Abstract

De acordo com a célula-tronco do câncer (CSC) modelo, maior expressão CD133 no tecido tumoral está associada a metástases e mau prognóstico no câncer de cólon. Como tal, acredita-se que a subpopulação CD133-positivo (CD133

+) das células cancerosas a desempenhar um papel central no desenvolvimento e progressão do tumor metastático. Embora CD133

+ células são acreditados para exibir um comportamento mais CSC-like e ser o único responsável pela colonização do tumor, pesquisas recentes indicam que CD133

– células de tumores de cólon metastático não só, também possuem capacidade de colonização, mas também promover o crescimento de tumores maiores em um modelo de rato de CD133

+ células, sugerindo que um mecanismo alternativo de metástase existe. Este estudo investigou esta possibilidade, examinando a capacidade da viabilidade celular, a tumorigenicidade, e a proliferação e o crescimento do CD133

+ e CD133

– subpopulações de a linha de células SW620, uma linha de humano metastático de células de cancro do cólon, em tanto um

in vitro modelo

celular e um

in vivo

modelo do rato. Embora ambos SW620

CD133- e SW620

células CD133 + foram encontrados para se envolver em comutação de tipo de célula bidirecional em reação à exposição a estressores ambientais, incluindo a hipóxia, um ambiente livre de adesão celular, e estimulação da matriz extracelular, tanto

in vitro

e

in vivo

, CD133

– as células foram encontrados para ter uma vantagem de crescimento durante a colonização precoce devido à sua maior resistência à inibição da proliferação. Com base nestes resultados, um modelo hipotético em que as células de câncer de cólon se envolver em tipo de célula de comutação em reação à exposição a estressores ambientais é proposto. Tal mudança pode proporcionar uma vantagem de sobrevivência durante a colonização precoce, bem como a explicar as observações conflitantes anteriores

Citation:. Hsu CS, Tung CY, Yang CY, Lin CH (2013) resposta ao estresse no início de Tumor Colonização modula Troca de CD133-positiva e subpopulações CD133-Negativas numa linha celular do cancro do cólon metastático humano, SW620. PLoS ONE 8 (4): e61133. doi: 10.1371 /journal.pone.0061133

editor: Wael El-Rifai, Vanderbilt University Medical Center, Estados Unidos da América

Recebido: 23 de outubro de 2012; Aceito: 05 de março de 2013; Publicação: 05 de abril de 2013

Direitos de autor: © 2013 Hsu et al. Este é um artigo de acesso aberto distribuído sob os termos da Licença Creative Commons Attribution, que permite uso irrestrito, distribuição e reprodução em qualquer meio, desde que o autor original ea fonte sejam creditados

Financiamento:. Este trabalho foi apoiada pela investigação concede NSC 97-3112-B-075-002, NSC 98-3112-B-010-023-B4, e NSC 97-2320-B-010-024-MY3 do Conselho Nacional de Ciência e pela Apontar para o Plano University Topo do Ministério da Educação, República da China. Os financiadores não tiveram nenhum papel no desenho do estudo, coleta de dados e análise, decisão de publicar ou preparação do manuscrito

CONFLITO DE INTERESSES:.. Os autores declararam que não existem interesses conflitantes

Introdução

a maioria das mortes devido ao cancro do cólon estão correlacionadas com a metástase do tumor primário, em vez de desenvolvimento do tumor primário. Como tal, ganhando compreensão da metástase do câncer de cólon poderia aumentar consideravelmente a taxa de sobrevida dos pacientes. Alcançar tal objetivo é particularmente importante, já que a duração mediana de sobrevida global de pacientes com câncer de cólon metastático é atualmente menos de 2 anos ea taxa de sobrevida de 5 anos menos de 10% [1], [2]. Ganhando compreensão da metástase pode também ajudar muito na escolha da estratégia terapêutica adequada

