Основные пути инициации дормантности опухолевых клеток: роль TGFβ

Обложка
  • Авторы: Сергеева Е.Ю.1,2
  • Учреждения:
    1. ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации
    2. ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации
  • Выпуск: Том 22, № 5 (2024)
  • Страницы: 24-30
  • Раздел: Обзоры
  • URL: https://ogarev-online.ru/1728-2918/article/view/272329
  • DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2024-05-03
  • ID: 272329

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Развитие метастазов даже спустя длительное время после лечения является одной из наиболее важных проблем медицины. Существуют механизмы, помогающие опухолевым клеткам сохранить жизнеспособность на разных этапах метастазирования. Одним из таких механизмов является способность переходить в дормантное состояние, характеризующееся обратимой блокадой клеточного цикла. Состояние дормантности опухолевых клеток регулируется множеством внутри- и внеклеточных факторов, включающих TGFβ.

Цель обзора – обобщить информацию о механизмах развития дормантности опухолевых клеток в первичной опухоли и органах-мишенях метастазирования, а также роль TGFβ в регуляции фенотипа опухолевых клеток и его взаимодействие с факторами, которые, предположительно, приводят к развитию дормантности.

Материалы и методы. Материалами послужили результаты исследований по данной теме отечественных и зарубежных авторов и собственные опубликованные данные за последние 9 лет (2015–2024).

Результаты. В статье обобщены современные данные о роли факторов, продуцируемых первичной опухолью и клетками органов-мишеней метастазирования в развитии дормантности опухолевых клеток и взаимодействие этих факторов с TGFβ.

Индукция дормантного фенотипа может произойти не только в первичной опухоли, вследствие гипоксии, изменений рН, воспаления, воздействия клеток иммунной системы и др., но и в сайтах метастазирования, под воздействием факторов, продуцируемых как первичной опухолью, так и непосредственно клетками органа-мишени.

Существующие на сегодняшний день данные позволяют предположить, что TGFβ, влияя на целый ряд сложных процессов, предотвращает развитие дормантностии и способствует выходу из нее опухолевых клеток.

Заключение. Дальнейшие исследования в этой области позволят лучше понять механизмы влияния TGFβ на дормантные клетки и будут способствовать созданию новых подходов к противоопухолевой терапии на основе модуляции активности TGFβ.

Об авторах

Екатерина Юрьевна Сергеева

ФГБОУ ВО «Красноярский государственный медицинский университет им. профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения Российской Федерации; ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» Министерства науки и высшего образования Российской Федерации

Автор, ответственный за переписку.
Email: e.yu.sergeeva@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-2089-6022

доктор биологических наук, профессор кафедры патологической физиологии им. В.В. Иванова ФГБОУ ВО КрасГМУ им. проф. В.Ф.Войно-Ясенецкого Минздрава России; профессор кафедры медицинской биологии ФГАОУ ВО «Сибирский федеральный университет» Минобрнауки России

Россия, 660022, Красноярский край, Красноярск, ул. Партизана Железняка, 1; 660041, Красноярский край, Красноярск, пр. Свободный, 79

