間質利基協調腸腫瘤發生的旁分泌過程

2020-11-30 科學網

間質利基協調腸腫瘤發生的旁分泌過程

作者:

小柯機器人

發布時間:2020/4/5 16:59:10

美國耶魯大學醫學院的Richard A. FlavellManolis Roulis以及希臘雅典國立和卡普迪斯德大學George Kollias研究組合作提出間質利基對腸腫瘤發生的旁分泌協調。相關論文發表在202041日出版的《自然》雜誌上。

他們提供了體內證據證明間質位控制反式腫瘤的發生。通過使用單細胞RNA序列分析表徵腸間質的異質性,他們鑑定了一群罕見的表達Ptgs2的罕見隱膜成纖維細胞,這些細胞將花生四烯酸組成性地加工成高度不穩定的前列腺素E2PGE2)。

在自發性腫瘤發生的兩種不同模型中,成纖維細胞中Ptgs2的特異性敲除足以預防腫瘤起始。從機制上講,對間質利基模型的單細胞RNA測序分析表明,成纖維細胞來源的PGE2驅動Sca-1 +儲備樣幹細胞群體的擴增。這些表達受Hippo通路效應子Yap驅動的強大再生/致瘤程序。在體內,Yap對於Sca-1 +細胞擴增和早期腫瘤起始是必不可少的,並且在小鼠和人腺瘤中均顯示出核定位。

通過類器官實驗,他們確定了一種分子機制,其中PGE2通過受體Ptger4發出信號來促進Yap脫磷酸化、核易位和轉錄活性。Ptger4的上皮特異性敲除錯誤引導了幹細胞的再生重編程,並阻止了突變小鼠中的Sca-1 +細胞擴增和零星的腫瘤發生,從而證明了PGE2-Ptger4腫瘤誘發乾細胞的強旁分泌控制。

對患者賴來源的類器官的分析表明,PGE2-PTGER4還調節人類的幹細胞功能。他們的研究表明,大腸癌的發生是由間質利基組織的,並揭示了一種機制,稀有的表達隱性Ptgs2的成纖維細胞通過可藥物化的PGE2–Ptger4–Yap信號轉導軸對腫瘤誘發乾細胞進行旁分泌控制。

研究人員表示,腸道腫瘤的發生是一個概率過程,取決於隱窩中突變體與正常上皮幹細胞之間的競爭。腸幹細胞與間質細胞類型的多樣化但特徵不清的網絡緊密相關。然而,突變幹細胞的生理性間質微環境是否影響腫瘤的起始尚不清楚。

附:英文原文

Title: Paracrine orchestration of intestinal tumorigenesis by a mesenchymal niche

Author: Manolis Roulis, Aimilios Kaklamanos, Marina Schernthanner, Piotr Bielecki, Jun Zhao, Eleanna Kaffe, Laura-Sophie Frommelt, Rihao Qu, Marlene S. Knapp, Ana Henriques, Niki Chalkidi, Vasiliki Koliaraki, Jing Jiao, J. Richard Brewer, Maren Bacher, Holly N. Blackburn, Xiaoyun Zhao, Richard M. Breyer, Vassilis Aidinis, Dhanpat Jain, Bing Su, Harvey R. Herschman, Yuval Kluger, George Kollias, Richard A. Flavell

Issue&Volume: 2020-04-01

Abstract: The initiation of an intestinal tumour is a probabilistic process that depends on the competition between mutant and normal epithelial stem cells in crypts1. Intestinal stem cells are closely associated with a diverse but poorly characterized network of mesenchymal cell types2,3. However, whether the physiological mesenchymal microenvironment of mutant stem cells affects tumour initiation remains unknown. Here we provide in vivo evidence that the mesenchymal niche controls tumour initiation in trans. By characterizing the heterogeneity of the intestinal mesenchyme using single-cell RNA-sequencing analysis, we identified a population of rare pericryptal Ptgs2-expressing fibroblasts that constitutively process arachidonic acid into highly labile prostaglandin E2 (PGE2). Specific ablation of Ptgs2 in fibroblasts was sufficient to prevent tumour initiation in two different models of sporadic, autochthonous tumorigenesis. Mechanistically, single-cell RNA-sequencing analyses of a mesenchymal niche model showed that fibroblast-derived PGE2 drives the expansion οf a population of Sca-1+ reserve-like stem cells. These express a strong regenerative/tumorigenic program, driven by the Hippo pathway effector Yap. In vivo, Yap is indispensable for Sca-1+ cell expansion and early tumour initiation and displays a nuclear localization in both mouse and human adenomas. Using organoid experiments, we identified a molecular mechanism whereby PGE2 promotes Yap dephosphorylation, nuclear translocation and transcriptional activity by signalling through the receptor Ptger4. Epithelial-specific ablation of Ptger4 misdirected the regenerative reprogramming of stem cells and prevented Sca-1+ cell expansion and sporadic tumour initiation in mutant mice, thereby demonstrating the robust paracrine control of tumour-initiating stem cells by PGE2–Ptger4. Analyses of patient-derived organoids established that PGE2–PTGER4 also regulates stem-cell function in humans. Our study demonstrates that initiation of colorectal cancer is orchestrated by the mesenchymal niche and reveals a mechanism by which rare pericryptal Ptgs2-expressing fibroblasts exert paracrine control over tumour-initiating stem cells via the druggable PGE2–Ptger4–Yap signalling axis.