Sabe-se atualmente que a metástase do tumor é um processo multi-estágio em que a malignidade das células tumorais desenvolve progressivamente em 3 etapas sequenciais:. Intravasation, extravasamento e colonização [3]. Na fase intravasamento, durante o qual as células de tumor sofrer alterações funcionais celulares na preparação para a migração celular e a digestão da matriz extracelular (ECM), células tumorais começam a escapar do local primário e invadir o sistema de circulação. Na fase de extravasamento, células tumorais circular nos vasos sanguíneos e do sistema linfático, antes de serem transportados para locais distantes metastáticas. Durante a fase de colonização do cancro, as células tumorais transportadas adaptar ao microambiente e começam a proliferar. Na fase inicial da colonização, as células tumorais são desafiados por muitos factores de stress ambientais, tais como a interacção de ECM, as condições de hipoxia, a estimulação de factor de crescimento, e as interacções com o sistema imunitário, que levam à sua morte ou dormência [3]. As poucas células que podem se adaptar aos estressores e sobreviver tornaram a subpopulação de células cancerosas envolvidos na colonização câncer e são responsáveis ​​para a procissão metástase.

Recentemente, foi proposto um modelo de células-tronco cancerosas (CSCs) e amplamente discutido [4]. Este modelo baseia-se na pesquisa anterior em que uma pequena subpopulação de células cancerosas isoladas a partir do tumor primário, que são caracterizados por alta resistência à apoptose, tempo longo, e de alta capacidade de diferenciação e expansão clonal foram definidos como as células estaminais do cancro [5]. De acordo com o modelo de CSC, todas as células tumorais liberados a partir do site principal são divulgados, mas apenas CSCs podem sobreviver e estabelecer colônias em locais metastáticos. Vários estudos têm relatado que CSCs participar na progressão de metástases [4], [6]. Um número de marcadores de células, incluindo CD133, CD166 e CD26, foram utilizados para isolar a subpopulação CSC dentro das populações de células-cancro do cólon [7], [8]. Entre eles, prominin 1 (CD133) é uma proteína transmembranar pentaspan originalmente encontrada em células hematopoiéticas estaminais na medula óssea [9]. Estudos recentes têm relatado CD133 ser um biomarcador potencial de metástases e mau prognóstico em pacientes com cancro do cólon [10] – [12]. Em conformidade, imuno-histoquímica (IHQ) coloração do tecido do cancro do cólon revelou alta expressão de CD133 a ser correlacionada com metástases hepáticas e baixa sobrevivência [12], [13].

A proteína CD133 foi encontrado para ser mais abundante em lesões metastáticas do fígado em comparação com lesões de câncer de cólon primário [14]. No entanto, CD133 é amplamente considerada um marcador CSC no câncer de cólon. Como a regulação negativa de CD133 foi amplamente observado durante o desenvolvimento do tumor, acredita-se que a sua expressão seja regulada durante a diferenciação de células [15]. Em um experimento rato xenotransplante investigando o CD133-negativo (CD133

-) e CD133-positive (CD133

+) subpopulações de células de câncer de cólon primário, apenas o CD133

+ subpopulação foi encontrado capaz de formação de tumor induzindo [15] – [17]. Estes resultados, em adição à ampla e eficaz utilização de CD133 como um biomarcador para isolar células estaminais em tecidos cancerosos [18], [19], sugerem que uma subpopulação de CD133

+ células actua como CSCs na metástase de cólon cancer

no entanto, vários achados controversos surgiram a partir de comparação de CD133

-. e CD133

+ subpopulações em linhas celulares e culturas primárias de câncer de cólon [20] – [23]. Embora ambos CD133

– e CD133

+ subpopulações de HCT-116 células, uma linha de células de cancro do cólon humano, foram encontrados para induzir o crescimento do tumor em modelos de ratos [22], o CD133

– subpopulação de um a linha celular de cancro do cólon humano metastático, LoVo, foi encontrado mais resistentes ao tratamento com 5-fluorouracilo do que o CD133

+ subpopulação [20]. Da mesma forma, Shmelkov et ai. encontrada uma subpopulação de CD133

– células cancerígenas do cólon isolados a partir de um local metastático do fígado num modelo de murganho de xenoenxerto para ter um nível mais elevado de tumorigenicidade que a subpopulação de CD133

+ células [23]. Estes resultados conflitantes não pode ser explicada pelo modelo CSC, e sugerem a existência de um mecanismo alternativo em procissão metástase.

