20.12:

20.12: Rakowe komórki macierzyste i utrzymanie guza

Cancer Stem Cells and Tumor Maintenance

JoVE Core
Molecular Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Molecular Biology

Cancer Stem Cells and Tumor Maintenance

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

20.11: mTOR Signaling and Cancer Progression

20.13: Mouse Models of Cancer Study

4,660 Views

•

02:40 min

•

April 07, 2021

Overview

Wczesna diagnoza i leczenie często mogą wyleczyć raka. Jednak nawet po leczeniu resztki komórek zwane rakowymi komórkami macierzystymi (CSC) mogą pozostać, często powodując nawrót guza. Te rakowe komórki macierzyste mają potencjał do samoodnawiania się i różnicowania wieloliniowego i często są odpowiedzialne za oporność terapeutyczną wykazywaną w większości nowotworów.

Uważa się, że rakowe komórki macierzyste pochodzą z prawidłowych komórek macierzystych lub komórek progenitorowych specyficznych dla danej tkanki. Normalne komórki macierzyste zwykle znajdują się w stanie spoczynku do momentu otrzymania sygnału stymulującego, który wyzwala proliferację lub różnicowanie. Zmiany genetyczne w tych normalnych komórkach macierzystych mogą przeprogramować ich szlaki komórkowe, przekształcając je w rakowe komórki macierzyste. Takie komórki dzielą się nieprawidłowo i przyczyniają się do progresji nowotworu, zachowując jednocześnie swoje właściwości komórek macierzystych.

Rakowe komórki macierzyste mogą z równym prawdopodobieństwem dać początek większej liczbie komórek macierzystych lub wysoce zróżnicowanym komórkom rakowym. Podczas gdy potomne komórki macierzyste raka mogą zasiewać nowe guzy lub dawać przerzuty do nowych miejsc, komórki raka niebędące komórkami macierzystymi ostatecznie różnicują się i są ostatecznie odrzucane i zastępowane po kilku rundach podziału. Jednak w większości nowotworów zróżnicowane komórki stanowią znaczną masę populacji komórek rakowych.

Nowotworowe komórki macierzyste często wykazują wytrzymałość na konwencjonalne terapie przeciwnowotworowe. Zdolność rakowych komórek macierzystych do zwiększania szybkości wypływu leków, zmieniania metabolizmu leków, opierania się uszkodzeniom DNA i wzmacniania naprawy DNA na ich korzyść, jest często przypisywana ich oporności na chemoterapię. Modyfikacje epigenetyczne i dodatkowe sygnały przeżycia z mikrośrodowisk guza również przyczyniają się do oporności na leki wykazywanej przez te nowotworowe komórki macierzyste.

W związku z tym uważa się, że obecność nowotworowych komórek macierzystych jest jedną z głównych przyczyn utrzymania się guza, niepowodzenia leczenia raka, nawrotu, a nawet przerzutów.

Transcript

Większość nowotworów zawiera nierównomiernie rozmieszczoną i genetycznie odrębną subpopulację komórek nowotworowych.

Niektóre z tych komórek, zwane rakowymi komórkami macierzystymi, posiadają cechy związane zarówno z komórkami rakowymi, jak i komórkami macierzystymi. Oznacza to, że oprócz udziału w propagacji guza, takie komórki mogą samoodnawiać się i różnicować w wiele linii.

Rakowa komórka macierzysta (CSC) może przejść asymetryczny podział komórkowy – gdzie jeden zestaw komórek potomnych zachowuje potencjał komórek macierzystych i może dzielić się w nieskończoność, podczas gdy drugi może przejść tylko kilka rund podziału, zanim ostatecznie się różnicuje i ostatecznie umrze.

CSC może również wydzielać podwyższony poziom czynników wzrostu śródbłonka naczyń krwionośnych w obrębie guza i generować nowe naczynia krwionośne i limfatyczne, które utrzymują ciągły dopływ składników odżywczych do rosnącego guza.

Dodatkowo, rakowe komórki macierzyste mogą osiągać takie właściwości, jak zwiększona inwazyjność i zdolność migracji, co może pomóc im w tworzeniu wtórnych miejsc przerzutów w organizmie.

Mimo że rakowe komórki macierzyste mają potencjał do zasiewania nowych guzów i napędzania ich wzrostu, to szybko dzielące się komórki inne niż macierzyste stanowią główne składniki guza i podtrzymują jego wzrost.

Ta niejednorodność w populacji komórek nowotworowych sprawia, że większość terapii przeciwnowotworowych ma trudności z ukierunkowaniem i pozbyciem się wszystkich komórek rakowych jednocześnie.

Co więcej, nowotworowe komórki macierzyste wykorzystują mechanizmy przetrwania, takie jak zwiększona aktywacja pomp wypływowych leków, aktywność naprawcza DNA lub ekspresja enzymów detoksykacyjnych, które pomagają im uciec przed terapiami przeciwnowotworowymi.

Na przykład lek przeciwnowotworowy – mesylan imatynibu jest często stosowany w leczeniu przewlekłej białaczki szpikowej. Podczas gdy zróżnicowane komórki nowotworowe są wrażliwe na lek, rakowe komórki macierzyste mogą uciec przed terapią, wykazując nadmierną ekspresję białek transportera błonowego ABCB1 i ABCG2.

Białka te pomagają komórkom w wypływaniu leku i zmniejszaniu jego poziomu wewnątrzkomórkowego, co prowadzi do powstawania opornych komórek rakowych.

Pojedyncza komórka macierzysta raka, która przeżyła, może przywrócić hodowlę, wskrzesić chorobę i spowodować nawrót guza.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Nowotworowe komórki macierzyste utrzymanie guza samoodnowa różnicowanie wieloliniowe oporność na leczenie normalne komórki macierzyste komórki progenitorowe stan spoczynku zmiany genetyczne progresja raka nawrót guza przerzuty chemooporność modyfikacje epigenetyczne mikrośrodowisko guza