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.2006年6月15日；66（12）：6063-71。
doi:10.1158/0008-5472.CAN-06-0054。

刺猬信号和Bmi-1调节正常和恶性乳腺干细胞的自我更新

刘素玲 1, 加布里埃拉·顿图, 伊利亚D地幔, 希瓦尼·帕特尔, Nam-shik Ahn（南希克·安）, 凯尔·W·杰克逊, 普雷纳·苏里, Max S Wicha公司
附属公司

刺猬信号和Bmi-1调节正常和恶性乳腺干细胞的自我更新

刘素玲等。 癌症研究. .

摘要

乳腺的上皮成分被认为来自具有自我更新和多系分化能力的干细胞。此外，这些细胞和/或其直接后代可能是转化的目标。我们使用体外培养和异种小鼠模型来检测刺猬信号和Bmi-1在调节正常和恶性人类乳腺干细胞自我更新中的作用。我们表明，刺猬信号成分PTCH1、Gli1和Gli2在作为乳房球培养的正常人类乳腺干/祖细胞中高度表达，并且当细胞被诱导分化时，这些基因表达下调。hedgehog信号传导的激活增加了乳腺球起始细胞的数量和乳腺球的大小，而该途径的抑制导致这些影响的减少。这些效应由多梳基因Bmi-1介导。在人源化非肥胖糖尿病-重症联合免疫缺陷小鼠模型中，乳腺球起始细胞中Gli2的过度表达导致导管增生，而乳腺球初始细胞中Bmi-1表达的调节改变了乳腺发育。此外，我们表明，刺猬信号通路在以CD44+CD24-/lowLin-为特征的人类乳腺“癌症干细胞”中被激活。这些研究支持一种癌症干细胞模型，其中刺猬通路和Bmi-1在调节正常和致瘤人类乳腺干细胞的自我更新中发挥重要作用。

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数字

图1
图1
A中，测试人类乳腺干细胞自我更新和分化的实验策略在体外和体内试验。我，通过评估乳腺球衍生细胞形成包含多能干细胞的乳腺球的能力来评估其自我更新能力。二、，通过在有血清的胶原涂层基质上培养细胞来评估谱系特异性分化潜能。三、，分化与自我更新体内通过将人类乳腺上皮细胞植入NOD/SCID小鼠的人源化清除乳腺脂肪垫进行测试。EGF、，表皮生长因子。B类到D中，hedgehog通路的成分在乳腺干/祖细胞中高度表达。将乳腺上皮细胞作为悬浮的乳腺球或胶原基质上的分化乳腺细胞进行培养，将同一患者的乳腺成纤维细胞培养在胶原基质上。分离总RNA，并通过实时RT-PCR对mRNA进行定量。柱，手段；酒吧，SD.*，P（P）<0.05，与分化细胞差异有统计学意义。B、，刺猬配体Shh、Ihh和沙漠刺猬的mRNA表达(呼和浩特).C、，刺猬受体PTCH1、PTCH2和SMO的mRNA表达。D中，转录因子Gli1和Gli2的mRNA表达。
图2
图2
刺猬信号调节乳房的数量和大小。柱，均值；条，SD.*，P（P）<0.05，与对照组相比有显著性差异。棒材，100μm。A中，刺猬激动剂和拮抗剂对初级和次级乳腺形成的影响。在存在或不存在3μg/mL Shh，300 nmol/L环胺的情况下，将原始乳房在悬浮状态下生长7至10天(人物配对关系)或两者兼而有之。将各组分离出来的单个细胞作为第二代乳房球悬浮培养7至10天，不进行任何处理。乳细胞的数量代表由10000个单细胞形成的总乳细胞；细胞的数量代表了每个乳房的细胞总数。B、，刺猬激活和抑制对人类乳腺祖细胞谱系规范的影响。C、，刺猬激动剂和拮抗剂治疗对胶原基质上培养的分化乳腺上皮细胞的影响。在胶原涂层六孔板上培养的原代乳腺上皮细胞，用3μg/mL Shh或300 nmol/L环胺处理7天，然后收集细胞并计数。D中，Gli1和Gli2过度表达对乳腺数量和大小的影响。继发乳房感染SIN-IP-EGFP病毒、SIN-GLI1-EGFP病毒、SIN-GLI2-EGFP毒，或不感染作为对照。
图3
图3
hBmi-1介导了Hh对乳房的影响。柱，均值；酒吧，SD.*，P（P）< 0.05; &,P（P）<0.05，分别与对照组和未治疗组有显著差异。A中，乳腺组织中hBmi-1 mRNA水平与分化乳腺细胞的比较。B、，刺猬信号转导对hBmi-1 mRNA水平的影响。C、，Bmi-1过度表达对乳腺数量和大小的影响。D中，Bmi-1基因敲除对乳腺数量和大小的影响。原代乳腺被对照病毒（仅GFP）或siRNA慢病毒（hBmi-1-siRNA1-GFP、hBmi-1-siRNA2-GFP和hBmi-1 siRNA3-GFP）感染，或未感染(不)作为对照，在没有（未经处理）或存在3μg/mL Shh的情况下悬浮培养7天。统计了由10000个单个细胞组成的乳房球总数和每个乳房球的细胞总数。将从每组初级乳房球分离出来的单个细胞作为次级乳房球悬浮培养7至10天，不进行任何处理。
图4
图4
Gli2和Bmi-1调节人源化NOD-SCID小鼠的乳腺发育。小鼠脂肪垫切片的H&E染色用于SIN-IP-EGFP控制病毒感染的乳腺异种移植生长(一个)，SIN-GLI2-EGFP病毒-感染的乳腺异种移植物生长(B类)，GFP单独控制病毒感染的乳腺异种移植物生长(C类)hBmi-1-GFP病毒感染的乳腺异种移植物生长(D类)和hBmi-1-siRNA-GFP病毒感染的乳腺异种移植物生长(E类).箭头，导管增生。棒材，100μm。
图5
图5
乳腺肿瘤起始细胞中刺猬信号的激活。乳腺肿瘤干细胞中Hh信号成分和Bmi-1表达。从小鼠异种移植物中分离出肿瘤细胞，CD44+CD24型−/低林−人群（致瘤干细胞）和CD44+CD24型+林−（非致瘤细胞）通过流式细胞术进行分类。提取总RNA，并通过实时RT-PCR定量Hh组分和Bmi-1的mRNA。柱，均值；酒吧，SD.*，P（P）<0.05，与对照组相比有显著性差异。
图6
图6
描述正常和癌症干细胞中乳腺干细胞自我更新途径的假设模型。箭头，配体激活通路；环胺是刺猬信号传导的抑制剂。
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参考文献

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