SW620 é uma linha de células de cólon humano-cancro que se origina a partir de um local de linfonodos metastáticos. Uma vez que possui tanto CD133

+ e CD133

– subpopulações em uma condição de cultura geral (isto é, que obtido em um prato contendo um meio L15 e 10% de FBS a 37 ° C), SW620 pode servir como um excelente célula modelo de linha com a qual a investigar as diferenças entre CD133

+ e CD133

– subpopulações dentro de células derivadas do mesmo fundo genético. Usando esse modelo, o estudo isolado do CD133

+ e CD133

– subpopulações em uma linha celular SW620 comparar a sua tumorigenicidade, o comportamento celular, e proliferação e capacidade de crescimento tanto

in vitro Comprar e

in vivo

. Com base nos resultados, é proposto um modelo hipotético de colonização câncer em metástase que explica os resultados controversos de estudos recentes.

Resultados

A linha de células SW620 é composto por 2 subpopulações com alta e baixa CD133 expressão

Figura 1A mostra que a linha celular SW620 foi dividido em 2 populações, o SW620

CD133 + e SW620

CD133- subpopulações, de acordo com nível de CD133-expressão, da qual o SW620

CD133 + população ocupou 75% das células SW620 de uma condição de cultura geral. Para isolar os sub-populações, e separação de células (FACS) foi executada e posteriormente confirmada por transcrição reversa-reacção em cadeia da polimerase (RT-PCR) e Western blot fluorescente-activado. As subpopulações altamente e mal expressas foram então identificados através da realização de análise de CD133

alto e CD133

distribuição zona negativa (Figura 1B). Os resultados revelaram que os SW620

CD133 + células expressam mais CD133 ARNm e proteínas do que SW620

CD133- células (Figura 1C e 1D), que excluiu a possibilidade de splicing alternativo ou regulamento translocação [24]. É bem sabido que SW620 contém 2 tipos distintos morfológicas de células, uma forma esférica (seta branca, Figura 1E; Figura S1A e S1B) pequeno e um tipo bipolar (seta preta, Figura 1E; seta-cabeça, Figura S1A e S1B) [25 ], cuja proporção não difere significativamente na SW620

CD133 + e SW620

CD133- subpopulações.

a expressão CD133 de células SW620 foi analisada e as células foram classificadas por FACS Canto e FACS Aria, respectivamente. (A) Medição da expressão de CD133 por citometria de fluxo revelou que 75% das células eram SW620

CD133 + e 25% eram SW620

CD133- células (branco de pico para a coloração indica controlo IgG de rato). (B) O top 5% da subpopulação CD133 + (CD133

alto) e inferior a 5% da subpopulação CD133- (CD133

negativo) foram coletados por meio de FACS Aria. (C) do painel superior mostra resultados de RT-PCR para mRNA CD133. painel inferior mostra os resultados de RT-PCR de ARNm de GAPDH utilizados como um controlo para efectuar a normalização. painel (D) superior mostra resultados de Western blot para a proteína CD133 em lise celular total. painel inferior mostra os resultados para a tubulina alfa usado como um controlo de carga. (E) SW620

CD133 + morfologia das células em microscópio de luz (20 ×). (F) SW620

morfologia CD133- célula sob microscopia de luz (20 ×).

éster diacetato succinimidil-carboxifluoresceína (CFSE) coloração de ensaio FACS e MTT revelou que a capacidade de proliferação entre subpopulações SW620 são semelhantes em uma condição de cultura geral (Figura S1C e S1D), enquanto ensaio de MTT com taxol, cisplatina, actinomicina D e camptotecina tratamento revelou a viabilidade celular das subpopulações ser semelhante (Figura S2A para S2D). Estes resultados indicam que SW620

CD133 + e SW620

células CD133- não têm diferenças morfológicas e fisiológicas aparentes em uma condição de cultura geral. Como estes resultados não podem explicar os diferentes níveis de tumorigenicidade entre as CD133 subpopulações encontrados em estudos anteriores [23], eles sugerem que a indução de diferentes níveis de tumorigenicidade pode ser atribuído à exposição a determinadas condições ambientais.

