公共科学图书馆一号。2012; 7(9):e45684。
侵袭性三阴性乳腺癌的表型可塑性证据:一种新的模型系统对人类生物学进行了综述
,#1 ,#2 ,三 ,三 ,4 ,4 ,4 ,4 ,5 ,6 ,7 ,7 ,8 ,8 ,三 ,9和三,*
尼古拉斯·达马托
1美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学药理学和癌症生物学系
朱莉·奥斯特兰德
2美国明尼苏达州明尼阿波利斯市明尼苏塔大学共济会癌症中心医学系
米歇尔·鲍伊
三美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心医学部
克里斯托弗·西斯特朗
三美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心医学部
亚历山大·博罗夫斯基
4美国加利福尼亚州戴维斯加州大学比较医学中心
罗伯特·卡迪夫
4美国加利福尼亚州戴维斯加州大学比较医学中心
凯蒂·贝尔
4美国加利福尼亚州戴维斯加州大学比较医学中心
劳伦斯·J·T·杨
4美国加利福尼亚州戴维斯市加利福尼亚大学戴维斯分校比较医学中心
卡尔·西明
5美国马萨诸塞州伍斯特市马萨诸塞大学医学院癌症生物学系
罗宾·E·巴切尔德
6美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学病理学系
杰夫·德罗
7美国华盛顿州西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心基因组资源
艾莉莎·道森
7美国华盛顿州西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心基因组资源
丽莎·戴伊
8美国俄亥俄州哥伦布俄亥俄州立大学综合癌症中心
Krzysztofózek先生
8美国俄亥俄州哥伦布俄亥俄州立大学综合癌症中心
蒂莫西·克莱
三美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心医学部
大田拓彦
9美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心外科
维多利亚·L·西瓦尔特
三美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心医学部
Toshi Shioda,编辑器
1美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学药理学和癌症生物学系
2美国明尼苏达州明尼阿波利斯市明尼苏塔大学共济会癌症中心医学系
三美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心医学部
4美国加利福尼亚州戴维斯加州大学比较医学中心
5美国马萨诸塞州伍斯特市马萨诸塞大学医学院癌症生物学系
6美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学病理学系
7美国华盛顿州西雅图弗雷德·哈钦森癌症研究中心基因组资源
8美国俄亥俄州哥伦布俄亥俄州立大学综合癌症中心
9美国北卡罗来纳州达勒姆杜克大学医学中心外科
美国马萨诸塞州总医院
#贡献均等。
竞争利益:作者阅读了该杂志的政策,但存在以下冲突:NCD、JHO和VLS目前正在申请DKAT细胞系的临时专利,美国专利申请号12/901292,标题为“人类三阴性乳腺癌模型DKAT细胞株”这并不会改变作者对所有PLOS ONE数据和材料共享政策的遵守。
构思并设计了实验:NCD JHO TO TMC RDC REB LDY VLS CS AB KB。执行实验:NCD JHO CS AB KB TO RDC LJTY JD AD KM MLB LDY VLS REB。分析数据:NCD JHO TO TMC RDC LJTY JD AD KS KM AB KB CS VLS。贡献的试剂/材料/分析工具:致TMC RDC LJTY JD AD KS KM AB KB REB VLS。撰写论文:NCD JHO VLS CS AB。
2011年9月27日收到;2012年8月24日接受。
这是一篇根据知识共享署名许可证条款分发的开放存取文章,该许可证允许在任何媒体上不受限制地使用、分发和复制,前提是原始作者和来源得到了适当的信任。
- 补充资料
图S1:
差异基因表达研究。利用公布的数据集,通过无监督的层次聚类分析三种细胞系HMEC、DKAT和MDA-MB-231(橙色)中每一种的技术复制品的中位数表达值(n=3)[28]结果是使用Java TreeView(1.1.0版)显示的。细胞系以乳腺癌亚型标记:管腔样(蓝色)、基底样(红色)、间质样(绿色)或未知亚型(黑色)。(PDF格式)
GUID:80F6DA11-3F97-45D5-9630-D801644B0EF0
摘要
具有基底样基因特征的乳腺癌主要为三阴性,经常转移,预后较差。基底样乳腺癌富含乳腺癌干细胞标记物和上皮-间充质转化(EMT)标记物。虽然EMT通常被认为在转移过程中很重要,体内人类疾病中EMT的证据仍然很少。在这里,我们报道了一种新的人类三阴性乳腺癌模型,即DKAT细胞系,该细胞系从一种侵袭性、耐治疗的三阴性乳腺癌中分离出来,其形态学和生物化学证据表明患者具有表型可塑性。DKAT细胞系表现出基础样表型在体外当在无血清培养基中培养时,在含血清培养基的作用下发生与EMT/MET一致的表型变化,这是我们测试的乳腺癌细胞系中的一个独特特性。这种EMT以转录因子Zeb1的表达增加为标志,Zeb1是增强DKAT细胞间充质状态迁移能力所必需的。DKAT细胞也表达祖细胞标记物,单个DKAT细胞能够生成包含上皮细胞和间充质细胞类型的肿瘤球。体内,只有10个DKAT细胞能够形成异种移植瘤,显示多种上皮和间充质表型。DKAT模型为研究三阴性乳腺癌表型可塑性和侵袭性生物学调控的分子机制提供了一种新的模型。
介绍
乳腺癌是一种异质性疾病,表现出广泛的临床行为、预后和组织学。患者样本的基因表达谱初步确定了五个乳腺癌亚群(管腔A和B、Her2扩增、正常样和基底样亚型),每个亚群具有不同的分子特征[1]–[3]具有基底样基因特征的肿瘤主要为三阴性(ER−/PR−/Her2wt),经常发生在年轻的非裔美国妇女和巴西航空公司1突变携带者,预后最差[2]–[5]虽然一些三阴性乳腺癌对治疗有反应,但其中一部分具有高度侵袭性和转移性,对化疗或放疗无反应[6]最近的研究表明,三阴性乳腺癌富含上皮-间充质转化(EMT)标记物,这一过程通常被认为在转移级联中很重要[7],[8]最近的其他研究已经证明了EMT和乳腺上皮细胞中的干细胞样特征之间的联系,并且在化疗后残留的乳腺癌细胞中发现了EMT和干细胞样基因表达特征[9],[10]总之,这些研究表明上皮-间充质可塑性可能对高度侵袭性的三阴性乳腺癌亚群很重要。
上皮-间充质转化是正常生理过程的一部分,包括胚胎发生和伤口愈合,其中上皮来源的细胞失去上皮特性和极性,获得与迁移行为增加相关的间充质表型[11]–[14].激活癌细胞中的EMT样程序在体外同样导致细胞迁移和侵袭增加以及对凋亡的抵抗增加[7],[11]在分子水平上,EMT的特征是:1)膜E-钙粘蛋白、克劳丁和闭塞素的表达缺失,2)包括波形蛋白和平滑肌肌动蛋白在内的间充质标记物的表达增加,3)获得纺锤状形态,以及4)细胞骨架重组[12],[14]相反的过程,即间充质-上皮转变(MET),其特征是间充质标志物的表达缺失,上皮标志物和形态恢复[13],[15].
