Опухолевые гибридные клетки при немелкоклеточном раке лёгкого: популяционный состав и клиническая значимость

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Актуальность. Немелкоклеточный рак легкого (НМРЛ) является одним из наиболее распространенных злокачественных новообразований. Основными причинами смертности от НМРЛ являются рецидивы и отдаленные метастазы. Принято считать, что метастазы и рецидивы формируются опухолевыми клетками, обладающими высоким инвазивным и химиорезистентным фенотипом. По последним данным, такими клетками могут быть опухолевые гибридные клетки, формирующиеся в результате слияния опухолевых клеток с широким спектром нормальных клеток: макрофагами, фибробластами, мезенхимальными, стволовыми клетками и т. д. Однако состав, фенотипическое разнообразие ОГК и их связь с клинико-­патологическими параметрами и прогрессированием НМРЛ остаются плохо изученными. Цель настоящего исследования — охарактеризовать популяционный состав опухолевых гибридных клеток при НМРЛ и его связь с клинико-­патологическими параметрами, метастазированием и рецидивированием. Материалы и методы. В исследование было включено 50 пациентов с НМРЛ. Использовались морфологически верифицированные свежезамороженные образцы опухолевой ткани, полученные при резекции легкого по поводу НМРЛ. Опухолевые гибридные клетки анализировали методом проточной цитофлуориметрии с использованием маркеров опухолевых клеток, опухолевых стволовых клеток, лейкоцитов, макрофагов и фибробластов. Результаты и обсуждение. Опухолевые гибридные клетки были обнаружены у всех пациентов НМРЛ. Большинство опухолевых гибридных клеток были с лейкоцитарными, макрофагальными и стволовыми признаками. Количество и частота опухолевых гибридных клеток зависели от неоадъювантной химиотерапии. Опухолевые гибридные клетки с маркерами стволовости и лейкоцитов (pan-­CK+CD45+CD44+CD73+) были связаны с локорегионарными рецидивами, тогда как ОГК с маркерами стволовости и макрофагов (EpCAM+CD45+CD44+CD73+CD163+) — с гематогенными метастазами. Выводы. Впервые комплексно описан популяционный состав опухолевых гибридных клеток при НМРЛ и его ассоциация с клинико-­патологическими характеристиками, неоадъювантной химиотерапией и прогнозом. Выявление прогностически значимых опухолевых гибридных клеток может быть потенциальным подходом для предсказания риска метастазирования и рецидивирования НМРЛ и основанием для подбора терапии, направленной на снижение вероятности прогрессирования данного заболевания.

Об авторах

А. А. Хозяинова

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5475-5981
SPIN-код: 4201-0611
г. Томск, Российская Федерация

М. Е. Меняйло

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Автор, ответственный за переписку.
Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4630-4934
SPIN-код: 6929-4298
г. Томск, Российская Федерация

М. С. Третьякова

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5040-931X
SPIN-код: 5207-8330
г. Томск, Российская Федерация

У. А. Бокова

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2179-5685
SPIN-код: 3546-0527
г. Томск, Российская Федерация

А. А. Коробейникова

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-2633-9884
SPIN-код: 5523-8156
г. Томск, Российская Федерация

Т. С. Геращенко

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-7283-0092
SPIN-код: 7900-9700
г. Томск, Российская Федерация

Е. О. Родионов

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-4980-8986
SPIN-код: 7650-2129
г. Томск, Российская Федерация

С. В. Миллер

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-5365-9840
SPIN-код: 6510-9849
г. Томск, Российская Федерация

Е. В. Денисов

Томский национальный исследовательский медицинский центр

Email: max89me@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-2923-9755
SPIN-код: 9498-5797
г. Томск, Российская Федерация