DOI: 10.1038/s41586-020-2166-3

Source: https://www.nature.com/articles/s41586-020-2166-3

相關焦點

  • 最前沿丨解讀幹細胞三大機制:(二)旁分泌
    接下來,讓我們一起了解:旁分泌能分泌哪些因子,又分別能做什麼?旁分泌機制能夠幫助幹細胞在哪些疾病裡起到輔助作用?如何達到最佳的旁分泌效果?>△ 微環境對間充質幹細胞旁分泌信號傳導的影響如轉錄因子E2F1是調節間充質幹細胞旁分泌機制的重要靶點,敲除E2F1能夠上調間充質幹細胞旁分泌細胞因子中的VEGF和TGF-b的表達,促進成纖維細胞的增殖和遷移,促進內皮細胞成管。
  • 間充質幹細胞分泌組治療脊髓損傷的研究進展
    間充質幹細胞分泌組:是間充質幹細胞分泌至細胞外空間的各種分子或細胞外囊泡,主要由間充質幹細胞培養基去除雜質後獲得,通過各種可溶性分子(如生長因子、趨化因子)及外泌體介導了間充質幹細胞的大部分治療作用,並且能避免細胞移植的各種弊端。
  • 新生命幹細胞公司新專利獲受理 提升臍帶間充質幹細胞免疫調節能力
    以移植物抗宿主病為例,間充質幹細胞能夠通過抑制移植物免疫細胞,逆轉移植物免疫細胞對宿主組織器官的損傷,對移植物抗宿主病有很好的療效,在治療免疫性疾病上應用前景廣闊。臍帶作為間充質幹細胞的重要來源之一,其細胞更原始,增殖、自我更新和多項分化能力更強,是當前臨床研究的熱點。
  • 研究揭示腦室旁灰質異位發生機制
    研究揭示腦室旁灰質異位發生機制 來源:上海生命科學研究院   發布者:張薦轅   日期:2015-01-20   今日/總瀏覽:1/2627
  • 【科學普及】間充質幹細胞治療(四):效力評價
    本期,我們將針對間充質幹細胞的效力評價展開論述。撰文:步步先生● ● ●上一期我們簡述了間充質幹細胞的質控體系,貫穿於細胞生產工藝的每個環節。每個生產環節都需要相應的質量控制方法和標準。針對間充質幹細胞,我們如何進行效力評價,本期將展開論述。1間充質幹細胞的效力概述細胞產品效力(Potency),FDA給出的定義[1]是 「在適當實驗室方法檢測下或在預期方式管理條件下,通過大量臨床數據獲得產品的特殊能力或功能。」
  • 上海生科院揭示腦室旁灰質異位發生機制
    該論文報導了鈣調磷酸酶調節蛋白Rcan1在大腦皮層的發育以及腦室旁灰質異位發生過程中的重要作用。  腦室旁灰質異位(periventricular heterotopia)是一類大腦皮層發育畸形,表現為在腦室旁出現異常的神經元聚集。誘發腦室旁灰質異位的分子機制至今仍不明確。
  • AWSG愛保信(Biotech)深度揭秘幹細胞分泌因子對皮膚創傷的影響
    因此,探究真皮間充質幹細胞分泌因子治療老化皮膚創傷的相關分子機制具有十分重要的意義。成纖維細胞是皮膚創傷中主要的修復細胞,當皮膚發生創傷時,成纖維細胞在多種細胞因子的刺激下,會大量增殖,遷移並分泌膠原蛋白及細胞外基質填補創傷部位,從而達到促進傷口癒合的目的。
  • 間充質幹細胞外泌體治療心血管疾病
    由於間充質幹細胞易於分離,培養過程中具有較強的穩定性,在體外具有多向分化潛能,且免疫原性低,因此被認為是心臟病轉化研究的一種有前景的工具。人們在研究間充質幹細胞的功能特性以及誘導其促血管生成作用方面做了大量的工作。
  • 活體MsCs臍帶間充質幹細胞因子母液頂級水光
    衰老,是一個複雜的生物學過程,皮膚衰老是人體老化的外部表現,有人從病理學角度研究,皮膚衰老時對皮膚結構、蛋白成分、脂質過氧化物,以及皮膚免疫、光老化
  • 間充質幹細胞外泌體治療多種疾病前景可期
    外泌體由細胞分泌釋放出來,在血液等體液內傳播,最後又可被其他細胞吞噬,是細胞間通訊的重要介質。實際上先前就有研究者報導,間充質幹細胞來源外泌體具有治療多種疾病的潛力。例如,可以用同種異體間充質幹細胞分泌的細胞外囊泡來治療營養不良性大皰性表皮鬆解症,這是一種罕見的兒科皮膚起泡疾病。