发育性EMT事件与肿瘤细胞传播过程(即细胞与原发肿瘤失去接触并侵入正常宿主组织和血管)之间的相似性导致了EMT是转移级联的重要组成部分的假设(10–13)。然而,在人类乳腺癌中识别EMT是困难的,因为定义EMT的整个事件序列在体外不常见体内转移瘤通常具有与原发肿瘤相似的上皮表型。为了使乳腺癌病理学家的观察结果与在体外对乳腺癌细胞系的研究表明,EMT在人类肿瘤环境中可能是暂时的和可逆的,这种表型可塑性可能是转移潜能的关键决定因素[7],[15],[16].
人类乳腺癌可塑性的研究目前受到了限制,因为缺乏能够从上皮状态可逆过渡到间充质状态的合适模型。在这里,我们报告了DKAT细胞系的分离和特性,这是一种新的三阴性乳腺癌模型,是从一种进展迅速、耐治疗、转移性人类乳腺癌中分离出来的。体外,DKAT细胞能够进行与EMT/MET一致的表型变化,以响应改变的培养条件,并表达乳腺癌干细胞标记物,这表明其固有的表型可塑性。与从中分离出细胞系的人类肿瘤相似,在异种移植实验中,DKAT细胞形成具有上皮和间叶特征的异质性肿瘤。DKAT细胞系为研究侵袭性三阴性乳腺癌表型可塑性的分子机制提供了一种新的模型。
结果
人类三阴性乳腺癌上皮间质可塑性的证据
DKAT细胞系来源于一名35岁无乳腺癌或卵巢癌家族史的白人女性的恶性胸腔积液。患者最初表现为4 cm ER/PR(−/−)、HER2/Neu-wt、CK5(+)、EGFR(+)和淋巴结阴性乳腺癌(T2N0M0)。在初次诊断后7个月的第六次环磷酰胺、甲氨蝶呤和5-氟尿嘧啶治疗周期中,在胸壁辐射场中检测到复发癌。在最初诊断后的十个月内,观察到肺、胸膜、肝脏和骨骼的转移。11个月时,患者出现全血细胞减少;骨髓活检显示骨髓内有多个肿瘤细胞病灶。此时,肿瘤对紫杉醇和长春花碱没有反应。在最初诊断后12个月,患者死于全血细胞减少和疾病快速进展。
原发性乳腺癌手术标本显示了一系列表型。发现了6个广泛分离的微灶肿瘤病灶,表现出不同的形态学和免疫组化特征(总结于). 原发性肿瘤灶#1-5上皮标记物E-cadherin强烈染色,CK8/18、CK5和间充质标记物波形蛋白仅呈分散弱染色(,顶行)。相比之下,原发性肿瘤病灶#6对波形蛋白和CK5以及CK8/18和E-cadherin呈强阳性(,第二排)。与原发性肿瘤病灶#6类似,胸壁复发包含波形蛋白、CK5和CK8/18阳性的恶性细胞固体薄片,但E-cadherin染色明显较低(,第三排)。然而,在骨髓中发现的恶性细胞的染色模式与在原发性肿瘤病灶#1-5中观察到的上皮染色模式相似,细胞对CK5、CK8/18和膜性E-钙粘蛋白染色强烈,但对波形蛋白染色不强烈(,底行)。这些观察结果表明,原始原发肿瘤包含上皮和间充质区域,胸壁复发显示间充质标记物的表达增加,但仍保留上皮标记物,表明其处于中间表型状态,而骨转移灶强烈表达上皮标志物。原发肿瘤、胸壁复发和骨髓转移中表达的标记物的完整列表见虽然这些观察结果可能是肿瘤内克隆异质性的结果,但另一种可能的解释是,它们代表了通过短暂EMT/MET进展的区域。因此,我们在培养中测试了来自该患者的细胞系的表型可塑性。
人类乳腺癌标本显示形态学和生化证据,提示EMT和MET。患者原发肿瘤病灶#3(顶行)、病灶#6(第二行)、胸壁复发(第三行)和骨髓活检(底行)的图像显示了CK5、CK8/18、波形蛋白和E-cadherin的H&E染色和免疫组化。
表1
人类原发性肿瘤特征、胸壁复发和骨髓转移。
标记 | 主要焦点#1-5 | 主要焦点#6 | 胸壁复发 | 骨髓转移 |
急诊室 | (−) | (−) | 纳特 | 纳特 |
公共关系 | (−) | (−) | 纳特 | 纳特 |
HER2/neu型 | 未放大 | 未放大 | 纳特 | 纳特 |
CK5型 | (+) | (++) | (++) | (+++) |
CK14型 | (+) | (+) | (+) | (+) |
CK8/18型 | (+) | (++) | (+) | (+++) |
E-钙粘蛋白 | | | | |
薄膜 | (++) | (+) | (+) | (+++) |
细胞质的 | (++) | (++) | (+) | (++) |
波形蛋白 | (+) | (+++) | (+++) | (+) |
体外DKAT细胞系反映原发性肿瘤的特征
从患者的恶性胸腔积液中分离出的细胞迅速适应组织培养条件。分离48小时后(第1代),DKAT细胞开始在培养基中增殖,增殖时间约为24小时(数据未显示)。DKAT细胞系已连续培养70代以上。对25个中期DKAT细胞(第3代)进行光谱核型分析,另外9个细胞进行G显带和核型分析(). 模式染色体数为56。除了29个具有超二倍体染色体数目的细胞外,还有3个细胞具有低倍体染色体数目(104–109条染色体),2个细胞具有117或127条染色体。在主要的超二倍体细胞中,鉴定出两个克隆,一个干系和一个边线1。主干线和边线1之间的唯一区别是边线上有一个双分钟(dmin)。由于它的体积很小,无法确定这两分钟的起源。边线2是近四倍体,代表干系加倍,细胞中有一些随机染色体丢失和一些非克隆畸变,边线3是2个细胞的复合核型,染色体数目最多。
DKAT细胞系核型。图中显示了来自边线1的有丝分裂DKAT细胞。答:。SKY显示染色体的中期细胞显示颜色。B。同一中期细胞的反转和对比增强DAPI图像。C、。以光谱分类颜色显示的具有染色体的相同中期细胞。D。SKY显示的同一中期细胞的光谱核型显示颜色。
侵袭性三阴性乳腺癌常含有TP53型和PIK3CA公司基因[2],[17],[18].第5–9外显子的测序TP53型DKAT细胞中的基因在第8外显子273密码子处发现了一个单点突变(CGT>CAT)。这是先前在MDA-MB-468乳腺癌细胞系中描述的错义突变,据报道对p53功能有害[19],[20].在乳腺肿瘤中,PIK3CA公司已发现外显子9和20经常发生突变[21].排序PIK3CA公司DKAT基因组DNA的外显子9和20在这两个外显子的编码区内未发现突变。