Список литературы

  1. Фефелова Ю.А., Жуков Е.Л., Сергеева Е.Ю., Михайлова А.К. Морфологические особенности экспериментальной меланомы В16 при ограничении калорийности питания. Сибирское медицинское обозрение. 2019; 6: 96–9. doi: 10.20333/2500136-2019-6-96-99 [Fefelova Yu.A., Zhukov E.L., Sergeeva E.Yu., Mihaylova A.K. Morphological features of experimental B16 melanoma in case of food calories limitation. Siberian Medical Review. 2019; 6: 96–9. doi: 10.20333/2500136-2019-6-96-99 (in Russian)]
  2. Mukherjee A., Bravo-Cordero J.J. Regulation of dormancy during tumor dissemination: the role of the ECM. Cancer Metastasis Rev. 2023; 42 (1): 99–112. doi: 10.1007/s10555-023-10094-2
  3. Massagué J., Sheppard D. TGF-β signaling in health and disease. Cell. 2023; 186 (19): 4007–37. doi: 10.1016/j.cell.2023.07.036
  4. Tallón de Lara P., Castañón H., Vermeer M., Núñez N., Silina K., Sobottka B., Urdinez J., Cecconi V., Yagita H., Movahedian Attar F., Hiltbrunner S., Glarner I., Moch H., Tugues S., Becher B., van den Broek M. CD39+PD-1+CD8+ T cells mediate metastatic dormancy in breast cancer. Nat. Commun. 2021; 12 (1): 769. doi: 10.1038/s41467-021-21045-2
  5. Sergeeva E., Ruksha T., Fefelova Y. Effects of Obesity and Calorie Restriction on Cancer Development. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (11): 9601. doi: 10.3390/ijms24119601
  6. Fluegen G., Avivar-Valderas A., Wang Y., Padgen M.R., Williams J.K., Nobre A.R., Calvo V., Cheung J.F., Bravo-Cordero J.J., Entenberg D., Castracane J., Verkhusha V., Keely P.J., Condeelis J., Aguirre-Ghiso J.A. Phenotypic heterogeneity of disseminated tumour cells is preset by primary tumour hypoxic microenvironments. Nat. Cell Biol. 2017; 19 (2): 120–32. doi: 10.1038/ncb3465
  7. Ju S., Wang F., Wang Y., Ju S. CSN8 is a key regulator in hypoxia-induced epithelial-mesenchymal transition and dormancy of colorectal cancer cells. Mol. Cancer. 2020; 19 (1): 168. doi: 10.1186/s12943-020-01285-4
  8. Baldominos P., Barbera-Mourelle A., Barreiro O., Huang Y., Wight A., Cho J.W., Zhao X., Estivill G., Adam I., Sanchez X., McCarthy S., Schaller J., Khan Z., Ruzo A., Pastorello R., Richardson E.T., Dillon D., Montero-Llopis P., Barroso-Sousa R., Forman J., Shukla S.A., Tolaney S.M., Mittendorf E.A., von Andrian U.H., Wucherpfennig K.W., Hemberg M., Agudo J. Quiescent cancer cells resist T cell attack by forming an immunosuppressive niche. Cell. 2022; 185 (10): 1694–1708.e19. doi: 10.1016/j.cell.2022.03.033
  9. Mallikarjuna P., Raviprakash T.S., Aripaka K., Ljungberg B., Landström M. Interactions between TGF-β type I receptor and hypoxia-inducible factor-α mediates a synergistic crosstalk leading to poor prognosis for patients with clear cell renal cell carcinoma. Cell Cycle. 2019; 18 (17): 2141–56. doi: 10.1080/15384101.2019.1642069
  10. Heneberg P. Lactic Acidosis in Patients with Solid Cancer. Antioxid. Redox Signal. 2022; 37 (16–18): 1130–52. doi: 10.1089/ars.2021.0267
  11. Halcrow P., Datta G., Ohm J.E., Soliman M.L., Chen X., Geiger J.D. Role of endolysosomes and pH in the pathogenesis and treatment of glioblastoma. Cancer Rep. (Hoboken). 2019; 2 (6): e1177. doi: 10.1002/cnr2.1177
  12. Böhme I., Bosserhoff A. Extracellular acidosis triggers a senescence-like phenotype in human melanoma cells. Pigment Cell Melanoma Res. 2020; 33 (1): 41–51. doi: 10.1111/pcmr.12811