SW620

CD133- células apresentam maior capacidade de formação de colónias do que SW620

CD133 + células em uma cultura 3D Matrigel

a capacidade das células tumorais extravasados ​​para crescer apesar da exposição a factores de stress imediato do microambiente no local metastático é essencial para as células metastáticas para avançar para a colonização de tumores [26]. Matrigel, um extracto de proteína de membrana de base solúvel derivada do sarcoma de rato Engelbreth-Holm-Swarm, pode servir como um

ex vivo

microambiente no qual as células são expostas a arquitectura 3D, interacção ECM, e a estimulação do factor de crescimento [27 ]. Como tal, um modelo de cultura 3D Matrigel tem sido amplamente usada como um modelo experimental para medir tumorigenicidade [28] – [30]. Usando esse modelo para comparar a capacidade de formação de colónia de SW620

CD133 + e SW620

CD133- células, 500 SW620

CD133 + e SW620

CD133- células foram semeadas em cima de uma cultura Matrigel de espessura. Quantificação de colónias visíveis após 3 semanas de cultura revelou que o SW620

CD133- células, que tinha formado uma média de 51,8 colónias (DP = 3,8), tinha uma capacidade de formação de colónias superior em comparação com a SW620

CD133 + células, que havia formado uma média de 10,3 colónias. (DP = 2,2; Figura 2A)

purificada SW620

CD133 + e SW620

CD133- células foram semeadas em cima de Matrigel, para posterior análise da proliferação celular e colonização. (A) O painel superior mostra a imagem inteira e ampliada para morfologia colónias; painel inferior mostra contar colónias após 3 semanas de incubação. Os SW620

CD133 + células formaram uma média de 10 colônias (DP = 2,2) ea SW620

CD133- células de uma média de 50 colônias (DP = 3,8). Barra = 100 um. (B) Quantidade de celular após 3 dias de incubação.

proliferação celular na fase inicial foi ainda analisada por quantificação do número de células em cada clone. Quando cerca de 200 células foram semeadas em uma baixa densidade celular em cultura 3D Matrigel e o número de células de cada colónia foi contado um a um sob microscópio após 3 dias de incubação, os resultados revelaram que as células SW620

CD133 + eram menos proliferativo que SW620

células CD133- (Figura 2B). Especificamente, apenas uma pequena proporção de SW620

CD133 + células (barra preta) tinha sido capaz de completar 2 (número de células = 4, 3,4%) ou mais (número de células 4, 0,4%) rodadas de ciclo celular e a maioria tinha experimentado um crescimento preso, de modo que apenas 22,5% dividido um tempo para se tornar 2 células e 67,7% não foram submetidos a qualquer divisão celular em tudo. O SW620

CD133- células (barra cinza) foram encontrados para ser mais tolerante à inibição da proliferação devido à exposição à cultura 3D Matrigel, com 4,7 vezes mais

CD133- células SW620 (18%) do que SW620

células CD133 + ter sido capaz de completar ≥ 2 rodadas de ciclo celular. Esta diferença de 4,7 vezes, em grande percentagem de colónias (n≥4) entre os tipos de células 2 é similar à diferença de 5 vezes no número de número de colónias visíveis anteriormente observados. Este resultado indica que diferentes níveis de tolerância, especificamente, o nível mais elevado de SW620

CD133- células, a inibição da proliferação do microambiente leva a diferentes níveis de tumorigenicidade entre SW620

CD133 + e SW620

CD133- células, proporcionando SW620

CD133- células com maior capacidade para se envolver na formação de tumores em locais metastáticos início.