采用多种技术检测DKAT细胞与三阴性乳腺癌相关的蛋白的基线表达和侵袭性表型,包括EMT标记物、祖细胞样细胞标记物和PI3K/AKT通路激活标记物。基线DKAT表达数据摘要见免疫组织化学分析显示,DKAT细胞没有ER/PR染色,但EGFR和荧光染色阳性就地杂交显示的二倍体拷贝数HER2型,与三阴性原发性人类肿瘤一致(数据未显示)。免疫荧光和免疫印迹显示,DKAT细胞表达其他与基底乳腺上皮细胞一致的标记物,包括CK5和CK17、p63和E-cadherin,这些标记物定位于细胞膜和细胞质中(). DKAT细胞也表达管腔上皮细胞标记物CK18,尽管所有其他受试细胞系也表达CK18,包括间充质MDA-MB-231细胞系[22],[23]Western blot分析表明,DKAT细胞表达高水平的丝氨酸473磷酸化Akt,这是三阴性乳腺癌的常见特征()[24]虽然我们没有观察到PIK3CA外显子9或20的突变,但473号Ser的Akt磷酸化可能是由于DKAT细胞系中PTEN水平相对较低所致(). 细胞表面标志物CD44和CD24的FACS分析显示,DKAT细胞系具有高百分比的CD44细胞+/CD24型−/低据报道,在致瘤性和干细胞样细胞活性方面表现丰富[25],[26]最近与经历EMT的细胞有关[10],[27](). 综上所述,这些观察结果表明,DKAT细胞表现出基底和管腔上皮标记物的基线表达,AKT-丝氨酸473的磷酸化,以及祖细胞样标记物的表达。
DKAT细胞表达基底上皮细胞标记物。答:。DKAT、永生化HMEC、MCF-7和MDA-MB-231细胞中CK5、CK17、p63和CK18的免疫荧光。B类.HMEC、MCF-7、MDA-MB-231和MEGM中生长的DKAT细胞的总细胞裂解物的蛋白质印迹。C、。CD44和CD24染色的DKAT-MEGM、MCF-7和MDA-MB-231细胞的FACS分析。D。使用公布的数据集,通过无监督分层聚类分析DKAT、MDA-MB-231和HMEC Affymetrix HG-U133 2+阵列的结果[28]细胞系按乳腺癌亚型标记;类灯具(蓝色);基底样(红色);间充质样(绿色);未知子类型(黑色)。显示的是包含基础特异基因表达的选定基因簇的扩展视图。完整的基因簇如下所示图S1.
表2
DKAT标记表达总结(MEGM/SCGM)。
| DKAT线路 |
标记 | MEGM媒体 | SCGM媒体 |
急诊室 | (−) | (−) |
公共关系 | (−) | (−) |
HER2型 | 未放大 | 未放大 |
表皮生长因子受体 | (+) | (+) |
CK5型 | (++) | (−) |
CK14型 | (−) | (−) |
CK17型 | (++) | (+/−) |
CK8(CK8) | (++) | (+/−) |
CK18型 | (++) | (+/−) |
E-钙粘蛋白 | | |
薄膜 | (+) | (−) |
细胞质的 | (+) | (+) |
波形蛋白 | (+/−) | (+++) |
第63页 | (+) | (−) |
snai-1 | (++) | (++) |
snail-2/段塞 | (+) | (+) |
第1条 | (+) | (−) |
克劳丁-4 | (+) | (−) |
牙合蛋白 | (+) | (−) |
阿克特 | (+) | (+) |
pAkt-Ser473型 | (+++) | (++) |
PTEN公司 | (−) | (+) |
第53页 | 突变体 | 突变体 |
PI3K系列 | 重量 | 重量 |
为了评估DKAT细胞与已发表乳腺癌亚型的关系,我们对DKAT转录表达进行了无监督的分级聚类。将我们的实验数据与之前发表的乳腺癌细胞系分析进行比较[28],我们发现DKAT基因表达谱与许多基础型细胞系聚集在一起(,图S1). DKAT细胞与SUM-149细胞最为紧密地聚集在一起,但也与184B5、MCF-10A和HMEC细胞聚集在一起。对照MDA-MB-231和HMEC转录物的平行分析显示,与先前发布的微阵列数据高度相关(分别为r=0.70和r=0.84),验证了结合这两个数据集的有效性。
可逆EMT/MET的证据在体外
DKAT细胞来源于一种表现出不同表型的乳腺癌,但尚不清楚这种表型多样性是1)原发肿瘤内特定亚群细胞的生长或进化的结果,还是2)肿瘤细胞内固有的表型可塑性的结果。我们通过改变培养条件和测试在体外紧急/气象。
蛋白质印迹分析表明,在基线时,在哺乳动物上皮生长培养基(MEGM)中生长的DKAT细胞表达E-钙粘蛋白和低水平的波形蛋白(). 免疫荧光研究表明,MEGM中培养的DKAT细胞对上皮标记物CK5、CK18和E-cadherin呈阳性染色,这些标记物在细胞膜和细胞质中都存在。间充质标志物波形蛋白染色较弱且分散().
形态学和表型变化的证据与在体外EMT公司。
答:。在MEGM(上部)或SCGM中培养14天(下部)的DKAT细胞的相位对比或免疫荧光图像。使用20倍物镜(比例尺=40µm)获取相位对比图像。IF图像是用40倍物镜采集的,比例尺=20µm。同时对细胞进行波形蛋白(绿色)和E-cadherin(红色)或CK18(绿色)及CK5(红色)染色。B。在MEGM或SCGM中培养2小时的DKAT细胞的E-cadherin免疫荧光图像。C、。在MEGM或SCGM中培养1小时、24小时或14天的DKAT细胞的总细胞裂解物通过western blot分析波形蛋白、E-cadherin和肌动蛋白。D。划痕伤口愈合试验,比较MEGM或SCGM(14天)和MDA-MB-231细胞中生长的DKAT细胞。在划伤时(T=0)和12小时后用5倍物镜拍摄图像(上面板)。比例尺=200µm。结果(下面板)表示为ImageJ软件测量的12小时时闭合划痕区域的百分比,平均每个样品12处划痕。E.公司。用western blot分析MEGM或SCGM培养14天的克隆性DKAT细胞株的总细胞裂解物中的波形蛋白、E-cadherin和肌动蛋白。F、。用western blot分析在MEGM、SCGM或SCGM中培养10代并传回MEGM 5代的DKAT细胞传代匹配培养物的总细胞裂解物的上皮和间充质标记。G。在SCGM或MEGM中培养14天的亚克隆DKAT-SCGM细胞的免疫荧光(IF)图像。同时对细胞进行波形蛋白(绿色)和E-cadherin(红色)染色,并用40倍物镜采集图像。H。通过western blot分析在正常培养基中培养或切换到MEGM或SCGM培养14天的所示细胞系的总细胞裂解液中的波形蛋白、E-cadherin和肌动蛋白表达。N=正常,M=MEGM,S=SCGM。
诱导在体外EMT、DKAT细胞从无血清MEGM转变为含有胰岛素、bFGF和5%FBS的基质细胞生长培养基(SCGM)。与在MEGM中生长的上皮表型相反,在SCGM中生长14天的DKAT细胞以波形蛋白阳性和E-钙粘蛋白阴性为主,尽管有一小部分细胞保留了上皮染色模式(). 此外,我们观察到上皮标志物CK5和CK18显著降低,这与细胞角蛋白中间丝表达向波形蛋白表达的转变一致[29](). 虽然CK5被一致下调,但CK18在一些细胞中仍以低水平表达。引人注目的是,在SCGM中培养2小时内,DKAT细胞发生了形态变化,出现了更多的纺锤形和较少的鹅卵石样外观().