  13. Corbet C., Bastien E., Santiago de Jesus J.P., Dierge E., Martherus R., Vander Linden C., Doix B., Degavre C., Guilbaud C., Petit L., Michiels C., Dessy C., Larondelle Y., Feron O. TGFβ2-induced formation of lipid droplets supports acidosis-driven EMT and the metastatic spreading of cancer cells. Nat. Commun. 2020; 11 (1): 454. doi: 10.1038/s41467-019-14262-3
  14. Gutsche K., Randi E.B., Blank V., Fink D., Wenger R.H., Leo C., Scholz C.C. Intermittent hypoxia confers pro-metastatic gene expression selectively through NF-κB in inflammatory breast cancer cells. Free Radic. Biol. Med. 2016; 101: 129–42. doi: 10.1016/j.freeradbiomed.2016.10.002
  15. Flores-Guzmán F., Utikal J., Umansky V. Dormant tumor cells interact with memory CD8+ T cells in RET transgenic mouse melanoma model. Cancer Lett. 2020; 474: 74–81. doi: 10.1016/j.canlet.2020.01.016
  16. Homann L., Rentschler M., Brenner E., Böhm K., Röcken M., Wieder T. IFN-γ and TNF Induce Senescence and a Distinct Senescence-Associated Secretory Phenotype in Melanoma. Cells. 2022; 11 (9): 1514. doi: 10.3390/cells11091514
  17. Geng K., Ma X., Jiang Z., Gu J., Huang W., Wang W., Xu Y., Xu Y. WDR74 facilitates TGF-β/Smad pathway activation to promote M2 macrophage polarization and diabetic foot ulcer wound healing in mice. Cell Biol. Toxicol. 2023; 39 (4): 1577–91. doi: 10.1007/s10565-022-09748-8
  18. Seubert B., Grünwald B., Kobuch J., Cui H., Schelter F., Schaten S., Siveke J.T., Lim N.H., Nagase H., Simonavicius N., Heikenwalder M., Reinheckel T., Sleeman J.P., Janssen K.P., Knolle P.A., Krüger A. Tissue inhibitor of metalloproteinases (TIMP)-1 creates a premetastatic niche in the liver through SDF-1/CXCR4-dependent neutrophil recruitment in mice. Hepatology. 2015; 61 (1): 238–48. doi: 10.1002/hep.27378
  19. Grünwald B., Harant V., Schaten S., Frühschütz M., Spallek R., Höchst B., Stutzer K., Berchtold S., Erkan M., Prokopchuk O., Martignoni M., Esposito I., Heikenwalder M., Gupta A., Siveke J., Saftig P., Knolle P., Wohlleber D., Krüger A. Pancreatic Premalignant Lesions Secrete Tissue Inhibitor of Metalloproteinases-1, Which Activates Hepatic Stellate Cells Via CD63 Signaling to Create a Premetastatic Niche in the Liver. Gastroenterology. 2016; 151 (5): 1011–24.e7. doi: 10.1053/j.gastro.2016.07.043
  20. Gao X.L., Zheng M., Wang H.F., Dai L.L., Yu X.H., Yang X., Pang X., Li L., Zhang M., Wang S.S., Wu J.B., Tang Y.J., Liang X.H., Tang Y.L. NR2F1 contributes to cancer cell dormancy, invasion and metastasis of salivary adenoid cystic carcinoma by activating CXCL12/CXCR4 pathway. BMC Cancer. 2019; 19 (1): 743. doi: 10.1186/s12885-019-5925-5
  21. Mezawa Y., Daigo Y., Takano A., Miyagi Y., Yokose T., Yamashita T., Morimoto C., Hino O., Orimo A. CD26 expression is attenuated by TGF-β and SDF-1 autocrine signaling on stromal myofibroblasts in human breast cancers. Cancer Med. 2019; 8 (8): 3936–48. doi: 10.1002/cam4.2249
  22. Huang C.P., Liu L.C., Lu H.L., Shyr C.R. Effects of hepatocyte growth factor on porcine mammary cell growth and senescence. Biomedicine (Taipei). 2023; 13 (1): 13–21. doi: 10.37796/2211-8039.1392
  23. Wang D., Sun H., Wei J., Cen B., DuBois R.N. CXCL1 Is Critical for Premetastatic Niche Formation and Metastasis in Colorectal Cancer. Cancer Res. 2017; 77 (13): 3655–65. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-16-3199