Список литературы

  1. Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, Bray F. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA: A Cancer Journal for Clinicians. 2021;71(3):209–249. doi: https://doi.org/10.3322/caac.21660
  2. Herbst RS, Morgensztern D, Boshoff C. The biology and management of non-small cell lung cancer. Nature. 2018;553(7689):446–454. doi: 10.1038/nature25183
  3. Howlader N, Forjaz G, Mooradian MJ, Meza R, Kong CY, Cronin KA, Mariotto AB, Lowy DR, Feuer EJ. The Effect of Advances in Lung-­Cancer Treatment on Population Mortality. N Engl J Med. 2020;383(7):640–649. doi: 10.1056/NEJMoa1916623
  4. Mittal V. Epithelial Mesenchymal Transition in Tumor Metastasis. Annual Review of Pathology: Mechanisms of Disease. 2018;13(1):395–412. doi: 10.1146/annurev-­pathol-020117-043854
  5. Huang Z, Zhang Z, Zhou C, Liu L, Huang C. Epithelial–mesenchymal transition: The history, regulatory mechanism, and cancer therapeutic opportunities. MedComm. 2022;3(2): e144. doi: https://doi.org/10.1002/mco2.144
  6. Кондратюк Р.Б., Греков И.С., Селезнёв Е.А. Влияние микроокружения на развитие эпителиально-­мезенхимальной трансформации в раке легкого // Вестник Российского университета дружбы народов. Серия: Медицина. 2022. Т. 26. № 3. С. 325–337. doi: 10.22363/2313-0245-2022-26-3-325-337.
  7. Menyailo ME, Tretyakova MS, Denisov EV. Heterogeneity of Circulating Tumor Cells in Breast Cancer: Identifying Metastatic Seeds. Int J Mol Sci. 2020;21(5):1696. doi: 10.3390/ijms21051696
  8. Aramini B, Masciale V, Grisendi G, Bertolini F, Maur M, Guaitoli G, Chrystel I, Morandi U, Stella F, Dominici M, Haider KH. Dissecting Tumor Growth: The Role of Cancer Stem Cells in Drug Resistance and Recurrence. Cancers (Basel). 2022;14(4):976. doi: 10.3390/cancers14040976
  9. Ye X, Huang X, Fu X, Zhang X, Lin R, Zhang W, Zhang J, Lu Y. Myeloid-like tumor hybrid cells in bone marrow promote progression of prostate cancer bone metastasis. Journal of Hematology & Oncology. 2023;16(1):46. doi: 10.1186/s13045-023-01442-4
  10. Montalbán-­Hernández K, Cantero-­Cid R, Casalvilla-­Dueñas JC, Avendaño-­Ortiz J, Marín E, Lozano-­Rodríguez R, Terrón-­Arcos V, Vicario-­Bravo M, Marcano C, Saavedra-­Ambrosy J, Prado- J, Valentín J, Pérez de Diego R, Córdoba L, Pulido E, del Fresno C, Dueñas M, López-­Collazo E. Colorectal Cancer Stem Cells Fuse with Monocytes to Form Tumour Hybrid Cells with the Ability to Migrate and Evade the Immune System. Cancers. 2022;14(14):3445. doi: 10.3390/cancers14143445
  11. Scemama A, Lunetto S, Tailor A, Di Cio S, Ambler L, Coetzee A, Cottom H, Khurram SA, Gautrot J, Biddle A. Hybrid cancer stem cells utilise vascular tracks for collective streaming invasion in a metastasis-on-a-chip device. bioRxiv. 2024;2024.01.02.573897. doi: 10.1101/2024.01.02.573897
  12. Dörnen J, Sieler M, Weiler J, Keil S, Dittmar T. Cell Fusion-­Mediated Tissue Regeneration as an Inducer of Polyploidy and Aneuploidy. Int J Mol Sci. 2020;21(5):1811. doi: 10.3390/ijms21051811
  13. Sutton TL, Walker BS, Wong MH. Circulating Hybrid Cells Join the Fray of Circulating Cellular Biomarkers. Cellular and Molecular Gastroenterology and Hepatology. 2019;8(4):595–607. doi: https://doi.org/10.1016/j.jcmgh.2019.07.002
  14. Tretyakova MS, Subbalakshmi AR, Menyailo ME, Jolly MK, Denisov EV. Tumor Hybrid Cells: Nature and Biological Significance. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2022;10:814714. doi: 10.3389/fcell.2022.814714
  15. Zhang LN, Huang YH, Zhao L. Fusion of macrophages promotes breast cancer cell proliferation, migration and invasion through activating epithelial-­mesenchymal transition and Wnt/β-catenin signaling pathway. Arch Biochem Biophys. 2019;676:108137. doi: 10.1016/j.abb.2019.108137
