腫瘍内遺伝的異質性を有する膠芽腫の機能的に異なる相互作用を有するがん細胞サブ集団の同定

Identification of functionally distinct and interacting cancer cell subpopulations from glioblastoma with intratumoral genetic heterogeneity.

• Min Guo
• Marjolein van Vliet
• Jian Zhao
• Teresita Díaz de Ståhl
• Mikael S Lindström
• Huaitao Cheng
• Susanne Heller
• Monica Nistér
• Daniel Hägerstrand

抄録

背景:

膠芽腫は、遺伝的特徴および組織学的特徴の両方に関して、高いレベルの胸腔内不均一性を示す。単一の腫瘍内では、サブクローンが互いにコミュニケーションをとり、腫瘍全体の成長に影響を与えることが示されている。本研究の目的は、膠芽腫におけるクローン間コミュニケーションの理解を広げることであった。

Background: Glioblastomas display a high level of intratumoral heterogeneity with regard to both genetic and histological features. Within single tumors, subclones have been shown to communicate with each other to affect overall tumor growth. The aim of this study was to broaden the understanding of interclonal communication in glioblastoma.

方法:

我々は、U-343 MG、U-343 MGa、U-343 MGa 31L、およびU-343 MGa Cl2:6からなるU-343モデルを使用し、同じ腫瘍に由来する異なる膠芽腫細胞株のセットを使用した。これらの細胞株を、テモゾロミド感受性、タンパク質シークレットーム、遺伝子発現、DNAコピー数、および癌細胞の表現型形質に関して特徴付けた。さらに、細胞間シグナル伝達をモデル化するために、細胞内の不均一性を考慮した培養実験と条件付培地を用いた実験を行った。

Methods: We have used the U-343 model, consisting of U-343 MG, U-343 MGa, U-343 MGa 31L, and U-343 MGa Cl2:6, a set of distinct glioblastoma cell lines that have been derived from the same tumor. We characterized these with regard to temozolomide sensitivity, protein secretome, gene expression, DNA copy number, and cancer cell phenotypic traits. Furthermore, we performed coculture and conditioned media-based experiments to model cell-to-cell signaling in a setting of intratumoral heterogeneity.

結果:

4 つの U-343 細胞株すべてで構成された培養物をテモゾロミドで処理すると、最も感受性の低い U-343 MGa 31L が他の細胞株よりも長生きするという、腫瘍の再発モデルが示された。興味深いことに、U-343細胞株は単一の腫瘍に由来するにもかかわらず、異なる遺伝子発現シグネチャーと表現型を持っていることが示された。また、DNAコピーナンバーの解析により、共通の変化とユニークな変化の両方が明らかになり、これらの細胞間の進化的な関係を示していることが明らかになった。さらに、これらの細胞は、NOTCH1, TGFBI, ADAMTS1 のシグナル伝達作用が関与していることが明らかになり、接触依存的、非依存的な相互作用を介して、互いにコミュニケーションをとり、増殖に影響を与えていることが明らかになった。

Results: Temozolomide treatment of a coculture composed of all 4 U-343 cell lines presents a tumor relapse model where the least sensitive population, U-343 MGa 31L, outlives the others. Interestingly, the U-343 cell lines were shown to have distinct gene expression signatures and phenotypes although they were derived from a single tumor. The DNA copy number analysis revealed both common and unique alterations, indicating the evolutionary relationship between the cells. Moreover, these cells were found to communicate and affect each other's proliferation, both via contact-dependent and -independent interactions, where NOTCH1, TGFBI, and ADAMTS1 signaling effects were involved, respectively.

結論:

これらの結果は、神経膠芽腫における細胞内異質性の環境下でのシグナル伝達イベントがいかに複雑であるかを明らかにし、今後の研究のためのマップを提供するものである。

Conclusions: These results provide insight into how complex the signaling events may prove to be in a setting of intratumoral heterogeneity in glioblastoma and provide a map for future studies.

© The Author(s) 2020. Published by Oxford University Press, the Society for Neuro-Oncology and the European Association of Neuro-Oncology.