肿瘤干细胞+肿瘤类器官两大热点让你轻松发表9+文章

癌症干细胞（CSCs）是可以经历自我更新和分化的癌症细胞亚群。有报道表明CSC是肿瘤进展和转移的驱动力，具有启动原发肿瘤重新增殖和在远处建立转移肿瘤的能力。深入了解CSC生物学，包括其在细胞增殖和转移中的作用，将为改善治疗窗口和靶向疗效提供新策略。类器官是由哺乳动物多能干细胞或成人干细胞产生的三维离体生长的细胞簇，越来越多的研究利用类器官模拟体内生物学过程进行肿瘤，药理和发育等研究，也逐渐成为当下最火热研究方向之一。今天小编就给大家带来的是关于肿瘤干细胞及肿瘤类器官的研究。这项工作发表在Cancer Letters(IF=9.75)上，通篇仅有5个主图，工作思路清晰，简单易懂，想要研究肿瘤干细胞加肿瘤类器官的同学可以来看一下它的主要结果。

1. LGR4与PrPc共同在肿瘤细胞中表达

首先作者将四名患者的原发性结直肠癌组织和成对的肝转移肿瘤，利用肿瘤干细胞标志物（CD44和PrPc）进行分选，检测到转移性肿瘤干细胞中上调的几个基因，其中细胞表面标记物LGR4作为下一步研究对象。在61份临床结直肠癌样本和正常组织中发现LGR4和PrPc在肿瘤细胞中共同表达。同样在Gaedcke Collectal数据集中，130个样本表明LGR4和PrPc的mRNA水平呈正相关。免疫荧光验证LGR4与CD44和PrPc共同表达，并且表达高水平Ki67。

结论：利用肿瘤干细胞筛选出LGR4并且验证了与已知标志物共表达

2.LGR4表达的干细胞更具致瘤性和转移性

经过流式细胞术分析显示，作者量化了LGR4+CD44+PrPc+亚群的数量，并且q-PCR显示肿瘤干细胞相关基因表达量升高。将上述分选的细胞群极限稀释移植到NOD/SCID小鼠中，发现具有极强的致瘤性，并且体内异种移植瘤转移到肝脏率较高。异种移植肿瘤胰岛中LGR4+PrPc+的细胞聚集在一起。LGR4+肿瘤细胞的百分比在后代异种移植肿瘤中也同样是稳定的。结论：LGR4丰富了CD44+PrPc+群体中的结直肠干细胞，并赋予CD44+PrPc+细胞更强的肿瘤起始能力和最强的转移能力。

3.具有CSC特征的单个LGR4+细胞衍生肿瘤类器官

作者从患者肿瘤中提取LGR4+CD44+PrPc+及对照分组的肿瘤细胞，并将细胞移植到Matrigel中以生成肿瘤类器官。结果发现，LGR4+CD44+PrPc+肿瘤细胞生成最多的类器官。子代同样稳定表达LGR4，CD44和PrPc，表明CSCs具有自我更新和分化特性。在LGR4+类器官中，结肠上皮细胞的标记物在分化细胞中高表达。随后作者从28例患者的肿瘤中生成了类器官生物库，发现所有肿瘤类器官都重现了患者原发肿瘤的形态类型，并且都具有致瘤性。所有异种移植物的组织学和分化程度与它们来源的原始肿瘤相似。

结论：LGR4+CD44+PrPc+结直肠肿瘤细胞及类器官表现出与CSCs的自我更新和分化能力密切相关的特性。

4.shRNA靶向LGR4和PrPc抑制肿瘤类器官的发育

接下来作者对肿瘤类器官进行了PrPc或LGR4 的短发夹RNA（shRNA）基因沉默，WB和IF染色进行验证。结果发现敲除PrPc或LGR4均抑制类器官发育，并导致类器官的数量和大小显著减少，CD44表达减弱，β-连环蛋白水平降低和减少了Ki67的表达。为了进一步证实这些观察结果，作者又使用Cre-loxP重组系统进行了“拯救”实验。流式细胞术分析显示Cre挽救了LGR4和PrPc的敲除效应，导致这些蛋白质的重新表达，受损的CD44表达和类器官形成能力恢复，导致CD44上调和类器官再生。

结论：在肿瘤类器官发育中，干细胞标志物PrPc和LGR4是不可或缺的。

5.LGR4是肿瘤发展所必需的

作者发现LGR4敲除诱导Wnt信号通路受体Frizzled 6（FZD6）和LRP6的降解，并随着磷酸化GSK3β（Y216）的积累增加GSK3-β的活性，从而诱导β-连环蛋白的磷酸化和降解。肿瘤类器官中的外源性人类LGR4挽救了FZD6、LRP6和β-连环蛋白水平的下降。

为了评估LGR4和PrPc对肿瘤发生的影响，作者将来自四名患者肿瘤的类器官皮下移植到裸鼠体内。敲降LRG4或PrPc 减少了肿瘤的起始和进展。Cre与肿瘤类器官的联合注射挽救了LGR4和PrPc的表达，导致肿瘤启动效率和肿瘤生长的复发，WB和IF染色验证。最后，作者在TCGA数据集中检验了LGR4和PrPc的临床意义。在结直肠癌中，作者发现肿瘤中LGR4 mRNA水平高于正常组织。PrPc表达与肿瘤分级之间的正相关外，LGR4表达与肿瘤分期之间存在显著正相关，表明LGR4在肿瘤进展中的作用。

结论：这些数据表明LGR4和PrPc对于肿瘤的发生和发展是必要的，并且通过Wnt通路发挥重要作用。

小结

肿瘤干细胞的细胞表面表型因患者而异，并且肿瘤干细胞在肿瘤生长和转移期间获得不同表型，也可以分化、增殖或静止，因此，在临床相关环境中，优化功能分析以识别自我更新的肿瘤干细胞对于确保肿瘤细胞的根除至关重要。在这篇文章中作者确定赋予结肠直肠癌干细胞自我更新能力的其他细胞表面干细胞因子，发现LGR4是一种真正的结肠直肠癌CSC表面标志物，与CD44和PrPc一同提高了结肠直肠癌干电池的自我更新能力。同时作者还构建了临床病例样本类器官库，在类器官水平上进行分子实验，揭示了LGR4在肿瘤干细胞中的重要性。文章思路简单清晰，唯一的不足就是并未做深入的机制探究，但把握住了当下较为火热的两大热点，同时又有临床病例样本的加持，所以也能够发到9+的期刊上。拥有临床样本想要研究肿瘤干细胞及类器官的同学赶快学习起来吧。

转自：“学术查”微信公众号

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