  16. Lartigue L, Merle C, Lagarde P, Delespaul L, Lesluyes T, Le Guellec S, Pérot G, Leroy L, Coindre JM, Chibon F. Genome remodeling upon mesenchymal tumor cell fusion contributes to tumor progression and metastatic spread. Oncogene. 2020; 39(21):4198–4211. doi: 10.1038/s41388-020-1276-6
  17. Gast CE, Silk AD, Zarour L, Riegler L, Burkhart JG, Gustafson KT, Parappilly MS, Roh-­Johnson M, Goodman JR, Olson B, Schmidt M, Swain JR, Davies PS, Shasthri V, Iizuka S, Flynn P, Watson S, Korkola J, Courtneidge SA, Fischer JM, Jaboin J, Billingsley KG, Lopez CD, Burchard J, Gray J, Coussens LM,  BC, Wong MH. Cell fusion potentiates tumor heterogeneity and reveals circulating hybrid cells that correlate with stage and survival. Sci Adv. 2018;4(9): eaat7828. doi: 10.1126/sciadv.aat7828
  18. Aguirre LA, Montalbán-­Hernández K, Avendaño-­Ortiz J, Marín E, Lozano R, Toledano V, Sánchez-­Maroto L, Terrón V, Valentín J, Pulido E, Casalvilla JC, Rubio C, Diekhorst L, Laso-­García F, Del Fresno C, Collazo-­Lorduy A, Jiménez-­Munarriz B, Gómez-­Campelo P, Llanos-­González E, Fernández-­Velasco M, Rodríguez-­Antolín C, Pérez de Diego R, Cantero-­Cid R, Hernádez-­Jimenez E, Álvarez E. Rosas R, Dies López-­Ayllón B, de Castro J, Wculek SK, Cubillos-­Zapata C, Ibáñez de Cáceres I, Díaz-­Agero P, Gutiérrez Fernández M, Paz de Miguel M, Sancho D, Schulte L, Perona R, Belda-­Iniesta C, Boscá L, López-­Collazo E. Tumor stem cells fuse with monocytes to form highly invasive tumor-­hybrid cells. Oncoimmunology. 2020;9(1):1773204. doi: 10.1080/2162402x.2020.1773204
  19. Ye N, Cai J, Dong Y, Chen H, Bo Z, Zhao X, Xia M, Han M. A multi-omic approach reveals utility of CD45 expression in prognosis and novel target discovery. Frontiers in Genetics. 2022;13: 928328. doi: 10.3389/fgene.2022.928328
  20. Chen Y, Cui T, Yang L, Mireskandari M, Knoesel T, Zhang Q, Pacyna-­Gengelbach M, Petersen I. The diagnostic value of cytokeratin 5/6, 14, 17, and 18 expression in human non-small cell lung cancer. Oncology. 2011;80(5–6):333–40. doi: 10.1159/000329098
  21. Kim Y, Kim HS, Cui ZY, Lee HS, Ahn JS, Park CK, Park K, Ahn MJ. Clinicopathological implications of EpCAM expression in adenocarcinoma of the lung. Anticancer Res. 2009;29(5):1817–22.
  22. Han C, Liu T, Yin R. Biomarkers for cancer-­associated fibroblasts. Biomarker Research. 2020;8(1):64. doi: 10.1186/s40364-020-00245-w
  23. Kahounová Z, Kurfürstová D, Bouchal J, Kharaishvili G, Navrátil J, Remšík J, Šimečková Š, Študent V, Kozubík A, Souček K. The fibroblast surface markers FAP, anti-fibroblast, and FSP are expressed by cells of epithelial origin and may be altered during epithelial-to-mesenchymal transition. Cytometry A. 2018;93(9):941–951. doi: 10.1002/cyto.a.23101
  24. Walcher L, Kistenmacher AK, Suo H, Kitte R, Dluczek S, Strauß A, Blaudszun AR, Yevsa T, Fricke S, Kossatz-­Boehlert U. Cancer Stem Cells — Origins and Biomarkers: Perspectives for Targeted Personalized Therapies. Frontiers in Immunology. 2020;11:1280. doi: 10.3389/fimmu.2020.01280
  25. Ma XL, Hu B, Tang WG, Xie SH, Ren N, Guo L, Lu RQ. CD73 sustained cancer-stem-cell traits by promoting SOX9 expression and stability in hepatocellular carcinoma. Journal of Hematology & Oncology. 2020;13(1):1–16. doi: 10.1186/s13045-020-0845-z
  26. Rakaee M, Busund LR, Jamaly S, Paulsen EE, Richardsen E, Andersen S, Al-­Saad S, Bremnes RM, Donnem T, Kilvaer TK. Prognostic Value of Macrophage Phenotypes in Resectable Non-­Small Cell Lung Cancer Assessed by Multiplex Immunohistochemistry. Neoplasia. 2019;21(3):282–293. doi: 10.1016/j.neo.2019.01.005
