving bij analyse van univariate analyse 9. Sommige micrometastases zijn groei geïnitieerd, maar herhaling patronen afhankelijk van het type cel. Patiënten met triple negatieve borstkanker steeds terug komen tussen 1-4 jaar, wat suggereert slechte controle over de rusttoestand. Andere celtypen, waaronder ER / PR + cellen, tot 20 jaar slapend blijven, met een stationair continu recidief 10. Terwijl verschillen in slaaptoestand genexpressie handtekeningen tussen ER + en ER borstkanker cellijnen en tumoren weerspiegelen verschillende slaaptoestand potentials 11, interacties met beenmerg stroma waarschijnlijk betekenen een belangrijke bijdrage aan de kiemrust.
De studie slaaptoestand in vivo is buitengewoon moeilijk, omdat micrometastasen zeldzaam en worden overtroffen door hematopoietische cellen met meer dan 10 6-voudige. Daarom moet relevante modellen worden gegenereerd die voorzien in vitro data die mechanismen kunnen suggereren en het genereren van toetsbare hypothesen in vivo. Een aantal slaaptoestand modellen, waaronder matheuitkraging modellen 12,13, in vitro modellen 7,8,14,15, in vivo xenograft modellen 16 combinaties van in vitro en xenograft modellen 17,18 en spontane tumoren en metastase model 19, hebben enig inzicht in kankercel rusttoestand 20 opleverde . Elk van deze modellen hebben hun eigen beperkingen en zijn van zichzelf vooral nuttig voor het genereren van hypothesen over moleculaire signalering en interacties die bepalen slaaptoestand te testen in meer biologisch relevante modellen.
Met het algemene doel van het definiëren van de moleculaire mechanismen van slaaptoestand, de interacties met de micro-omgeving die resulteert in cyclus arrest, redifferentiatie en therapeutische weerstand en mechanismen die leiden tot een herhaling in ER + cellen, we een in vitro model dat zorgt voor geselecteerde relevante elementen van de ontwikkelde stromale micromilieu 7. Dit model, terwijl relatief schaars in zijn componenten, voldoende robuust is om onderzoekers mogelijk om specifieke moleculaire mechanismen die significant functies slaaptoestand invloed afleiden. Deze experimenten genereren hypotheses die direct kunnen worden getest in vivo. Het model is gebaseerd op een aantal belangrijke elementen die we aangetoond relevant rusttoestand zijn. Zij omvatten het gebruik van oestrogeen-afhankelijke borstkanker cellen, kweken van cellen in een klonale dichtheid waar hun interactie primair bij de ondergrond en oplosbare bestanddelen van het medium, een fibronectine substraat en de aanwezigheid van basische fibroblast groeifactor (FGF-2) in het medium.
We kenmerk mechanismen die het systeem regelen in vitro, waaronder de inductie van celcyclus arrestatie door FGF-2 21, gemedieerd door TGFp 22, overleving signalering door PI3 kinase ERK 7,8 tot 8 en morfogene differentiatie epitheliale fenotype, dat op afhing RhoA inactivering integrine45, 5β1 opregulatie en ligatie van stromale fibronectine voor overleving 7,15 (figuur 1). De in vitro celcyclus effecten van FGF-2 aan MCF-7 cellen beginnen bij concentraties ten minste één log dan 10 ng / ml 21,23. De grondgedachte was gebaseerd op de temporele controle van FGF-2 expressie betreffende mammaire ductale morfogenese, cyclische expansie en recessie in een aantal zoogdiersystemen 24-27. We toonden aan dat FGF-2 induceert, waaronder ductale morfogenese in 3D cultuur 28 en dat FGF-2 expressie algemeen verloren maligne transformatie van humane tumoren 29. De expressie van FGR1 bleef intact in borstcarcinomen ondervraagde 29 en MCF-7 cellen blijven alle 4 FGF-receptoren 30 te drukken. In de context van de slaaptoestand, is FGF-2 werd uitgevoerd door en zwaar afgezet op beenmerg stroma 31,32 wanneer het functioneert in het behoud van hematopoietische stamcellen 33. We demonstrated dat FGF-2 leidt tot een slapende toestand in ER + borstkankercellen gekweekt op fibronectine substraten, ook overvloedig in het beenmerg, waar het induceert morfogenisch differentiatie 7. In het model borstkankercellen zijn groei geremd, inactiveren Rho A via RhoGap GRAF, redifferentiate een epitheliaal fenotype en re-express integrinen α5β1 lost met maligne progressie. Ze binden fibronectine door middel van integrine α5β1 en activeer survival signaleren dat ze bestand zijn tegen cytotoxische therapie 7,8,15 (figuur 1) te maken. Remming van Rho GTPases klasse is eerder aangetoond dat een slapende fenotype 34 induceren.
Hier zullen we de specifieke procedures die onderzoekers zullen toelaten om het model vast te stellen en te bestuderen specifieke moleculaire en cellulaire mechanismen die rustperiode van ER + borstkankercellen schetsen. In de experimenten die hier ter illustratie van het gebruik van het modelWij gerichte PI3K (Figuur 1B) met een Akt-remmer en een PI3K remmer en alle leden van de Rho familie (Figuur 1B) met een pan-Rho inhibitor en een Rho kinase (ROCK) inhibitor.