  • 【臨床】間充質幹細胞及外泌體抑制皮膚瘢痕形成
    導讀:瘢痕是深度燒傷燙傷傷創面癒合的必然結果,在創面癒合過程中,過度的炎症反應和異常的纖維增生, 打破了細胞外基質各個方面的平衡, 細胞外基質的含量、結構和成份均有所改變。目前對於皮膚瘢痕的治療方法有其局限性,治療效果不好,有的副作用大甚至影響癒合。有研究報導低氧培養下的間充質幹細胞及外泌體能夠一定程度抑制瘢痕形成。
  • 【重磅綜述】衰老過程中經典和非經典的細胞間通訊
    衰老過程中這些細胞間通訊方式又會發生怎樣的變化呢?evSASPs還發揮旁分泌功能,促進癌症進展和誘導旁分泌引起的衰老。此外,已經發現代謝產物和脂質介質可以誘導氧化微環境或促進腫瘤進展。腸道微生物釋放脂磷膽酸(LTA)和脫氧膽酸(DCA),它們通過COX-2和前列腺素E2 (PGE2)的釋放驅動sSASP反應。(C)非經典SASP是指不受釋放因子驅動的衰老過程中的細胞間通訊。
  • 5個特性決定間充質幹細胞具有治療疾病的能力!
    那麼間充質幹細胞是如何定向分化成為組織和器官細胞的呢?間充質幹細胞不同的定向分化能力主要取決它所處的周圍環境。 1、間充質幹細胞向軟骨分化 在培養基中加入地塞米松、維生素C、轉化生長因子β,隨後細胞分泌細胞外基質,包括2型膠原、聚集蛋白聚糖等。誘導後用甲苯胺蘭染色著色陽性,表明間充質幹細胞向軟骨細胞定向分化。
  • 低氧培養犬脂肪間充質幹細胞的生物學特性
    脂肪幹細胞在體外可分化為成脂細胞、成骨細胞、軟骨細胞等,還可以通過旁分泌作用降低目標組織的炎性反應,加速損傷的復原。低氧培養:目前大部分研究對細胞培養的氧體積分數為21%,而正常機體的平均氧體積分數僅5%,適當的低氧氣培養會使幹細胞生理功能出現相應的改變。
  • Science Advances: 間充質幹細胞心臟補片,可加強心梗後心臟修復
    正文   最新研究表明,基於間充質幹細胞的   心臟修復補片,可作為一種加強心梗心臟修復的有效手段。  1基於間充質幹細胞的心臟修復補片人骨髓間充質幹細胞(BM-MSCs)在移植到衰竭心臟後的表現不佳,阻礙了其在臨床的廣泛應用。近日,國際期刊Science Advances  發表了一項研究成果。
  • 間充質幹細胞治療帕金森病作用機制的研究進展
    間充質幹細胞治療帕金森病作用機制的研究進展 2020
  • ...慢性阻塞性肺疾病|間充質幹細胞|clinicaltrials.gov|急性呼吸...
    這是一個慢性氣道破壞的過程,包括小氣道、肺泡破壞的過程。慢性阻塞性肺病是全球第四大單病種死亡率最高的疾病,其中第一個是腦卒中,第二個是缺血性心臟病,第三個是肺癌,第四個是慢性阻塞性肺病。鍾南山院士表示,對於比較嚴重的病人,全球普遍採用的策略是在晚上通過低流量吸氧來提高存活率和生活質量。
  • 間質瘤是癌症嗎 預防間質瘤的方法
    什麼是間質瘤?可能很多人都沒有聽說過這種疾病,那麼間質瘤是癌症嗎?為什麼會患上間質瘤呢,間質瘤的臨床表現有哪些?間質瘤的手術治療方法有哪些呢?下面就讓小編帶大家了解一下吧。間質瘤是癌症嗎間質瘤它是胃腸壁上的一種腫瘤。
  • Stem Cells:間充質幹細胞移植促進青光眼的組織再生
    2013年6月1日訊/生物谷BIOON/--加拿大Renaud Manuguerra-Gagne等學者日前公布關於幹細胞治療青光眼的最新研究成果:在青光眼模型中移植入間充質幹細胞,通過雷射誘發的旁分泌因子分泌和祖細胞增殖可以促進青光眼的組織再生。該論文發表在學術期刊《幹細胞》5月22日一期的再生醫學版塊。
  • 科學網—間充質幹細胞:組織修復的理想「種子」
    隨著間充質幹細胞及其相關技術的日益成熟,我國也走上了間充質幹細胞核心技術研發的舞臺。 炎症性疾病治療獲突破 中國科學院上海生命科學研究院研究員時玉舫最新研究發現,當組織損傷發生時,受損部位往往釋放大量的「創傷信號」,並伴有多種炎症性細胞浸潤和炎症因子分泌。