  27. Shabo I, Midtbö K, Andersson H, Åkerlund E, Olsson H, Wegman P, Gunnarsson C, Lindström A. Macrophage traits in cancer cells are induced by macrophage-­cancer cell fusion and cannot be explained by cellular interaction. BMC Cancer. 2015;15(1):922. doi: 10.1186/s12885-015-1935-0
  28. Pfannschmidt J. Editorial on “Long-term survival outcome after postoperative recurrence of non-small cell lung cancer: who is ‘cured’ from postoperative recurrence?”. J Thorac Dis. 2018;10(2):610–613. doi: 10.21037/jtd.2018.01.02
  29. Sekihara K, Hishida T, Yoshida J, Oki T, Omori T, Katsumata S, Ueda T, Miyoshi T, Goto M, Nakasone S, Ichikawa T, Matsuzawa R, Aokage K, Goto K, Tsuboi M. Long-term survival outcome after postoperative recurrence of non-small-cell lung cancer: who is ‘cured’ from postoperative recurrence? Eur J Cardiothorac Surg. 2017;52(3):522–528. doi: 10.1093/ejcts/ezx127
  30. Lou F, Huang J, Sima CS, Dycoco J, Rusch V, Bach PB. Patterns of recurrence and second primary lung cancer in early-­stage lung cancer survivors followed with routine computed tomography surveillance. J Thorac Cardiovasc Surg. 2013;145(1):75–81. doi: 10.1016/j.jtcvs.2012.09.030
  31. Chitwood CA, Dietzsch C, Jacobs G, McArdle T, Freeman BT, Banga A, Noubissi FK, Ogle BM. Breast tumor cell hybrids form spontaneously in vivo and contribute to breast tumor metastases. APL Bioeng. 2018;2(3):031907. doi: 10.1063/1.5024744
  32. Manjunath Y, Mitchem JB, Suvilesh KN, Avella DM, Kimchi ET, Staveley-­O’Carroll KF, Deroche CB, Pantel K, Li G, KaifiJT. Circulating Giant Tumor-­Macrophage Fusion Cells Are Independent Prognosticators in Patients With NSCLC. Journal of Thoracic Oncology. 2020;15(9):1460–1471. doi: https://doi.org/10.1016/j.jtho.2020.04.034
  33. Xu MH, Gao X, Luo D, Zhou XD, Xiong W, Liu GX. EMT and acquisition of stem cell-like properties are involved in spontaneous formation of tumorigenic hybrids between lung cancer and bone marrow-­derived mesenchymal stem cells. PLoS One. 2014;9(2): e87893. doi: 10.1371/journal.pone.0087893
  34. Ding J, Jin W, Chen C, Shao Z, Wu J. Tumor associated macrophage× cancer cell hybrids may acquire cancer stem cell properties in breast cancer. PloS one. 2012;7(7): e41942. 10.1371/journal.pone.0041942
  35. Menyailo ME, Zainullina VR, Khozyainova AA, Tashireva LA, Zolotareva SY, Gerashchenko TS, Alivanov VV, Savelieva OE, Grigoryeva ES, Tarabanovskaya NA, Popova NO, Choinzonov EL, Cherdyntseva NV, Perelmuter VM, Denisov EV. Heterogeneity of Circulating Epithelial Cells in Breast Cancer at Single-Cell Resolution: Identifying Tumor and Hybrid Cells. Advanced Biology. 2023;7(2):2200206. doi: 10.1002/adbi.202200206
  36. Anderson AN, Conley P, Klocke CD, Sengupta SK, Robinson TL, Fan Y, Jones JA, Gibbs SL, Skalet AH, Wu G, Wong MH. Analysis of uveal melanoma scRNA sequencing data identifies neoplastic-­immune hybrid cells that exhibit metastatic potential. bioRxiv. 2023;10. doi: 10.1101/2023.10.24.563815

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. Figure 1. The flow cytometry algorithm for tumor hybrid cells identification

Скачать (231KB)
2. Figure 2. Frequency of distant metastasis (A) and recurrence (B) in NSCLC patients with (+) and without (–) different THC populations

Скачать (62KB)
3. Figure 3. Overall survival of NSCLC patients depending on the presence of different tumor hybrid cells populations

Скачать (51KB)

© Хозяинова А.А., Меняйло М.Е., Третьякова М.С., Бокова У.А., Коробейникова А.А., Геращенко Т.С., Родионов Е.О., Миллер С.В., Денисов Е.В., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах