Полиплоидные гигантские клетки опухоли и их роль в формировании устойчивости к терапевтическим воздействиям

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре рассмотрены свойства полиплоидных гигантских опухолевых клеток – новой мишени для разработки средств терапии злокачественных новообразований. Полиплоидные гигантские опухолевые клетки выявляются в разных количествах практически во всех солидных опухолях человека, численность их возрастает под действием гипоксии, облучения и после химиотерапии. Ранее считалось, что эти клетки не представляют интереса, поскольку они не пролиферируют и со временем погибают в результате действия одного из механизмов клеточной гибели. Исследования последнего времени показали, что полиплоидные гигантские опухолевые клетки могут давать начало дочерним клеткам, которые обладают чертами стволовых опухолевых клеток и свойством туморогенности. Гигантские опухолевые клетки и их дочерние клетки принимают участие в процессах метастазирования, рецидивирования, формирования лекарственной устойчивости и радиорезистентности опухолей. Ведется поиск молекулярных мишеней, воздействие на которые позволит предотвратить появление или способствовать элиминации ранее возникших полиплоидных гигантских клеток в опухолях. Комбинация традиционной терапии, вызывающей гибель делящихся клеток опухоли и позволяющей элиминировать основную ее массу, с использованием средств, предотвращающих появление резистентных полиплоидных гигантских клеток и их потомства, может стать ключом к эффективной терапии злокачественных новообразований.

Об авторах

Н. Л. Вартанян

ФГБУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: nvartanian@mail.ru

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. гибридомной технологии ФГБУ «РНЦРХТ им. акад. А.М. Гранова»

Россия, Санкт-Петербург

А. А. Пиневич

ФГБУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: agniapinevich@gmail.com

канд. биол. наук, ст. науч. сотр. лаб. гибридомной технологии ФГБУ «РНЦРХТ им. акад. А.М. Гранова», ст. преподаватель каф. цитологии и гистологии ФГБОУ ВО СПбГУ

Россия, Санкт-Петербург

И. И. Бодэ

ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: st066216@student.spbu.ru

аспирант каф. цитологии и гистологии ФГБОУ ВО СПбГУ

Россия, Санкт-Петербург

М. П. Самойлович

ФГБУ «Российский научный центр радиологии и хирургических технологий им. акад. А.М. Гранова» Минздрава России; ФГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»

Email: mpsamoylovich@gmail.com

д-р биол. наук, гл. науч. сотр. лаб. гибридомной технологии ФГБУ «РНЦРХТ им. акад. А.М. Гранова», ст. преподаватель каф. цитологии и гистологии ФГБОУ ВО СПбГУ