为了评估转换为SCGM后不同时间点E-cadherin和vimentin的表达,在SCGM中培养DKAT细胞,并在1小时、24小时或14天后收集蛋白裂解物。SCGM中培养的DKAT细胞在1小时内波形蛋白表达增加了100倍,E-cadherin的表达在第14天时显著下降(). 虽然我们在SCGM治疗后通过western blot没有观察到E-cadherin蛋白的快速下调,但免疫荧光显示,SCGM治疗2小时内,E-cadherin主要定位在细胞质中,远离细胞膜().
接下来,我们使用划痕/伤口愈合试验测试SCGM中生长的DKAT细胞是否显示出迁移增加。与MEGM中的DKAT细胞相比,SCGM中生长14天的DKAT电池迁移更快地填充划痕区域,12小时时DKAT-SCGM细胞几乎100%闭合,而DKAT-MEGM细胞则60%闭合(). 这种增加的迁移行为进一步支持了在SCGM中生长的DKAT细胞的间充质表型。
SCGM中的长期培养可能导致已经处于间充质状态的细胞的选择,而不是诱导EMT。为了进一步研究这种可能性,我们在MEGM中对来自单个DKAT细胞的克隆群体进行亚培养。我们观察到,当在SCGM中培养时,MEGM中具有低波形蛋白和高E-cadherin水平的克隆群体经历了相同的波形蛋白上调和E-cadherin下调,其动力学与DKAT细胞的大量群体相似().
测试DKAT细胞承受在体外MET,我们取在SCGM中培养了10代并表现出间充质表型的DKAT细胞,并将其转换回在MEGM培养基中生长。在返回MEGM五代后,DKAT细胞显示波形蛋白表达显著下降,E-cadherin增加()与原始上皮表型的逆转一致。Western blotting也显示SCGM中间充质标志物N-cadherin的表达显著增加,14天后上皮标志物CK17和claudin-1的水平降低。返回MEGM五代后,N-cadherin表达显著降低,CK17和claudin-1恢复到其原始表达水平().
我们还测试了来源于具有间充质表型的单个DKAT-SCGM细胞的克隆群体的耐受性在体外遇见。在MEGM中培养14天后,E-cadherin和vimentin的免疫荧光显示,该克隆细胞系包含两种主要不同表型的细胞(). 一个群体的外观为形态上的鹅卵石,膜E-钙粘蛋白染色阳性,波形蛋白染色阴性。第二个群体表现出更多的纺锤形形态,呈E-钙粘蛋白阴性和波形蛋白阳性。综上所述,这些观察结果提供了证据,证明DKAT细胞在改变培养条件后,会发生与EMT和MET一致的表型和形态变化。
为了确定DKAT细胞系的特性是否独特,或者在MEGM或SCGM中培养任何乳腺癌细胞系是否会导致类似的表型转变,我们在MEGM和SCGM中培育了多种乳腺细胞系。根据基因表达谱,MDA-MB-231乳腺癌细胞分为基底B细胞和间充质细胞[28],[30],[31]并且经常用于研究乳腺癌转移。这些细胞通常在含有5-10%FBS的培养基中培养,因此我们在MEGM中培养该细胞系并寻找MET的证据。MEGM治疗14天后,western blotting显示E-cadherin或vimentin蛋白表达水平没有变化,表明MET没有发生().
相反,MCF-7、SUM-149和SUM-190乳腺癌细胞通常生长在含有5-10%FBS的培养基中,并表达上皮标记物。在SCGM中培养这三种细胞系14天后,我们没有发现EMT的证据(). 此外,在MEGM中培养这两种细胞株对E-钙粘蛋白或波形蛋白的表达没有影响。最后,我们还测试了在SCGM中培养14天的hTERT永生化人类乳腺上皮细胞(HMEC)的效果。虽然在SCGM中培养这些细胞确实导致E-钙粘蛋白减少,波形蛋白略有增加(),非转化细胞在血清中不增殖,并在14天的时间过程中被阻止[32](未显示数据)。这些实验表明,DKAT细胞系在所测试的乳腺癌模型中是独一无二的,因为它能够基于细胞生长的培养基在上皮或间充质表型之间进行可逆转换。
比较MEGM和SCGM培养14天的DKAT细胞的mRNA表达。正如预期的那样,在SCGM培养基中生长的DKAT细胞显示出上皮特异性基因表达显著下降,包括调节粘附和细胞间连接的基因。还观察到与间充质表型和细胞转化相关的基因显著增加。差异表达基因的部分列表见。值得注意的是KRT6C公司(CK6;131.8倍),韩元5(CK5;37.0倍),TP63型(第63页;26.2倍),KRT17型(CK17;7.8倍),14韩元(CK14;3.0倍),以及第1类(第1条;2.9倍)和TGFA公司(TGF-α;2.3倍),TGFBI公司(TGF-β诱导;2.6倍),液氧(赖氨酰氧化酶;2.9倍),ALDH1A3型(ALDH-1a3;3.6倍),CDH2公司(N-钙粘蛋白;5.6倍),以及FGF2组(FGF2;6.0倍)。如所示如上所述,对经历EMT/MET的DKAT细胞的蛋白裂解酶进行claudin-1、细胞角蛋白17和N-钙粘蛋白的western blotting,证实了微阵列数据的结果。
表3
差异基因表达(MEGM/SCGM)。
折叠更改(MEGM到SCGM) | 探针装置 | 基因符号 | 描述 |
−131.8 | 213680_安 | KRT6C公司 | 角蛋白6C |
−37.0 | 2018年_月 | 韩元5 | 角蛋白5 |
−26.2 | 209863_秒_秒 | 第63页 | 肿瘤蛋白p63 |
−8.8 | 214580_x_at | KRT6A公司 | 角蛋白6A |
−9.1 | 211194_安特 | TP63型 | 肿瘤蛋白p63 |
−7.8 | 205157_秒 | 17韩元 | 角蛋白17 |
−6.7 | 204105秒 | NRCAM公司 | 神经元细胞粘附分子 |
−4.4 | 208083秒 | ITGB6标准 | 整合素,β6 |
−4.0 | 2009年53月_日 | CCND2号机组 | 周期素D2抗原 |
−3.0 | 209351_安 | 14韩元 | 角蛋白14 |
−2.9 | 222549_阿特 | CLDN1型 | 克劳丁1 |
−3.0 | 229041_s_地址 | ITGB2标准 | 整合素,β2 |
−3.0 | 204990_秒 | ITGB4标准 | 整合素,β4 |