SW620

CD133- células têm um nível mais elevado de tumorigenicidade de SW620

CD133 + em um modelo nu do rato

O

in vivo

tumorigenicidade de SW620

CD133 + e SW620

CD133- células foi examinado em um modelo de rato nu (nu /nu). Após a inoculação de 10

5 células em uma região subcutânea, o tamanho do tumor foi medido a cada 3 dias durante 4 semanas. A taxa de sobrevida livre de doença é mostrada na Figura 3A. Ambos os tipos de células foram capazes de gerar tecido tumoral após 4 semanas a inoculação. Embora hematoxilina e eosina (H E) de coloração revelaram a morfologia do tumor dos tipos de células 2 a ser semelhante (Figura S3A e S3B), a taxa de crescimento foi encontrado para ser diferente, com SW620 células

CD133- encontrado capaz de gerar maior células tumorais numa fase mais precoce. Como mostrado na Figura 3C, por 2 semanas após a inoculação, 78% dos ratinhos inoculados com SW620 células

CD133- tinham desenvolvido tumores 2 mm de tamanho (círculo aberto), enquanto que apenas 11% dos ratinhos inoculados com SW620

células CD133 + tinha feito (círculo preenchido). Além disso, o diâmetro médio dos tumores que se desenvolveram após SW620

CD133- inoculação foi de 1,9 vezes maior do que depois de SW620

CD133 + inoculação (Figura 3B e 3C). Estes resultados, que confirmam que SW620

CD133- células têm maior tumorigenicidade de SW620

As células CD133 + e acordo com os resultados obtidos utilizando o

ex vivo

modelo experimental, fornecem a primeira evidência de linha de células que o CD133

– subpopulação tem maior potencial para iniciar a progressão do tumor em locais metastáticos [23]

purificada SW620

CD133 + e SW620

CD133- células foram injetadas subcutaneamente em ratinhos nus.. (A) Recheada e círculos não preenchidas referem-se à taxa de sobrevida livre de doença do SW620

CD133 + e SW620

CD133- células, respectivamente, N = 11. (B) fotografia superior mostra a formação de tumores devido à SW620

CD133 + inoculação de células do lado esquerdo e devido a SW620

inoculação de células CD133- no lado direito. fotografia inferior mostra os tamanhos do SW620

CD133 + e SW620

tumores CD133-. (C) Gráfico que mostra os diâmetros médios do CD133 SW620

+ (3,8 mm DP = 2,1) e tumores SW620

CD133- (8,1 mm DP = 2,6), N = 11, P = 0,0006.

célula tipo de comutação entre SW620

CD133- e SW620

CD133 + subpopulações é induzida pela estimulação microambiental

Apesar de indução de CD133 regulação positiva pela exposição a determinados factores de stress e formas de ambiental estimulação foi observada em vários

experimentos in vitro anteriores

celulares [31] – [33], a comutação da CD133

– subpopulação ao CD133

+ foi observada subpopulação de células de cultura principal tumor cerebral em uma recente

in vivo

experiência [34]. comutação semelhante foi observado na linha celular NANK, uma linha de cancro do cólon primários. Embora NANK é um CD133

-. Linha de células isoladas de tecidos de câncer de cólon metastático do ovário, CD133

+ células foram encontrados em um tumor-induzida NANK [21]

De acordo com estes resultados, a mudança entre SW620

CD133- e SW620

CD133 + células de uma maneira não balanceada foi observada na condição de cultura geral, neste estudo. Especificamente, 16,7% dos SW620 purificada células

CD133- mudou para SW620

CD133 + células (Figura 4, barra branca no painel direito), enquanto apenas 4,7% dos SW620

células CD133 + comutada para SW620

CD133- células (barra branca no painel da esquerda, Figura 4). Esta diferença de 3,6 vezes na capacidade de comutação entre SW620

CD133- e SW620

células CD133 + podem explicar a maior proporção de SW620

CD133 + em comparação com SW620

CD133- células (3:1) no geral condição de cultura (Figura 1). Esta explicação é suportada pelos resultados do ensaio de MTT, que revelou que as populações 2 apresentam uma taxa de proliferação semelhantes, e, assim, excluir a possibilidade de competição crescimento.

O painel esquerdo mostra SW620

CD133 + e direita painel mostra células SW620

CD133-. descrições detalhe foram mostrados em resultado.