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Kumar V, Abbas A, Fausto N, Aster J. Robbins and Cotran pathologic basis of disease. Ed. 8. Philadelphia, 2010; p. 262–70.
  2. Heppner GH. Tumor heterogeneity. Cancer Res 1984; 44: 2259–65.
  3. Hope K, Bhatia M. Clonal interrogation of stem cells. Nat Methods 2011; 8 (Suppl. 4): S36–S40.
  4. Vitale I, Galluzzi L, Senovilla L et al. Illicit survival of cancer cells during polyploidization and depolyploidization. Cell Death Differ 2011; 18 (9): 1403–13.
  5. Illidge TM, Cragg MS, Fringes B et al. Polyploid giant cells provide a survival mechanism for p53 mutant cells after DNA damage. Cell Biol Int 2000; 24 (9): 621–33.
  6. Erenpreisa JA, Cragg MS, Fringes B et al. Release of mitotic descendants by giant cells from irradiated Burkitt’s lymphoma cell line. Cell Biol Int 2000; 24 (9): 635–48.
  7. Sundaram M, Guernsey DL, Rajaraman MM, Rajaraman R. Neosis: a novel type of cell division in cancer. Cancer Biol Ther 2004; 3 (2): 207–18.
  8. Weihua Z, Lin Q, Ramoth AJ et al. Formation of solid tumors by a single multinucleated cancer cell. Cancer 2011; 117 (17): 4092–9.
  9. Niu N, Zhang J, Zhang N et al. Linking genomic reorganization to tumor initiation via the giant cell cycle. Oncogenesis 2016; 5 (12): e281.
  10. Zhang S, Mercado-Uribe I, Hanash S, Liu J. iTRAQ-based proteomic analysis of polyploid giant cancer cells and budding progeny cells reveals several distinct pathways for ovarian cancer development. PLoS One 2013; 8 (11): e80120.
  11. Zhang S, Mercado-Uribe I, Xing Z et al. Generation of cancer stem-like cells through the formation of polyploid giant cancer cells. Oncogene 2014; 33 (1): 116–28.
  12. Fei F, Zhang D, Yang Z et al. The number of polyploid giant cancer cells and epithelial-mesenchymal transition-related proteins are associated with invasion and metastasis in human breast cancer. J Exp Clin Cancer Res 2015; 34: 158–71.
  13. Erenpreisa J, Cragg MS. Three steps to the immortality of cancer cells: senescence, polyploidy and self-renewal. Cancer Cell Int 2013: 13 (1): 92–104.
  14. Liu J. The dualistic origin of human tumors. Semin Cancer Biol 2018; 53: 31–41.
  15. Chen J, Niu N, Zhang J et al. Polyploid giant cancer cells (PGCCs): the evil roots of cancer. Curr Cancer Drug Targets 2019; 19 (5), 360–7.
  16. Вартанян Н.Л. Роль гигантских полиплоидных клеток в развитии опухоли. Клет. культ. инф. бюлл. 2018: 34: 46–61.
  17. [Vartanyan N.L. Rol gigantskih poliploidnyh kletok v razvitii opuholi. Klet. kult. inf. bull. 2018; 34: 46–61 (in Russian).]
  18. Amend SR, Torga G, Lin KC et al. Polyploid giant cancer cells: unrecognized actuators of tumorigenesis, metastasis, and resistance. Prostate 2019; 79 (13): 1489–97.
  19. Polyak K. Heterogeneity in breast cancer. J Clin Invest 2011: 121 (10): 3786–8.
  20. Zhang L, Ding P, Lv H et al. Number of polyploid giant cancer cells and expression of EZH2 are associated with VM formation and tumor grade in human ovarian tumor. Biomed Res Int 2014; 6: 903542.
  21. Zhang S, Zhang D, Yang Z, Zhang X. Tumor budding, micropapillary pattern, and polyploidy giant cancer cells in colorectal cancer: current status and future prospects. Stem Cells Int 2016; 3: 1–8.
  22. Lv H, Shi Y, Zhang L et al. Polyploid giant cancer cells with budding and the expression of cyclin E, S-phase kinase-associated protein 2, stathmin associated with the grading and metastasis in serous ovarian tumor. BMC Cancer 2014; 14 (1): 576–85.
  23. Qu Y, Zhang L, Rong Z et al. Number of glioma polyploid giant cancer cells (PGCCs) associated with vasculogenic mimicry formation and tumor grade in human glioma. J Exp Clin Cancer Res 2013; 32 (1): 75–82.
  24. Rohnalter V, Roth K, Finkernagel F et al. A multi-stage process including transient poly-ploidization and EMT precedes the emergence of chemoresistent ovarian carcinoma cells with a dedifferentiated and pro-inflammatory secretory phenotype. Oncotarget 2015; 6 (37): 40005–25.