−3.0 | 217312_秒_秒 | 第7a1列 | 胶原蛋白,VII型,α1 |
−2.5 | 209270_吨 | 灯3 | 层粘连蛋白,β3 |
−3.0 | 211473_秒_秒 | COL4A6系列 | 胶原蛋白,IV型,α6 |
−2.4 | 215177_秒_秒 | ITGA6公司 | 整合素,α6 |
| | | |
2.3 | 205016_吨 | TGFA公司 | 转化生长因子 |
2.6 | 2015年6月_日 | TGFBI公司 | 转化生长因子,β诱导 |
2.7 | 205422_秒 | ITGBL1公司 | 整合素,β样1 |
2.8 | 212489_安 | COL5A1系列 | 胶原蛋白,V型,α1 |
2.9 | 215446秒 | 液氧 | 赖氨酰氧化酶 |
3.4 | 204726_天 | CDH13型 | 钙粘蛋白13,H-钙粘蛋白 |
3.5 | 205885_秒_秒 | ITGA4公司 | 整合素,α4 |
3.6 | 203180_吨 | ALDH1A3型 | 醛脱氢酶1家族,成员A3 |
3.9 | 226622_安特 | 20万慕尼黑 | 粘蛋白20,细胞表面相关 |
4.2 | 202016_日期 | 中间层 | 中胚层特异转录物同源物 |
5.6 | 203440_吨 | CDH2公司 | 钙粘蛋白2,1型,N-钙粘蛋白 |
5.7 | 224480_吨 | MAG1(刀库1) | 肺癌转移相关蛋白 |
6 | 204422_秒 | FGF2组 | 成纤维细胞生长因子2(碱性) |
Zeb1调节DKAT细胞的可塑性
EMT过程中涉及大量转录因子,包括蜗牛、bHLH和Zeb家族的成员,所有这些都被报道能够抑制E-cadherin并在各种细胞类型中诱导EMT[33]为了进一步研究DKAT细胞系上皮可塑性的机制,我们观察了DKAT模型中三种转录因子的表达。Western印迹显示,在生长于MEBM和SCBM的DKAT细胞中,Snail1和Twist蛋白的表达没有显著差异。然而,与DKAT-MEGM细胞相比,DKAT-SCGM细胞中的Zeb1显著增加(). Zeb1是一种锌指转录因子,直接与E-cadherin启动子结合并抑制其转录[34]为了确定Zeb1的过度表达是否足以诱导与EMT一致的表型变化,我们在上皮性DKAT-MEGM细胞中组成性表达Zeb1。Zeb1的组成性过表达导致向间充质表型转变,表现为E-Cadherin和Claudin-1的表达减少,波形蛋白增加(). 值得注意的是,当DKAT细胞从MEGM转换为SCGM时,使用两种不同的慢病毒shRNA序列稳定敲低Zeb1阻止了迁移的增加(). 总之,这些数据表明Zeb1在DKAT模型中诱导EMT和增加间充质DKAT细胞迁移能力方面都很重要。
Zeb1调节DKAT EMT/MET。答:。从DKAT-MEGM或DKAT-SCGM细胞制备总细胞裂解物,并进行EMT标记物的western blot分析。B。从稳定转染有控制载体(V)或含有Zeb1转录物(Zeb1)的载体的DKAT-MEGM细胞制备总细胞裂解物,并进行EMT标记物的western blot分析。C、。划痕伤口愈合试验,比较MEGM或SCGM中培养的DKAT细胞,稳定表达非靶向shRNA序列或两个Zeb1靶向序列中的一个。结果表示为ImageJ软件测量的16小时时闭合划痕区域的百分比,平均每个样品12处划痕。
DKAT细胞具有高度致癌性体内塑性
为了测试DKAT细胞系的致瘤潜能,104, 10三, 102或将MEGM中生长的10个细胞注射到免疫低下小鼠的乳腺脂肪垫中。可触及的肿瘤在2-4周内出现,大多数动物在注射后13周被杀死,肿瘤直径为15 mm。我们观察到,8/8只小鼠在10倍剂量下发生肿瘤4, 10三和102细胞/注射。重要的是,仅注射10个细胞时,2/8的小鼠就形成了肿瘤,这表明DKAT细胞系具有显著的致瘤性。
与人类原发癌相似,DKAT异种移植瘤表现出一系列形态学模式和免疫组织化学染色。在未使用Matrigel移植的DKAT异种移植物中观察到三种重复出现的形态学模式。图案I:无致密纤维基质的渗透生长(i) ●●●●。DKAT细胞形成肿瘤细胞的索状和柱状结构,浸润周围脂肪,CK5染色阳性。模式II:致密纤维基质渗透生长(ii)。DKAT细胞形成由致密结缔组织包围的细胞巢和索。值得注意的是,在宿主乳腺导管内观察到DKAT细胞,表明DKAT细胞有能力通过基底膜侵入。模式III:导管内和Pagetoid扩散(iii)。一个异种移植物无法触及,但在暴露宿主脂肪垫时可见。移植体平放在沿导管树扩散的脂肪垫中,但没有形成三维肿块。整个肿块显示出异常的不规则分支模式,这种模式经常出现在小鼠乳腺上皮内瘤样病变的外生长中。在某些区域,肿瘤细胞以小巢的形式浸润在小鼠的肌上皮和管腔细胞之间(Pagetoid扩散)。在其他地区,人类癌细胞明显侵入基质,与小鼠乳腺细胞没有任何可识别的联系。周围生长的所有区域都有密集的炎性浸润。DKAT细胞CK5染色,但没有波形蛋白染色。
DKAT异种移植物的H&E和IHC模式的比较。
答:。IHC显示H&E(i和ii)或CK5染色(iii),说明在未使用Matrigel移植的DKAT异种移植物中观察到的三种重复出现的形态学模式。B。IHC显示用Matrigel移植的DKAT异种移植物的H&E、CK8/18、CK5和SMA染色。左栏显示移植的中心,右栏显示肿瘤的前缘。
Matrigel的加入显著影响了DKAT异种移植物肿瘤的形态学和染色模式。用Matrigel移植的DKAT异种移植物形成巢穴和细胞索,CK5和SMA染色()提示肌上皮细胞的形成。外周细胞浸润周围组织和封闭的上皮细胞巢,CK8/18阳性,SMA阴性。肿瘤中心的DKAT细胞((左柱)细胞核较大,染色质开放,细胞质更丰富。SMA和CK5的IHC显示由双染色细胞包围的未染色细胞簇。相反,肿瘤边缘的浸润细胞((右栏)。
对DKAT异种移植瘤进行三色免疫荧光染色(人类特异性p53、CK14和核逆转录染色),以证实观察到的肌上皮标记物的表达是由于DKAT肿瘤细胞的异质性,而不是肿瘤微环境中宿主细胞的浸润。肿瘤中含有不同CK14表达水平的人p53阳性细胞,这表明CK14阳性的基底/肌上皮细胞和管腔更大的CK14弱/阴性细胞都是人DKAT肿瘤细胞(). 也有DAPI阳性细胞没有人类p53染色,可能代表混合的小鼠细胞。然而,这些细胞CK14阴性,证实了肿瘤中的基底细胞和肌上皮分化来自植入的DKAT肿瘤细胞,而不是小鼠成纤维细胞或其他宿主细胞。综上所述,这些结果表明DKAT细胞体内具有侵袭性,表现出表型可塑性。