  24. Mao W., Peters H.L., Sutton M.N., Orozco A.F., Pang L., Yang H., Lu Z., Bast R.C. Jr. The role of vascular endothelial growth factor, interleukin 8, and insulinlike growth factor in sustaining autophagic DIRAS3-induced dormant ovarian cancer xenografts. Cancer. 2019; 125 (8): 1267–80. doi: 10.1002/cncr.31935
  25. Zhou Y., Zheng X., Xu B., Deng H., Chen L., Jiang J. Histone methyltransferase SETD2 inhibits tumor growth via suppressing CXCL1-mediated activation of cell cycle in lung adenocarcinoma. Aging (Albany NY). 2020; 12 (24): 25189–206. doi: 10.18632/aging.104120
  26. Li X., Chang E., Cui J., Zhao H., Hu C., O’Dea K.P., Tirlapur N., Balboni G., Zhang J., Ying L., Ma D. Bv8 mediates myeloid cell migration and enhances malignancy of colorectal cancer. Front. Immunol. 2023; 14: 1158045. doi: 10.3389/fimmu.2023.1158045
  27. Ripley D., Tang X.M., Ma C., Chegini N. The expression and action of granulocyte macrophage-colony stimulating factor and its interaction with TGF-beta in endometrial carcinoma. Gynecol. Oncol. 2001; 81 (2): 301–9. doi: 10.1006/gyno.2001.6161
  28. Barney L.E., Hall C.L., Schwartz A.D., Parks A.N., Sparages C., Galarza S., Platt M.O., Mercurio A.M., Peyton S.R. Tumor cell-organized fibronectin maintenance of a dormant breast cancer population. Sci. Adv. 2020; 6 (11): eaaz4157. doi: 10.1126/sciadv.aaz4157
  29. Liu Y., Chen X., Xu Y., Yang T., Wang H., Wang Z., Hu Z., Chen L., Zhang Z., Wu Y. CTHRC1 promotes colorectal cancer progression by recruiting tumor-associated macrophages via up-regulation of CCL15. J. Mol. Med. (Berl). 2024; 102 (1): 81–94. doi: 10.1007/s00109-023-02399-0
  30. Lin Q., Ren L., Jian M., Xu P., Li J., Zheng P., Feng Q., Yang L., Ji M., Wei Y., Xu J. The mechanism of the premetastatic niche facilitating colorectal cancer liver metastasis generated from myeloid-derived suppressor cells induced by the S1PR1-STAT3 signaling pathway. Cell Death Dis. 2019; 10 (10): 693. doi: 10.1038/s41419-019-1922-5
  31. Du Y., Sun J., Liu X., Nan J., Qin X., Wang X., Guo J., Zhao C., Yang J. TGF-β2 antagonizes IL-6-promoted cell survival. Mol. Cell Biochem. 2019; 461 (1–2): 119–26. doi: 10.1007/s11010-019-03595-8
  32. Natani S., Sruthi K.K., Asha S.M., Khilar P., Lakshmi P.S.V., Ummanni R. Activation of TGF-β – SMAD2 signaling by IL-6 drives neuroendocrine differentiation of prostate cancer through p38MAPK. Cell Signal. 2022; 91: 110240. doi: 10.1016/j.cellsig.2021.110240
  33. Chen L., Zheng H., Yu X., Liu L., Li H., Zhu H., Zhang Z., Lei P., Shen G. Tumor-Secreted GRP78 Promotes the Establishment of a Pre-metastatic Niche in the Liver Microenvironment. Front. Immunol. 2020; 11: 584458. doi: 10.3389/fimmu.2020.584458
  34. Ei Z.Z., Choochuay K., Tubsuwan A., Pinkaew D., Suksomtip M., Vinayanuwattikun C., Chanvorachote P., Chunhacha P. GRP78/BiP determines senescence evasion cell fate after cisplatin-based chemotherapy. Sci. Rep. 2021; 11 (1): 22448. doi: 10.1038/s41598-021-01540-8
  35. Bai S., Wang Z., Wang M., Li J., Wei Y., Xu R., Du J. Tumor-Derived Exosomes Modulate Primary Site Tumor Metastasis. Front. Cell Dev. Biol. 2022; 10: 752818. doi: 10.3389/fcell.2022.752818
  36. Li C., Qin F., Wang W., Ni Y., Gao M., Guo M., Sun G. hnRNPA2B1-Mediated Extracellular Vesicles Sorting of miR-122-5p Potentially Promotes Lung Cancer Progression. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22 (23): 12866. doi: 10.3390/ijms222312866
  37. Ding F.N., Gao B.H., Wu X., Gong C.W., Wang W.Q., Zhang S.M. miR-122-5p modulates the radiosensitivity of cervical cancer cells by regulating cell division cycle 25A (CDC25A). FEBS Open Bio. 2019; 9 (11): 1869–79. doi: 10.1002/2211-5463.12730
