Рост числа онкологических заболеваний, устойчивых к химиотерапии, привёл к всё большему акценту на выявление и устранение основной причины устойчивости к терапии и рецидива — популяции раковых клеток, известных как стволовые клетки рака. Эти клетки характеризуются способностью избегать дифференцировки и оставаться в покое, что позволяет им сопротивляться различным методам лечениярака 1,2. Для идентификации стволовых клеток рака молочной железы могут использоваться различные методы, включая анализ формированиямаммосферы 3,4,5, сортировку клеток по маркерамповерхности клеток 6,7, выделение по свойствам вытока, анализ опухолигенности in vivo 7 и оценку модуляторов ядра стволовых клеток, таких как Oct48,Nanog 9, Sox210 иBMI 11. Обычно идентификация и изоляция стволовых клеток рака включает комбинацию одного или нескольких из этих методов.
Ингибитор апоптоза 5 (Api5) — это антиапоптотический белок, который был обнаружен как повышенный в нескольких видах рака, включая рак молочнойжелезы 12,13,14, рак шейки матки 15,16,17, B-клеточную хроническую лимфоиднуюлейкемию 18 и немелкоклеточный раклёгких 19. Высокие уровни Api5 связаны с резистентностью к химиотерапии при16-м отрезке шейки матки и тройной отрицательной ракемолочной железы 12. Появляется всё больше доказательств того, что устойчивость к терапии и рецидив часто вызваны раковыми стволовымиклетками 20,21. Интересное исследование Сонга и др.22 показало, что избыточная экспрессия Api5 в клетках рака шейки матки приводит к повышению уровня Nanog, что способствует увеличению ствола рака. Предыдущие исследования нашей лаборатории показали, что избыточная экспрессия Api5 приводит к трансформации неопухологенных эпителиальных клеток молочной железы, выращиваемых в 3D-культурах, поддерживаемых Матригелем. Эти трансформированные клетки демонстрируют нарушенную полярность, увеличение пролиферации, рост, независимый от якоря, и частичный фенотип, похожий на переход от эпителия к мезенхиме (EMT). Фенотипические изменения, наблюдаемые при сверхэкспрессии Api5 в трёхмерных культурах, сохранялись после диссоциации сфероидов в монослойныекультуры 14. Учитывая, что Api5 повышен при устойчивых к химиотерапии тройной негативной раковой железы, мы предполагаем, что Api5 также может регулировать свойства стволизации рака в эпителиальных клетках молочной железы.
В этом контексте мы описываем анализ формирования маммосферы для идентификации раковых стволовых клеток из 3D-диссоциированных неопухологенных эпителиальных клеток молочной железы, трансформированных из-за чрезмерной экспрессии Api5, а затем вестерн-блоттинг для маркеров стволовых клеток для подтверждения идентичности этих клеток. Анализ маммосферы включает культивирование эпителиальных клеток молочной железы в условиях, не связанных с присоединением, недифференцирующих факторов, что позволяет обогащать стволоподобные/предшественнические клетки в трёхмерных структурах, известных как маммосферы. Эпителиальные клетки молочной железы, не обладающие стволовыми свойствами, обычно подвергаются аноикис; Однако клетки со стволоподобными характеристиками дают началомаммосферам 4,5. Этот метод был изначально разработан Донту исоавт. 3 и вдохновлён нейросферным анализом, который используется для изучения и идентификации нейронных стволовых клетоки предшественников 23. Описанный здесь анализ маммосферы позволяет оценить активность стволовых клеток и способность к самообновлению в минимальной среде, дополненной витамином B27 без витамина A и рекомбинантным эпидермическим фактором роста человека (EGF). Переэкспрессирующие 3D-диссоциированные клетки Api5 размещаются редко на пластинах, покрытых Poly(2-гидроксиэтилметакрилатом) (pHEMA). Это позволяет клеткам расти в неадгезентных условиях, так что каждая последующая маммосфера имеет клональное происхождение. Маммосферы могут расти до седьмого дня, после чего рассчитывается эффективность формирования маммосферы. Чтобы отличить настоящие стволовые клетки от нестволовых клеток, которые со временем теряют свою пролиферационную способность, проводятся последующие поколения формирования маммосферы. Серийное проходжение маммосфер включает диссоциацию сфер, собранных при первичном потомлении, и воспроизведение отдельных клеток для образования вторичных (и последующих поколений) маммосфер. Это определяет, могут ли клетки многократно инициировать формирование сфер, и количественно измеряется как способность к самообновлениюклеток 5.
Этот метод можно использовать для идентификации стволовых клеток рака молочной железы в опухологенных или трансформированных эпителиальных клетках молочной железы. Метод также может быть адаптирован для выделения стволовых клеток рака молочной железы из образцов пациентов. Система помогает выявлять новые мишени против стволовых клеток рака молочной железы, которые могут быть связаны с устойчивостью к химиотерапии.