DKAT异种移植物的基底/肌上皮分化。答:。DAPI(蓝色)核反染染色显示DKAT异种移植瘤,CK14(绿色)显示肿瘤细胞的基底/肌上皮分化,人类特异性p53(红色)证实CK14阳性细胞和更管腔的CK14弱/阴性细胞均为人类DKAT肿瘤细胞。DAPI通道中的100微米比例尺适用于所有四个图像。B。第二只小鼠的DKAT肿瘤在高倍镜下显示出一个腺体结构模糊的区域,CK14阳性的基底细胞/肌上皮细胞(箭头所示)略长,围绕CK14弱/阴性细胞,这些细胞围绕在形态不良的腺腔(星点)周围。DAPI通道中显示25微米标尺。
单个DKAT细胞可以生成包含上皮和间充质细胞群的肿瘤球
我们发现DKAT细胞表现出在体外和体内可塑性。由于最近的一些研究已经证明了EMT过程和癌症干细胞特性之间的联系,我们测试了单个DKAT细胞是否能够在非粘附性乳头圈培养条件下形成多谱系细胞簇。DKAT细胞容易形成实心乳房球(瘤球),瘤球形成效率在3%到10%之间。肿瘤球E-cadherin、β-catenin、CK5、CK17和CK18染色强烈()SMA染色弱,CK14免疫荧光阴性。有趣的是,DKAT肿瘤球含有双重细胞群,即E-cadherin(+)/vimentin(−)或E-cadherin/vimentin+。CK5和CK18的双重染色表明,肿瘤球中也含有CK18(+)/CK5(低)和CK18(低)/CK5+细胞(). 双上皮和间充质标记物染色的肿瘤球的存在表明,单个DKAT细胞能够在肿瘤球培养条件下生成上皮和间质细胞群。
DKAT瘤球培养。E-钙粘蛋白、β-连环蛋白、CK17和CK18染色的DKAT肿瘤球的免疫荧光(上图和中图)。肿瘤球还双重染色E-cadherin(红色)和vimentin(绿色),或CK5(红色)与CK18(绿色)(下面板)。用63倍物镜采集图像。比例尺=40µm。
讨论
在这里,我们报道了从一种高度侵袭性的三阴性人类乳腺癌中分离出DKAT细胞系,该癌表现出EMT和MET的形态学和生物化学特征。分离出DKAT细胞系的人类乳腺癌由多个不同的病灶组成,其中大多数显示上皮染色模式。然而,原发肿瘤的一个病灶以及侵犯胸壁的区域显示出更多的间充质表型,波形蛋白和弥漫性胞质E-钙粘蛋白染色强烈(). 有趣的是,骨髓中的转移性肿瘤细胞的染色模式与上皮表型的逆转一致().
根据形态学和免疫染色,无法确定这一表型范围是由于具有固定表型的细胞群体的生长,还是由于肿瘤细胞固有的表型可塑性。为了探索这些可能的解释,我们测试了DKAT细胞的表型可塑性在体外使用2D和肿瘤球培养,以及体内使用小鼠异种移植物。培养的DKAT细胞通过可逆诱导波形蛋白和减少E-钙粘蛋白对含血清培养基的反应,证明了表型可塑性()以及在3D培养中形成包含上皮和间充质标记物的肿瘤球(). 在三种最常见的EMT诱导转录因子Snail1、Zeb1和Twist中,我们发现只有Zeb1蛋白水平在DKAT EMT期间增加,并且这种诱导对于增加SCGM中生长的DKAT细胞的迁移能力是必要的().
对DKAT细胞形态和EMT标记物表达所观察到的变化的另一种解释是,SCGM中的培养选择了先前存在的少量间充质样细胞亚群的生长。为了测试这种可能性,我们从MEGM中的单个DKAT细胞生成克隆细胞系。我们发现,这些从单个细胞生成的克隆系能够在体外EMT的动力学与DKAT总群体的动力学相同,这证明了这一过程是细胞固有可塑性的结果,而不是预先存在的间充质细胞亚群的长期选择().
此外,当从单个细胞获得的克隆SCGM-DKAT细胞系在MEGM中培养时,观察到含有膜性E-钙粘蛋白和低表达波形蛋白的细胞簇(). 虽然并非每个细胞都经历了MET,但这些克隆细胞系实验表明,单个DKAT细胞能够产生能够经历EMT和MET的细胞群。事实上,DKAT群体中并非所有细胞都具有相同的可塑性潜能。DKAT细胞系可能是异质性的,正如原发性肿瘤样本在克隆原性和干细胞特征上显示出细胞之间的异质性一样。
最近的一些研究表明,EMT与乳腺上皮细胞中干细胞样特征的诱导之间存在联系[10],[27]DKAT细胞系是从一个三阴性肿瘤中分离出来的,含有高百分比的CD44你好/CD24型−/(低)乳腺癌干样细胞(). 单个DKAT细胞的瘤球培养导致了具有不同数量上皮细胞(管腔和基底细胞)和间充质细胞的多谱系细胞簇的生长(),进一步表明DKAT细胞固有的表型可塑性,并支持干细胞表型在细胞系的上皮可塑性中可能很重要的观点。
在我们的体内与该细胞系来源的多灶原发性肿瘤类似的研究,我们发现DKAT异种移植物肿瘤表现出多种表型,这些表型似乎依赖于微环境,并说明了DKAT细胞的可塑性(). 当置于标准皮下环境中时,它们以细胞索的形式侵入周围组织。当注射到完整的乳腺脂肪垫中时,它们能够侵入宿主导管并定植。在Matrigel塞中,DKAT细胞形成结节和巢穴,具有管腔和肌上皮分化的标记。虽然EMT参与肿瘤转移的传统模型表明EMT会发生在肿瘤周边,但我们在肿瘤中心看到SMA阳性的DKAT细胞。这可能是因为在最初的肿瘤细胞注射中使用的基质中存在生长因子。这个体内DKAT细胞的可塑性表明观察到EMT/MET在体外不仅是细胞系适应培养条件或选择亚克隆的产物。总之,我们的数据提供了强有力的证据,证明DKAT细胞具有上皮-间充质可塑性,并且单个DKAT细胞能够产生具有多谱系特征的细胞。
目前,我们无法可靠地确定临床上具有侵袭性且预后最差的三阴性乳腺癌的亚群。根据基因表达模式,在三阴性组中提出了几个新的亚型,包括Basal B亚型、化生亚型和claudin-low亚型[18],[31],[35]这些标记物分类系统是了解侵袭性乳腺肿瘤生物学的重要一步;然而,DKAT细胞的表型可塑性使得通过固定标记表达研究和基因表达谱很难对这些细胞进行精确分类。例如,DKAT细胞被诱导在体外EMT显示与claudin-low表型相关的紧密连接蛋白表达减少;因此,这种分类可能会受到培养条件的显著影响在体外和微环境体内.
