De toename van chemotherapieresistente borstkankers heeft geleid tot een toenemende nadruk op het identificeren en richten van de onderliggende oorzaak van therapieresistentie en terugval, een populatie kankercellen die bekendstaan als stamkanker. Deze cellen worden gekenmerkt door hun vermogen om differentiatie te ontwijken en stil te blijven, waardoor ze weerstand bieden aan verschillende modaliteiten van kankerbehandeling 1,2. Verschillende methoden kunnen worden gebruikt om borstkankerstamcellen te identificeren, waaronder de mammosfeervormingsassay 3,4,5, celsortering op basis van celoppervlaktemarkers 6,7, isolatie op basis van efflux-eigenschappen, in vivo tumorigeniciteitsassays7, en de beoordeling van stamcelnucleaire modulatoren zoals Okt48, Nanog9, Sox210 en BMI11. Typisch omvat het identificeren en isoleren van kankerstamcellen een combinatie van een of meer van deze benaderingen.
Apoptose-remmer 5 (Api5) is een anti-apoptotisch eiwit dat is vastgesteld in verschillende vormen van kanker, waaronder borstkanker 12,13,14, baarmoederhalskanker 15,16,17, B-cel chronische lymfoïde leukemie 18 en niet-kleincellige longkanker19. Hoge niveaus van Api5 zijn geassocieerd met chemotherapieresistentie bij cervicale16 en drievoudig negatieve borstkanker12. Er is steeds meer bewijs dat therapieresistentie en terugval vaak worden veroorzaakt door stamcellenvan kanker 20,21. Een interessante studie van Song et al.22 toonde aan dat de overexpressie van Api5 in baarmoederhalskankercellen leidt tot verhoogde Nanog-niveaus, wat bijdraagt aan een verhoogde stamvorm van kanker. Eerdere studies van ons laboratorium hebben aangetoond dat overexpressie van Api5 leidt tot de transformatie van niet-tumorigene borstepitheelcellen die in matrigel-ondersteunde 3D-culturen worden gekweekt. Deze getransformeerde cellen vertonen verstoorde polariteit, verhoogde proliferatie, ankeronafhankelijke groei en een gedeeltelijk epitheel-naar-mesenchymale overgangsfenotype (EMT). De fenotypische veranderingen die werden waargenomen bij overexpressie van Api5 in 3D-culturen bleven behouden na het dissocieren van de sferoïden in monolaagculturen14. Aangezien Api5 is opgereguleerd bij chemotherapieresistente drievoudig-negatieve borstkankers, speculeren we dat Api5 ook de stameigenschappen van kanker in de epitheelcellen van borst kan reguleren.
In deze context beschrijven we de mammosfeervormingstest om kankerstamcellen te identificeren uit 3D-gedissocieerde niet-tumorogene borstepitheelcellen die zijn getransformeerd door overexpressie van Api5, gevolgd door western blotting voor stamcelmarkers om de identiteit van deze cellen te bevestigen. De mammosfeertest houdt in dat borstepitheelcellen worden gekweekt onder niet-adherente, niet-differentiërende omstandigheden, wat de verrijking van stamachtige/voorlopercellen in driedimensionale structuren die mammosferen worden genoemd mogelijk maakt. Borstepitheelcellen die geen stamachtige eigenschappen hebben, ondergaan doorgaans anoikis; Echter, cellen met stamachtige kenmerken geven aanleiding tot mammospheres 4,5. Deze methode werd oorspronkelijk ontwikkeld door Dontu et al.3 en is geïnspireerd op de neurosphere assay, die wordt gebruikt om neurale stamcellen en voorlopers te bestuderen en te identificeren23. De hier beschreven mammosfeertest maakt het mogelijk om stamcelactiviteit en zelfvernieuwingsvermogen te beoordelen in minimale media, aangevuld met B27 zonder vitamine A en recombinante menselijke epidermale groeifactor (EGF). Api5-overexpressieve 3D-gedissocieerde cellen worden spaarzaam gezaaid op platen met Poly(2-hydroxyethylmethacrylaat) (pHEMA) bedekt. Dit stelt de cellen in staat te groeien onder niet-hechtende omstandigheden, zodat elke volgende mammosfeer van klonale oorsprong is. De mammospheres mogen groeien tot dag zeven, waarna de formatie-efficiëntie van de mammosfeer wordt berekend. Om echte stamcellen te onderscheiden van niet-stamcellen die hun proliferatieve vermogen na verloop van tijd verliezen, worden volgende generaties van mammosfeervorming uitgevoerd. Seriële overdracht van mammosferen houdt in dat de sferen die uit de primaire generatie zijn verzameld worden gedissocieerd en de afzonderlijke cellen worden herplaterd om secundaire (en latere) generatie-mammosferen te vormen. Dit bepaalt of de cellen herhaaldelijk bolvorming kunnen initiëren en wordt gekwantificeerd als het zelfvernieuwingsvermogen van cellen5.
Deze methode kan worden gebruikt om borstkankerstamcellen te identificeren in tumorigene of getransformeerde borstepitheelcellen. De methode kan ook worden aangepast om borstkankerstamcellen uit patiëntmonsters te isoleren. Het systeem kan helpen nieuwe doelwitten tegen borstkankerstamcellen te identificeren die mogelijk verband houden met chemotherapieresistentie.