A investigação das células tumorais isoladas durante os experimentos de xenotransplante anteriores (Figura 3A) confirmou esses achados. Considerando 90,3% das células tumorais que proliferaram a partir SW620 células

CD133- mais tarde mudou para SW620

células CD133 +, apenas 4,8% dos SW620

CD133 + células mudou para SW620 células

CD133- (Figura 4, barra diagonal). Estes resultados sugerem que tipo de célula de comutação pode ser modulada pela estimulação do

in vivo

microambiente. Para testar esta hipótese, o impacto da exposição à hipóxia, um ambiente de célula-free-adesão, e estimulação ECM, 3 formas potenciais de estresse no

in vivo

microambiente foi examinada. Para estabelecer uma condição de hipóxia, a concentração de oxigénio na câmara de cultura foi controlada a 1% utilizando o instrumento PROOX 110 e a temperatura mantida a 37 ° C. Considerando que a exposição a hipoxia aumentou significativamente comutação de SW620

CD133- células para SW620

células CD133 +, especificamente a partir de 16,7% a 40% (p = 0,0064), que não resultou em qualquer alteração significativa na medida em que SW620

células CD133 + comutada para SW620

CD133- células (p = 0,13) após 4 semanas de cultura na condição de hipóxia.

para testar a exposição a uma condição de célula livre de adesão utilizando um sistema de cultura 3D, As células foram carregadas em Algimatrix, um material bio-artificial andaime sem um componente ECM. As células foram cultivadas em baixa densidade (10

5 por poço) para evitar o contato célula-célula. Após 2 semanas de cultura, as células foram isoladas a partir do gel e expressão de CD133 foi medida por FACS. Considerando que a exposição a um ambiente de célula livre de adesão aumentou significativamente a comutação de SW620

CD133- células para SW620

CD133 +, especificamente a partir de 16,7% para 64,5% (p 0,001), que não resultou em qualquer alteração significativa na medida em que SW620

CD133 + células mudaram para SW620

CD133- células (p = 0,57). Para examinar o impacto da estimulação de ECM, a cultura celular foi realizada numa placa revestida com Matrigel. Embora a exposição ao estímulo ECM inibiu significativamente a expressão de CD133 em ambos os tipos de células, que tinha um impacto variável sobre a extensão do tipo de célula de comutação. Considerando que diminuiu de comutação de SW620

CD133- células para SW620

CD133 + células de 16,7% para 5% (barra preta no painel direito, p 0,001) em uma placa Matrigel-revestido e para 13% em um Matrigel 3D cultura (Figura 4, painel da direita, horizontal bar cheio, p = 0,19), que aumentou de comutação de SW620

grupo CD133 + de células de 5% a 11% numa placa de Matrigel-revestidos (P = 0,055) e para 27% nas uma cultura 3D Matrigel (Figura 4, painel da esquerda, barra horizontal cheio, p = 0,023).

Teste de exposição aos 3 tipos de stress ambiental revelou a existência de uma regulação significativa da comutação de CD133 em resposta a tais exposições, com a exposição à hipoxia e um ambiente de célula-free-promotora de adesão significativamente comutação de SW620

CD133- células para SW620

CD133 + células enquanto a exposição ao estímulo ECM promovem significativamente comutação de SW620

células CD133 + para SW620

células CD133-. Estes resultados sugerem que a regulação da SW620

CD133- e SW620

CD133 + subpopulações em um

in vivo

ambiente é modulado pela exposição a vários fatores que agem sinergicamente sobre as células, e que tipo de célula de comutação entre subpopulações pode ser necessária para adaptação ao microambiente na colonização tumor precoce.