  25. Zhang D, Yang X, Yang Z et al. Daughter cells and erythroid cells budding from PGCCs and their clinicopathological significances in colorectal cancer. J Cancer 2017; 8 (3): 469–78.
  26. Wang Y, Wang Y, Zheng W. Cytologic changes of ovarian epithelial cancer induced by ¬neoadjuvant chemotherapy. Int J Clin Exp Pathol 2013; 6 (10): 2121–28.
  27. Yadav AS, Pandey PR, Butti R et al. The biology and therapeutic implications of tumor dormancy and reactivation. Front Oncol 2018; 8: 72.
  28. Imai T. Growth patterns in human carcinoma. Their classification and relation to prognosis. Obstet Gynecol 1960; 16: 296–308.
  29. Kanazawa H, Mitomi H, Nishiyama Y et al. Tumour budding at invasive margins and ¬outcome in colorectal cancer. Colorectal Dis 2008; 10 (1): 41–7.
  30. Nakamura T, Mitomi H, Kanazawa H et al. Tumor budding as an index to identify high-risk patients with stage II colon cancer. Dis Colon Rectum 2008; 51 (5): 568–72.
  31. Gonzalez-Guerrero M, Martinez-Camblor P, Vivanco B et al. The adverse prognostic effect of tumor budding on the evolution of cutaneous head and neck squamous cell carcinoma. J Am Acad Dermatol 2017; 76 (6): 1139–45.
  32. Karayannopoulou G, Euvrard S, Kanitakis J. Tumour budding correlates with aggressiveness of cutaneous squamous-cell carcinoma. Anticancer Res 2016; 36 (9): 4781–5.
  33. Lang-Schwarz C, Melcher B, Haumaier F et al. Budding and tumor-infiltrating lympho- cytes – combination of both parameters predicts survival in colorectal cancer and leads to new prognostic subgroups. Hum Pathol 2018; 79: 160–7.
  34. Puck TT, Marcus PI. Action of x-rays on mammalian cells. J Exp Med 1956; 103 (5): 653–66.
  35. Kaur E, Rajendra J, Jadhav S et al. Radiation-induced homotypic cell fusions of innately resistant glioblastoma cells mediate their sustained survival and recurrence. Carcinogenesis 2015; 36 (6): 685–95.
  36. Mirzayans R, Andrais B, Scott A et al. Multinucleated giant cancer cells produced in response to ionizing radiation retain viability and replicate their genome. Int J Mol Sci 2017; 18 (2): 360.
  37. Mirzayans R, Andrais B, Murray D. Impact of premature senescence on radiosensitivity measured by high throughput cell-based assays. Int J Mol Sci 2017; 18 (7): 1460.
  38. Puig PE, Guilly MN, Bouchot A et al. Tumor cells can escape DNA-damaging cisplatin ¬through DNA endoreduplication and reversible polyploidy. Cell Biol Int 2008; 32 (9): 1031–43.
  39. Mirzayans R, Andrais B, Murray D. Do multiwell plate high throughput assays measure loss of cell viability following exposure to genotoxic agents? Int J Mol Sci 2017; 18 (8): 1679.
  40. Sliwinska MA, Mosieniak G, Wolanin K et al. Induction of senescence with doxorubicin ¬leads to increased genomic instability of HCT116 cells. Mech Ageing Dev 2009; 130 (1–2): 24–32.
  41. Mosieniak G, Sliwinska MA, Alster O et al. Polyploidy formation in doxorubicin-treated cancer cells can favor escape from senescence. Neoplasia 2015; 17 (12): 882–93.
  42. Was H, Czarnecka J, Kominek A et al. Some chemotherapeutics-treated colon cancer cells display a specific phenotype being a combination of stem-like and senescent cell features. Cancer Biol Ther 2018; 19 (1): 63–75.
  43. Zhang S, Mercado-Uribe I, Liu J. Tumor stroma and differentiated cancer cells can be originated directly from polyploid giant cancer cells induced by paclitaxel. Int J Cancer 2014; 134 (3): 508–18.
  44. Niu N, Mercado-Uribe I, Liu J. Dedifferentiation into blastomere-like cancer stem cells via formation of polyploid giant cancer cells. Oncogene 2017; 36 (34): 4887–900.
  45. Ogden A, Rida PC, Knudsen BS et al. Docetaxel-induced polyploidization may underlie chemoresistance and disease relapse. Cancer Lett 2015; 367 (2): 89–92.
  46. Was H, Czarnecka J, Kominek A et al. Some chemotherapeutics-treated colon cancer cells display a specific phenotype being a combination of stem-like and senescent cell features. Cancer Biol Ther 2018; 19 (1): 63–75.