  38. Dai C., Zhang Y., Xu Z., Jin M. MicroRNA-122-5p inhibits cell proliferation, migration and invasion by targeting CCNG1 in pancreatic ductal adenocarcinoma. Cancer Cell Int. 2020; 20: 98. doi: 10.1186/s12935-020-01185-z
  39. Tang Y., Fan W., Zou B., Yan W., Hou Y., Kwabena Agyare O., Jiang Z., Qu S. TGF-β signaling and microRNA cross-talk regulates abdominal aortic aneurysm progression. Clin. Chim. Acta. 2021; 515: 90–5. doi: 10.1016/j.cca.2020.12.031
  40. Al-Ghezi Z.Z., Miranda K., Nagarkatti M., Nagarkatti P.S. Combination of Cannabinoids, Δ9- Tetrahydrocannabinol and Cannabidiol, Ameliorates Experimental Multiple Sclerosis by Suppressing Neuroinflammation Through Regulation of miRNA-Mediated Signaling Pathways. Front. Immunol. 2019; 10: 1921. doi: 10.3389/fimmu.2019.01921
  41. Price T.T., Burness M.L., Sivan A., Warner M.J., Cheng R., Lee C.H., Olivere L., Comatas K., Magnani J., Kim Lyerly H., Cheng Q., McCall C.M., Sipkins D.A. Dormant breast cancer micrometastases reside in specific bone marrow niches that regulate their transit to and from bone. Sci. Transl. Med. 2016; 8 (340): 340ra73. doi: 10.1126/scitranslmed.aad4059
  42. Aksenenko M.B., Palkina N.V., Sergeeva O.N., Sergeeva E. Yu., Kirichenko A.K., Ruksha T.G. miR-155 overexpression is followed by downregulation of its target gene, NFE2L2, and altered pattern of VEGFA expression in the liver of melanoma B16-bearing mice at the premetastatic stage. Int. J. Exp. Pathol. 2019; 100 (5–6): 311–9. doi: 10.1111/iep.12342
  43. Zhang H., Freitas D., Kim H.S., Fabijanic K., Li Z., Chen H., Mark M.T., Molina H., Martin A.B., Bojmar L., Fang J., Rampersaud S., Hoshino A., Matei I., Kenific C.M., Nakajima M., Mutvei A.P., Sansone P., Buehring W., Wang H., Jimenez J.P., Cohen-Gould L., Paknejad N., Brendel M., Manova-Todorova K., Magalhães A., Ferreira J.A., Osório H., Silva A.M., Massey A., Cubillos-Ruiz J.R., Galletti G., Giannakakou P., Cuervo A.M., Blenis J., Schwartz R., Brady M.S., Peinado H., Bromberg J., Matsui H., Reis C.A., Lyden D. Identification of distinct nanoparticles and subsets of extracellular vesicles by asymmetric flow field-flow fractionation. Nat. Cell Biol. 2018; 20 (3): 332–43. doi: 10.1038/s41556-018-0040-4
  44. Hu Y., Zai H., Jiang W., Yao Y., Ou Z., Zhu Q. miR-126 in Extracellular Vesicles Derived from Hepatoblastoma Cells Promotes the Tumorigenesis of Hepatoblastoma through Inducing the Differentiation of BMSCs into Cancer Stem Cells. J. Immunol. Res. 2021; 2021: 6744715. doi: 10.1155/2021/6744715
  45. Liu H.Y., Zhang Y.Y., Zhu B.L., Feng F.Z., Yan H., Zhang H.Y., Zhou B. miR-21 regulates the proliferation and apoptosis of ovarian cancer cells through PTEN/PI3K/AKT. Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2019; 23 (10): 4149–55. doi: 10.26355/eurrev_201905_17917
  46. Desouky E.M., Khaliefa A.K., Hozayen W.G., Shaaban S.M., Hasona N.A. Signature of miR-21 and MEG-2 and their correlation with TGF-β signaling in breast cancer. Hum. Exp. Toxicol. 2023; 42: 9603271231159799. doi: 10.1177/09603271231159799
  47. Song J., Lv H., Liu B., Hao M., Taylor H.S., Zhang X., Li D., Huang Y. Let-7 suppresses liver fibrosis by inhibiting hepatocyte apoptosis and TGF-β production. Mol. Metab. 2023; 78: 101828. doi: 10.1016/j.molmet.2023.101828

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».