Discussão

tem sido amplamente discutido que CSCs desempenham um papel fundamental na progressão da metástase [7], [35]. Dos vários marcadores de células, incluindo CD133, CD144 e CD166, que foram utilizados para identificar os CSCs, um número de estudos independentes demonstraram que a CD133

+ subpopulação de células cancerosas do cólon possuem níveis mais elevados de stemness e tumorigenicidade que o CD133

– subpopulação. Dois estudos independentes que isolados CD133

+ e CD133

– subpopulações de células tumorais de cólon e transplantado-los em NOD /SCID constatou que apenas CD133

+ células podem iniciar a formação de tumor [15], [17]. Um estudo utilizando um modelo de xenoenxerto descobriram que a CD133

+ subpopulação de células tumorais de cólon também exibir capacidade de diferenciação multi-linhagem e um elevado nível de tumorigenicidade [16].

No entanto, 2 estudos recentes descobriram que a CD133

– subpopulação de células cancerígenas do cólon metastático no fígado e câncer de ovário também iniciar a formação de tumor e, finalmente, induzir maior crescimento do tumor do que o CD133

+ subpopulação [21], [23]. A natureza conflituosa destes vários resultados podem ser devidos à utilização de modelos experimentais derivadas de diferentes origens genéticas. O modelo de linha de células de cancro do cólon fornece um modelo experimental convencional e reprodutível, que permite a comparação dos 2 CD133 subpopulações. Das linhas 2 celulares utilizadas como modelos experimentais de cancro do cólon que podem ser divididos em CD133

+ e CD133

– subpopulações [32], a linha de células HCT116, que foi estabelecido em primeiro lugar a partir de tumores do cólon, tem um menor ( 5%) CD133

– subpopulação do que a linha de células SW620. De acordo com comparações anteriores de viabilidade celular e tumorigenicidade entre HCT116

CD133- e HCT116

CD133 + células de Ensaio MTT e xenotransplante de experiências, HCT116

CD133- e HCT116

células CD133 + foram encontrados para ter semelhantes níveis de viabilidade e tumorigenicidade [22].

no presente estudo, o SW620

CD133- e SW620

CD133 + subpopulações foram encontrados para ter uma morfologia semelhante, a taxa de proliferação e resposta à droga em um condição geral da cultura. No entanto, os SW620

CD133- células exibido significativamente maior crescimento numa cultura 3D Matrigel e em experiências de xenoenxerto de ratinho. Estes resultados fornecem as primeiras evidências de que CD133

– células do cólon têm maior tumorigenicidade de CD133

+ células do cólon em modelos experimentais com o mesmo fundo genético, sugerindo que determinados fatores ambientais poderia induzir diferentes taxas de crescimento. Infelizmente, a exposição a uma forma de stress, tais como a hipoxia ou estimulação de ECM, por si só, não foi encontrado para afectar a taxa de proliferação (Figura S4A), indicando que a inibição pode ser induzida por um complexo mecanismo de regulação e /ou um número de factores que age em sinergia no microambiente. A existência de um mecanismo tão complexo continua a ser investigado

A comutação entre CD133

+ e CD133

-. Subpopulações tem sido observada em muitos tipos de células tumorais [36] – [38]. É bem conhecido que a CD133

+ CCC vai mudar para CD133

– células durante a diferenciação [16], e que a comutação é unidireccional e irreversível. No modelo de diferenciação induzida quimicamente, butirato de sódio tratamento de linhas celulares de cancro do cólon humano HT-29 e HCT116 foi encontrada para induzir CD133 regulação baixa e a diferenciação epitelial [39]. Vários estudos de tumores descobriram que a comutação de CD133

– células de CD133

+ células pode ser induzida pela exposição ao factor de crescimento e factores de stress ambientais. Especificamente, a exposição a TGF-beta 1 foi encontrada para desencadear CD133 regulação positiva na Huh7 e carcinoma hepatocelular A549 e linhas celulares de cancro de pulmão de células e aumentar a tumorigenicidade em ratinhos nus um modelo [33], [36]. Embora a exposição a hipoxia foi encontrada para induzir a expressão de CD133 nas células do pulmão e cancro pancreático, estes transformado CD133

+ células tumorais ganhar mais stemness e malignidade [31], [40]. A hipoxia CD133 expressão induzida em tumor cerebral também se correlaciona com a agressividade do tumor superior [41].

