Клетки рака груди метастазы в костном мозге до того, как болезнь обнаруживается 1, как только небольшие опухоли развиваются кровеносные сосуды 2,3. Метастатического процесса является быстрое, но неэффективно. Клетки ввести новые кровеносные сосуды быстро, в миллионы за 4 дня, но немногие выживают поездку в отдаленные органы 5. Тем не менее, некоторые микрометастазы выжить в кости и могут быть найдены в виде отдельных клеток или небольших комков клеток в клетках костного мозга от вновь диагностированных пациентов 1. Эти клетки сопротивляться адъювантной химиотерапии, который находится в ведении именно для устранения их 6. Это сопротивление наделен, по существу, путем выживания сигнализации по инициативе взаимодействия с микросреды костного мозга 7,8. Микрометастазы можно найти примерно в одной трети женщин с локализованным раком молочной железы и представляют собой самостоятельную показатель выживания при анализе одномерного анализа 9. Некоторые micrometastases являются рост инициативе, но узоры рецидивов зависит от типа клеток. Пациенты с тройным негативным раком молочной железы, как правило, повторяются от 1 до 4 лет, предполагая, плохой контроль над неактивном состоянии. Другие типы клеток, в том числе ER / PR + клеток, могут оставаться в состоянии покоя до 20 лет, с постоянным, непрерывным скорости рецидива 10. В то время как различия в неактивности подписей экспрессии генов между ER + и ER-клеточных линий и опухолей молочной железы отражают различные потенциалы покоя 11, взаимодействия с стромы костного мозга, вероятно, представляют собой значительный вклад в покое.
Изучение покоя в естественных условиях исключительно трудно, потому что микрометастазы редки и превосходили гемопоэтических клеток более чем на 10-кратно 6. Следовательно, соответствующие модели должны быть созданы, которые обеспечивают в пробирке данных, которые могут предложить механизмы и генерировать проверяемые гипотезы в естественных условиях. Ряд моделей неактивности, в том числе Matheматическое модели 12,13, в пробирке моделей 7,8,14,15, в естественных условиях модели ксенотрансплантатов 16, комбинации в пробирке и модели ксенотрансплантата 17,18 и спонтанные опухоли и метастазирование модели 19, дали некоторое представление раковых клеток покоя 20 , Каждая из этих моделей имеет свои ограничения и сами по себе, прежде всего, полезен для генерации гипотез относительно молекулярной сигнализации и взаимодействий, которые регулируют покоя, чтобы быть проверены в более биологически соответствующих моделей.
С общей цели определения молекулярных механизмов покоя, взаимодействия с микросреды, что приводит к цикла ареста, повторной дифференцировки и терапевтического сопротивления и механизмов, которые приводят к рецидиву в ER + клеток, мы разработали модель в пробирке, что обеспечивает выбранный соответствующие элементы стромальных микросреда 7. Эта модель, в то время как относительно редкие в его компоненты, достаточно прочный, чтобы разрешить следователям, чтобы получить конкретные молекулярные механизмы, которые влияют на важные функции покоя. Эти эксперименты генерации гипотез, которые могут быть проверены непосредственно в живом организме. Модель опирается на несколько ключевых элементов, которые мы продемонстрировали, что отношение в покое. Они включают в себя использование эстроген-зависимых клеток рака молочной железы, культуры клеток на более клоногенном плотности, где их взаимодействие в первую очередь с субстратом и растворимыми компонентами среды, фибронектином субстрат и при наличии основного фактора роста фибробластов (FGF-2) в среде.
Мы охарактеризовали механизмы, которые регулируют систему в пробирке, в том числе индукции ареста клеточного цикла по FGF-2 21, опосредованного TGF-beta 22, выживание сигналов через PI3 киназы 7,8 и 8 Эрк и морфогенного дифференциации в эпителиальной фенотипа, который зависит от RhoA инактивации, интегрину45; 5β1 регуляция и перевязка стромы фибронектина за выживание 7,15 (Рисунок 1). Эффекты в пробирке клеточного цикла FGF-2 на MCF-7 клетки начинают при концентрации, по меньшей мере одно бревно ниже 10 нг / мл 21,23. Обоснованием была основана на временной контроль FGF-2, регулирующего экспрессию молочной протоков морфогенез, циклический расширение и спад в ряде систем млекопитающих 24-27. Мы показали, что FGF-2, индуцирует дифференциацию, в том числе протоковой морфогенеза в 3D культуры 28, и что FGF-2 экспрессии, как правило, теряется со злокачественной трансформации человеческих опухолей 29. Выражение FGR1 остались нетронутыми в раке груди опрошенных 29 и MCF-7 клетки продолжают выражать все 4 FGF рецепторы 30. В контексте покоя, FGF-2 экспортируется и в значительной степени на хранение на стромы костного мозга 31,32, где она функционирует в сохранении гемопоэтических стволовых клеток 33. Мы демonstrated, что FGF-2 индуцирует состояние покоя в ER + клеток рака молочной железы, культивированных на субстратах, фибронектина и обильной в мозге, где он вызывает морфологическую дифференциацию 7. В модели, клетки рака молочной железы являются рост ингибируется, инактивируют Rho A через RhoGAP Граф, чтобы повторно дифференцировать эпителиального фенотипа, и повторно экспресс интегринов α5β1 lost со злокачественной прогрессии. Они связывают фибронектин через интегринового α5β1 и активировать выживание понять, что делает их устойчивыми к цитотоксической терапии 7,8,15 (рис 1). Ингибирование Rho класса GTPases была продемонстрирована ранее, чтобы побудить покоя фенотипа 34.
Здесь мы будем наметить конкретные процедуры, которые позволят следователям установить модель и изучать конкретные молекулярные и клеточные механизмы, регулирующие дремоту ER + клеток рака молочной железы. В экспериментах, представленных здесь, чтобы проиллюстрировать использование моделиМы ориентировались на PI3K пути (рис 1B) с Akt ингибитора и ингибитора PI3K и всех членов семьи Ро (рис 1B) с ингибитором пан-Ро и (ROCK) ингибитора киназы Rho.