  47. Киселева Л.Н., Карташев А.В., Вартанян Н.Л. и др. Действие фотемустина на клетки линий глиобластом человека. Цитология. 2018; 60 (1): 21–9.
  48. [Kiseleva L.N., Kartashev A.V., Vartanyan N.L. et al. Deistvie fotemustina na kletki linii glioblastom cheloveka. Tsitologiia. 2018; 60 (1): 21–9 (in Russian).]
  49. Sirois I, Aguilar-Mahecha A, Lafleur J et al. A unique morphological phenotype in chemo-resistant triple-negative breast cancer reveals metabolic reprogramming and PLIN4 expression as a molecular vulnerability. Mol Cancer Res 2019; 17 (12): 2492–507.
  50. Киселева Л.Н., Карташев А.В., Вартанян Н.Л. и др. Резистентные к действию генотоксических факторов многоядерные клетки в культивируемых линиях глиобластом человека. Цитология. 2018; 60 (8): 616–22.
  51. [Kiseleva L.N., Kartashev A.V., Vartanyan N.L. et al. Rezistentnye k deistviiu genotoksi-cheskikh faktorov mnogoiadernye kletki v kul’tiviruemykh liniiakh glioblastom cheloveka. Tsitologiia. 2018; 60 (8): 616–22 (in Russian).]
  52. Kaur E, Goda JS, Ghorai A et al. Molecular features unique to glioblastoma radiation resistant residual cells may affect patient outcome – a short report. Cell Oncol (Dordr) 2019; 42 (1): 107–16.
  53. Mirzayans R, Andrais B, Murray D. Viability assessment following anticancer treatment requires single-cell visualization. Cancers (Basel) 2018; 10 (8): 255.
  54. Mirzayans R, Murray D. Intratumor heterogeneity and therapy resistance: contributions of dormancy, apoptosis reversal (anastasis) and cell fusion to disease recurrence. Int J Mol Sci 2020; 21 (4): 1308.
  55. Fei F, Zhang M, Li B et al. Formation of polyploid giant cancer cells involves in the prognostic value of neoadjuvant chemoradiation in locally advanced rectal cancer. J Oncol 2019; ID 2316436.
  56. Leclerc J, Garandeau D, Pandiani C et al. Lysosomal acid ceramidase ASAH1 controls the transition between invasive and proliferative phenotype in melanoma cells. Oncogene 2019; 38 (8): 1282–95.
  57. Camacho L, Meca-Cortes O, Abad JL et al. Acid ceramidase as a therapeutic target in ¬metastatic prostate cancer. J Lipid Res 2013; 54 (5): 1207–20.
  58. Nguyen HS, Shabani S, Awad AJ et al. Molecular markers of therapy-resistant glioblas- toma and potential strategy to combat resistance. Int J Mol Sci 2018; 19 (6): 1765.
  59. Bai A, Mao C, Jenkins RW et al. Anticancer actions of lysosomally targeted inhibitor, LCL521, of acid ceramidase. PloS One 2017; 12 (6): e0177805.
  60. White-Gilbertson S, Lu P, Norris JS, Voelkel-Johnson C. Genetic and pharmacological inhibition of acid ceramidase prevents asymmetric cell division by neosis. J Lipid Res 2019; 60 (7): 1225–35.
  61. Cheng JC, Bai A, Beckham TH et al. Radiation-induced acid ceramidase confers prostate cancer resistance and tumor relapse. J Clin Invest 2013; 123 (10): 4344–58.
  62. Dementiev A, Joachimiak A, Nguyen H et al. Molecular mechanism of inhibition of acid ceramidase by carmofur. J Med Chem 2019; 62 (2): 987–92.
  63. Morad SA, Levin JC, Tan SF et al. Novel off-target effect of tamoxifen-inhibition of acid ceramidase activity in cancer cells. Biochim Biophys Acta 2013; 1831 (12): 1657–64.
  64. White-Gilbertson S, Lu P, Jones CM et al. Tamoxifen is a candidate first-in-class inhibitor of acid ceramidase that reduces amitotic division in polyploid giant cancer cells-unrecognized players in tumorigenesis. Cancer Med 2020; 3.
  65. Eliyahu E, Shtraizent N, Shalgi R, Schuchman EH. Construction of conditional acid ceramidase knockout mice and in vivo effects on oocyte development and fertility. Cell Physiol Biochem 2012; 30 (3): 735–48.
  66. Kapperman HE, Goyeneche AA, Telleria CM. Mifepristone inhibits non-small cell lung carcinoma cellular escape from DNA damaging cisplatin. Cancer Cell Int 2018; 18 (1): 185.

© ООО "Консилиум Медикум", 2020

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