num modelo de xenoenxerto de tumor do cólon metastático, CD133

+ células foram detectados num tumor gerados a partir de CD133 purificado

– células [21], sugerindo que tipo de célula de comutação pode também ocorrer em células cancerígenas do cólon. Os resultados deste estudo demonstram claramente a existência de comutação bi-direccional entre SW620

CD133 + e SW620

CD133- subpopulações, e que essa mudança pode ser modulada pela exposição a vários factores de stress. Especificamente, a exposição a uma chapa Matrigel-revestidas ou uma cultura 3D Matrigel foi encontrado para induzir significativamente comutação de SW620

CD133 + para SW620

CD133- células, o último dos quais foi encontrado para expor um maior crescimento no

ex vivo

e

in vivo

modelos. Em estudos-piloto, a exposição a colagénio dos tipos I e IV e laminina, os 3 principais componentes da matriz extracelular, foi observada para induzir a inibição da expressão de CD133 numa extensão semelhante (dados não mostrados). Em contraste, a exposição a hipoxia ou a uma condição de pilha livre de aderência foi encontrada para promover a comutação de SW620

CD133- células no presente estudo. Este resultado foi também observado usando o sistema de cultura de mão-gota, o que proporciona uma exposição a um ambiente de célula livre de adesão, em que SW620

CD133 + foram encontradas em SW620

CD133 – formação de esferas, o que sugere que eles jogam um papel na condução tumorigênese [32]

no modelo convencional de progressão de metástases, tanto CD133

+ e CD133

-. células cancerosas são liberados na corrente sanguínea quando a metástase é iniciado [42], mas apenas CD133

+ células são capazes de sobreviver e inicializar a colonização do tumor (Figura 5, painel superior). No entanto, vários estudos de linhas celulares de cancro do cólon têm relatado que tanto CD133

+ e CD133

– células pode inicializar a formação de tumor [21] – [23]. O presente estudo, que observou este fenómeno na linha de células SW620, também descobriu que células cancerígenas do cólon pode se envolver em tipo de célula de comutação entre o SW620

CD133- e SW620

CD133 + subpopulações em resposta ao microambiente stress. Com base nestas observações, um modelo hipotético alternativa de colonização do cancro do cólon no local de metástases, que é ilustrado na Figura 5, que aqui se propõe. Na fase metastática precoce, células cancerosas migram para o local metastático e começar a colonizar. Durante esta fase, as células são directamente expostos a muitas formas de stress ambiental e estímulo, entre os quais a estimulação ECM promove a comutação de CD133

+ para CD133

– células, o último dos quais têm uma vantagem de crescimento, devido à sua maior resistência à inibição da proliferação do microambiente. Após a colonização tumor foi estabelecido e as células tumorais foram organizadas em um tumor sólido, outras formas de estresse ambiente, incluindo a exposição à hipóxia e um ambiente de célula-livre de adesão, promover a troca de CD133

– a CD133

+ células, que, porque o último tipo foi encontrado para ter maior stemness e malignidade no cólon e outros tipos de câncer [36], [43], pode aumentar o crescimento de tumores mais tarde.

o painel superior mostra convencional modelo de CSC, em que as células cancerosas única CD133

+ cólon colonizar no local metastático antes de se diferenciar em CD133

– células durante o crescimento do tumor. painel inferior mostra o modelo hipotético, em que tanto CD133

+ e CD133

– células colonizar no local metastático e em que CD133

– as células têm maior capacidade de colonização. Enquanto a estimulação ECM promove comutação de CD133

+ células a CD133

– as células na fase inicial da colonização, a exposição à hipóxia e arquitetura 3D após a colonização induz comutação de CD133

– células para CD133

+ células .

Este modelo hipotético explica os resultados conflitantes obtidos a partir de estudos anteriores de CD133

+ e CD133

– células de cancro do cólon. Embora CD133 é conhecido como um marcador de células-tronco, os resultados de estudos anteriores, assim como o presente estudo, indicam que tanto CD133

+ e CD133

– células pode gerar o crescimento tumoral, sugerindo que a CD133 pode não ser um biomarcador absoluta para células-tronco cancerosas no câncer de cólon.