虽然EMT与乳腺癌相关的研究引起了极大的兴趣,但对于其对患者癌症进展的贡献仍存在争议。如果没有实时图像跟踪或基因跟踪,这里提供的人类肿瘤数据只能提供克隆异质性的证据。然而,我们的在体外实验和体内异种移植研究表明,从这种癌症中获得的细胞系显示出可逆EMT/MET和表型可塑性的证据。在DKAT总人群和克隆细胞系中,我们观察到,在向SCGM过渡后,间充质形态的获得和波形蛋白的上调是迅速的,在一小时内明显可见。而E-钙粘蛋白在2小时内迅速从细胞膜定位到胞浆中()直到第14天,我们才观察到总E-cadherin蛋白水平下降。这些观察结果与其他报告一致,即Zeb1可以通过招募HDAC到目标启动子来抑制上皮基因的表达,从而导致染色质环境受到抑制[36],[37]这种E-cadherin阻遏方法可能部分解释了E-cadherin蛋白水平的延迟降低,以及在MET过程中观察到的E-cadherins再表达延迟[36],[37].
重要的是,我们从DKAT可塑性模型得出的结果与临床观察结果一致,即在人类癌症中很少见到完整的EMT;相反,最常见的是部分EMT表型,其中细胞同时表现出上皮和间充质特性。最近的数据表明,循环肿瘤细胞(CTCs)对细胞角蛋白、波形蛋白和N-钙粘蛋白染色阳性,在大多数去势耐药转移性前列腺癌男性和转移性乳腺癌女性中发现,这突出了我们的研究与人类癌的相关性[38]CTC的中间上皮-间充质染色模式表明,上皮可塑性,即使在很小比例的肿瘤细胞中,也可能是转移的驱动因素。
传统的侵袭和转移模型假设,转移性乳腺癌是由具有明确形态和基因表达模式的细胞亚群生长而成,并且这些细胞具有独特的能力,能够从原发肿瘤迁移并建立远处转移[39]也有人认为,某些亚型乳腺癌(即三阴性)的侵袭性转移行为可能反映了癌症起源细胞的特性[40]最近,EMT过程本身可能赋予癌细胞干细胞样特性,增强其转移潜能[10],[27],[41]DKAT细胞接受可逆EMT以应对培养条件变化的能力,以及它们形成具有上皮和间充质特征区域的异种移植瘤的能力,提供了证据表明,一部分三阴性乳腺癌的侵袭行为可能是由固有表型驱动的原发肿瘤的可塑性。DKAT模型代表了一种独特的三阴性致瘤上皮细胞系,该细胞系可以在培养中同时经历EMT和MET,非常适合于研究调节三阴性乳腺癌表型可塑性的分子机制。
材料和方法
DKAT细胞系的建立
在俄亥俄州立大学机构审查委员会的批准下,并在患者书面知情同意的情况下,获得了一名经生物化学证实的原发性乳腺癌患者的胸膜液。将胸膜液离心以使细胞沉淀。然后将颗粒重新悬浮在补充有牛垂体提取物、胰岛素、人重组表皮生长因子和氢化可的松的乳腺上皮细胞生长培养基(MEGM)中(瑞士巴塞尔Lonza)。支原体检测如前所述[42].
其他细胞系
原代人类乳腺上皮细胞(HMECs)(Lonza)用hTERT(HMEC-hTERT)永生化,并在补充的MEGM中维持。如前所述,MDA-MB-231和MCF-7细胞(弗吉尼亚州马纳萨斯市美国型培养物收集中心[ATCC])保存在补充的αMEM(加利福尼亚州卡尔斯巴德市英维特罗根)中[43]SUM-190细胞(ATCC)保存在添加10%FBS的RPMI中。
细胞遗传学分析
如前所述,进行了光谱核型分析(SKY)[44]根据国际人类细胞遗传学命名系统对核型异常进行分类。
免疫组织化学
将人类福尔马林固定、石蜡包埋的初级乳腺活检、胸壁复发和骨转移样品切片,厚度为4µm,并对α-平滑肌肌动蛋白(1A4,Sigma)、波形蛋白(3B4 Boehringer Mannheim Roche,Hvidovre,丹麦)、CK5(OVTM,DAKO,Glostrup,丹麦)和广泛角蛋白(MNF116,DAKO)进行染色。用链霉亲和素-生物素(DAKO 5004)观察抗体。
免疫荧光
细胞在甲醇中固定20分钟或在4%多聚甲醛中冰上固定30分钟。细胞被阻断30分钟,在4°C下与一级抗体和二级抗体孵育过夜,在RT下孵育1小时,并用DAPI进行反染色。图像是在蔡司Axio Observer A1荧光显微镜(德国哥廷根卡尔蔡司)上采集的,该显微镜具有40倍或63倍物镜。主要抗体来自1)Santa Cruz Biotechnology Inc.(加州圣克鲁斯):CK5(sc-66856)、CK14(sc-53253)、CK18(sc-28264)、CK17(sc-101931)、E-cadherin(sc-7870)、EGFR(sc-120)、ERalpha(sc-8005)、p63(sc-56188)和vimentin(sc-5565)2)BD biosciences(加州圣何塞):vimentin3)Thermo Fisher Scientific Inc.(加利福尼亚州弗里蒙特):PR(MS-298)4)Abcam(马萨诸塞州剑桥):平滑肌肌动蛋白(ab15734)和5)Invitrogen(加利福尼亚州卡尔斯巴德):claudin-1(37-4900)、claudin-4(32-9400)、ZO-1(40-2300)、clodin(40-4700)、山羊抗鼠Alexa-fluro 488(A21222)和山羊抗兔Alexa-flou 597(A11070)二级抗体。
西方印迹法
抗体为p53(DO-1,Santa Cruz Biotechnology Inc.,Santa Cruz,CA);PTEN、Akt-pSer473、Akt-1、Akt-2、Akt-3(分别为9552、4051和4058、2967、2964、3788,Cell Signaling,丹弗斯,马萨诸塞州);claudin-1、claudin-4、cloudin、ZO-1(分别为37–4900、32–9400、40–4700和40–2300;Invitrogen,Carlsbad,CA)、snai-1(安东尼奥·加西亚-德埃雷罗斯赠送)。通过用β-肌动蛋白抗体(I19,Santa Cruz Biotechnology,Inc.)复制膜来提供负荷控制。使用柯达图像工作站2000 MM拍摄图像,并使用柯达1D图像分析软件(伊士曼柯达,罗切斯特,明尼苏达州)进行量化。
FACS分析
用细胞分离缓冲液(Invitrogen)收集细胞,并与APC结合的CD44和PE结合的CD24抗体孵育(BD Biosciences,加州圣何塞)。使用FACSCaliber流式细胞仪收集了5万例事件,并使用CellQuest软件(BD Immunocytometry Systems)分析CD44/CD24的表达。
差异基因表达研究
