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mTOR 経路を持続的に活性化した新規ヒト骨肉腫細胞株 COS-33 の開発と特性評価
Development and characterization of the novel human osteosarcoma cell line COS-33 with sustained activation of the mTOR pathway.
PMID: 32676162 PMCID: PMC7343631. DOI: 10.18632/oncotarget.27611.
抄録
転移性骨肉腫の治療成績は数十年間改善されていない。このような治療法の開発が進まないのは、骨肉腫の希少性と診断時の遺伝的異質性の高さを考慮すると、骨肉腫の生物学的な理解が不足していることが原因の一つである。我々は、患者由来の異種移植片から新しいヒト骨肉腫細胞株COS-33の樹立に成功し、元の腫瘍の生物学的特徴を保持していることを報告した。この培養細胞は、mTOR経路の抑制剤である低分子阻害剤ラパマイシンに対して感受性が高く、高いmTORシグナル伝達活性を示した。ラパマイシンで処理した後の抑制されたmTORシグナル伝達は、S6リボソームタンパク質のリン酸化の減少によって確認された。ラパマイシンの濃度を上げると、細胞増殖が徐々に抑制された。培養細胞の細胞移動、浸潤、コロニー形成に対してラパマイシンの有意な抑制効果が認められた。さらに、骨形成誘導剤である骨形態形成蛋白質-2 のみが細胞の成熟骨芽細胞への分化を促進したことから、COS-33 細胞株は骨芽細胞の分化を阻害している可能性が示唆された。移植された COS-33 細胞は、骨肉腫に典型的な骨芽細胞の特徴であるオステオイドの産生や腫瘍性を示した。さらに、COS-33細胞株は、複雑な核型、遺伝子のホモ接合性欠失、元の腫瘍の典型的な組織学的特徴を保持していることを明らかにした。この新しい細胞モデルは、骨肉腫の病因や分子病態の研究や、将来のゲノム情報に基づいた標的治療のための新薬の試験に貴重なプラットフォームを提供する可能性があります。
Outcomes have not improved for metastatic osteosarcoma for several decades. In part, this failure to develop better therapies stems from a lack of understanding of osteosarcoma biology, given the rarity of the disease and the high genetic heterogeneity at the time of diagnosis. We report here the successful establishment of a new human osteosarcoma cell line, COS-33, from a patient-derived xenograft and demonstrate retention of the biological features of the original tumor. We found high mTOR signaling activity in the cultured cells, which were sensitive to a small molecule inhibitor, rapamycin, a suppressor of the mTOR pathway. Suppressed mTOR signaling after treatment with rapamycin was confirmed by decreased phosphorylation of the S6 ribosomal protein. Increasing concentrations of rapamycin progressively inhibited cell proliferation . We observed significant inhibitory effects of the drug on cell migration, invasion, and colony formation in the cultured cells. Furthermore, we found that only a strong osteogenic inducer, bone morphogenetic protein-2, promoted the cells to differentiate into mature mineralizing osteoblasts, indicating that the COS-33 cell line may have impaired osteoblast differentiation. Grafted COS-33 cells exhibited features typical of osteosarcoma, such as production of osteoid and tumorigenicity . In addition, we revealed that the COS-33 cell line retained a complex karyotype, a homozygous deletion of the gene, and typical histological features from its original tumor. Our novel cellular model may provide a valuable platform for studying the etiology and molecular pathogenesis of osteosarcoma as well as for testing novel drugs for future genome-informed targeted therapy.