使用Qiagen RNeasy迷你试剂盒和可选的DNA步骤(Quiagen,Valencia,CA)收集mRNA,并通过电泳确认RNA完整性。cRNA合成和cRNA阵列杂交探针生成是根据Affymetrix™(加利福尼亚州圣克拉拉市Affymetix™)提供的标准化协议进行的。使用Affymetrix HG-U133 Plus2.0基因芯片进行转录分析。严格遵守Affymetrix的标准化协议,对样品进行标记和杂交。在进一步分析之前,对基因芯片结果进行质量评估。将HMEC、DKAT和MDA-MB-231三种细胞系的技术复制品的中位数表达值(n=3)与从出版商网站下载的已发布乳腺癌细胞系表达数据进行比较[28]探针集ID用于合并这两个数据集(16383个特征)。通过平均探针集ID值总结重复的基因符号。这些数据以阵列和基因为中心,并进行过滤,以排除观测值标准偏差小于1.5的基因。其余473个特征使用质心连锁和皮尔逊相关作为相似性度量进行聚类(聚类版本3.0)。数据已根据MIAME指南提交给NCBI GEO。
迁移分析
5×105将DKAT或MDA-MB-231细胞置于6孔板中,培养至融合。然后用移液管尖端划伤细胞单层,冲洗并定期拍照,直到划痕完全闭合。使用ImageJ软件测量划痕的面积[46],并且结果表示为在所指示的时间点由单元填充的原始划痕区域的百分比。
体外塑性
EMT:DKAT细胞从MEGM转换为SCGM(Lonza);DKAT对照细胞留在MEGM中。SCGM培养时间长达10代,对照组DKAT细胞在MEGM中维持并并行传代。MET:在SCGM中传代10次后,部分DKAT细胞切换回MEGM。对照细胞包括1)在MEGM中持续生长的原始DKAT细胞和2)在SCGM中维持的DKAT细胞。所有细胞和对照细胞平行传代,成像并以相似的汇合点采集。
克隆细胞系的产生
用胰蛋白酶将MEGM中的DKAT细胞消化成单细胞悬浮液,并在96孔板中每孔一个细胞进行平板,目视检查微孔的形成情况。22天后,用细胞分离缓冲液(Invitrogen)从含有菌落的微孔中取出细胞,然后依次在24孔板、6孔板、T25烧瓶和T75烧瓶中生长。体外如前所述诱发EMT。
Zeb1表达式
使用以下引物通过PCR从MDA-MB-231细胞中扩增出全长Zeb1转录物:正向5′-CAA GCG AGA GGA TCA TGG CG-3′和反向5′-TTC CTT CTA GAA AAA CGA TTA GGC-3′将所得产物克隆到pLXSN的XhoI和BamHI位点。通过将产生的构建物或pLXSN空载体对照转染到GP293细胞中,生成逆转录病毒颗粒。然后转导DKAT-MEGM细胞,并用0.5 mg/ml G418(Invitrogen)筛选表达细胞。
Zeb1 shRNA
靶向Zeb1的任务shRNA结构体和非靶向对照结构体是从Sigma购买的,慢病毒是根据制造商的说明生产的。将MEGM中的DKAT细胞转导并用0.5µg/ml嘌呤霉素筛选,然后将所得细胞在MEGM(对照)或SCGM中培养以诱导EMT。转移到SCGM后至少14天进行划痕分析。
异种移植实验
通过限制稀释,对MEGM中生长的DKAT细胞进行异种移植生长测试;104, 10三, 102或将10个细胞重新悬浮在50µl的1)1∶1/v:v PBS:Matrigel™或2)PBS单独溶液中,并注射到NOD的右侧和左侧未清理的#4乳腺脂肪垫中。CB17-PrkdcSCID/J小鼠。杜克大学和加州大学戴维斯分校(UCD)进行了四个独立实验(每个实验八个重复)。使用基质凝胶对NOD CB17-Prkdc SCID/J小鼠(Jackson Labs)进行DKAT异种移植,并按照杜克大学动物护理和使用委员会批准的方案(方案编号A328-08-12)进行。每周通过卡尺测量肿瘤体积来评估肿瘤生长。当肿瘤直径达到1.5厘米或150天后处死小鼠。切除肿瘤,在4°C的4%多聚甲醛中固定过夜,切片和染色,并在UCD接受中心病理检查。根据UCD机构动物护理和使用委员会批准的方案(方案编号13217),在裸鼠和NOD CB17-Prkdc SCID/J小鼠(Jackson Labs)中进行不含基质凝胶的DKAT异种移植。所有的努力都是为了减少痛苦。
异种免疫荧光染色
使用标准方案进行三色(p53、角蛋白14、核反染)免疫荧光染色。简单地说,将新鲜冷冻石蜡包埋的4微米切片安装在带正电荷的载玻片上,用二甲苯脱蜡,并用无水乙醇清洗。内源性过氧化物酶被淬灭,组织在抗原回收之前被重新水化(柠檬酸盐,pH=6.0,95°C下2分钟)。用无血清块(DAKO X090)封闭组织15分钟,然后在4°C下与一级抗体、1∶500抗p53山羊多克隆(Santa Cruz FL-393-G)、1∶200抗角蛋白14兔多克隆(Thermo Scientific RB-9020-P1)在PBS中与卵清蛋白孵育过夜。在室温下用PBS洗涤5分钟两次后,首先在室温下PBS中用1∶500驴抗兔结合Alexa Flour 488(Invitrogen A21206)培养30分钟。在PBS中再次洗涤5分钟两次后,将组织在PBS中与罗丹明偶联的1∶500兔抗山羊(Millipore AP106R)中室温孵育30分钟,然后在PBS中洗涤两次5分钟,并使用DAPI Vectashield(Vector Labs)盖上,用透明指甲油密封并成像。图像是在配备FITC、DAPI和罗丹明带通滤波器的蔡司Axiophot荧光显微镜上采集的。使用冷却CCD蔡司彩色AxioCam和软件获得图像。图像叠加是在Photoshop(Adobe)中生成的。
肿瘤细胞检测
如前所述进行肿瘤球培养[47]稍作修改。简单地说,在含有B27、肝素、EGF和bFGF的MEGM中,在96周超低连接板中以1个细胞/孔的速度对细胞进行电镀。细胞培养10–14天,通过计算肿瘤球的数量并除以播种孔的数量来确定肿瘤球形成效率。在免疫荧光研究中,DKAT细胞在10三细胞/100mm培养皿。10月14日后,将肿瘤球聚集在一起,并固定在100%冰镇甲醇中,按照上述方法进行染色。肿瘤球图像由SP5徕卡激光扫描共聚焦显微镜采集。
支持信息
图S1
差异基因表达研究。利用公布的数据集,通过无监督的层次聚类分析三种细胞系HMEC、DKAT和MDA-MB-231(橙色)中每一种的技术复制品的中位数表达值(n=3)[28]结果是使用Java TreeView(1.1.0版)显示的。细胞系以乳腺癌亚型标记:管腔样(蓝色)、基底样(红色)、间质样(绿色)或未知亚型(黑色)。
(PDF格式)
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