CELULELE STEM CANCEROASE SI CANCERUL PULMONAR

POPESCU IULIAN doctor în stiinţe medicale, medic primar pneumolog, secţia clinică de radio-biologie Institutul Clinic Fundeni Bucuresti

Dr. ALINA HALPERN medic primar pneumolog, Spitalul de Pneumologie SF.ŞTEFAN Bucuresti

e-mail popdociul @yahoo.com

Este bine cunoscut faptul că localizarea pulmonară a cancerului este una cu rezultatele terapeutice dintre cele mai slabe,cu toate cuceririle ştiinţifice pe plan terapeutic obţinute din anul 1950 şi până în prezent.Supravieţuirea peste 5 ani este sub 15% ,în comparaţie rezultatele altor localizări (99% în cancerul de prostată, 86% în cancerul de sân, 66% în cancerul de colon, 30% în cancerul din sfera ORL). În cancerul pulmonar

rezultate îmbucurătoare s-au obţinut în posibilitatea de creştere a perioadei de supravieţuire fără recidivă(disease free survival),dar nu şi în privinţa supravieţuirii globale. Sarcina principală în tratamentul Cancerului Pulmonar rămâne prelungirea supravieţuirii globale

şi mărirea în continuare a perioadei de supravieţuire fără recidivă.

Dar există totuşi o speranţă cu un grad posibil de realizare:tratamentul ţintit al Celulelor Stem Canceroase. Datele ce urmează a fi prezentate sunt baza ştiinţifică a unui viitor tratament eficace.Medicul însă nu poate neglija tratamentul de creştere a capacităţii de apărare a organismului.Acest lucru-important de altfel-rămâne pe un loc secundar, dar nu neglijabil. Adevărata terapie va fi tratamentul ţintit al Celulelor Stem Canceroase în asociere cu tratamentul creşterii capacităţii de luptă a organismului.

CAPITOLUL I. CELULA STEM (CELULA SUŞĂ)

Izolarea lor a fost posibilă prin abilitatea lor să elimine colorantul Hoechst 33342,un colorant fluorescent,care împreună cu 5-bromo-deoxiuridină colorează nucleii pentru a distinge cromatina compactă din nucleii apoptotici, pot să identifice celulele,care se replichează şi pot sorta celulele în funcţie deconţinutul lor ADN.(2)

Celulele stem au o abilitate de a reface o populaţie asemănatoare cu populaţia originală, au o capacitate de iniţiere tumorală în comparaţie cu celulele non-stem,au un potenţial mare de agresivitate.Ele există însă în număr mic,dar persistent.

Majoritate dintre ele sunt în stadiul G0 al ciclului celular.Au o rezistenţă la poli-chimioterapie(deoarece au nivel scăzut al mARN-MCM-1 care evidenţiaază replicarea complexă a a ADN(2).Principala propietate ar fi abilitatea lor de auto-refacere şi acest lucru se observă în ţesuturile cu turnover crescut.

Auto-refacerea implică populaţia de celule stem normale să-şi păstreze numărul constant prin combinaţii simetrice şi asimetrice a diviziunii celulare(3,4,5)

Mecanismul de creştere a populaţiei de celule stem normale,dar şi în desvoltarea tumorilor, s-ar face prin creşterea diviziunii celulare simetrice(două fiice asemănătoare cu celula mamă) spre deosebire de diviziunea asimetrică (o fiică celulă stem,celălaltă fiică celulă non- stem).Celulele stem au o capacitate de auto-refacere,dar sunt relativ liniştite iar ciclul lor celular este mai prelungit în timp,decât ciclul celular al celulelor non- stem proliferative (6,3). Acest lucru s-ar datora opririi în faza G 0 a ciclului celular.

O altă propietate a celulelor stem este potenţialul de diferenţiere pe mai multe linii celulare, pentrucă numai celulele progenitoare asemănătoare celulelor stem(stem-like)pot da naştere la diferite tipuri celulare.

Celulele stem ale ţesutului normal sunt dependente şi de inter-acţiunile cu celulele stromale adiacente ce cuprind o zonă specializată(nişă). Aceasta este necesară pentru menţinerea identităţii celulelor stem şi a capacităţii lor de auto-refacere. Aici se reglează cantitatea de celule stem,proliferarea lor,rezistenţa la apoptoză a celulelor stem. Nişa are o structură complexă şi este compusă din:

a)diverse celule stromale (celule immune,celule mezenchimale),

b)reţea vasculară

c)factori solubili

d)componente ale matricei eextra celulare.

MARKERII embrionari ai celulelor stem (7)

1)OCT-4(octamer-4).Este un factor de transcripţie.Este exprimat în celulele stem embrionare,în celulele germinale totipotente.Este codificat de gena POU-5A(8).Este un reglator al poli-potenţei celulelor stem normale şi este cel mai recunoscut marker al celulelor stem embrionare toti –potente.Este necesar un nivel critic al OCT4 pentru susţinerea şi refacerea celulelor stem şi a pluri-potenţei lor.Supra sau subreglarea lui duce la programe divergente în desvoltare.Spe exemplu expresia ectopică a OCT-4 blochează diferenţierea celulelor progenitoare şi cauzează dysplazia în ţesutl epitelial(9) OCT-4 este implicat în auto-refacerea celulelor stem embrionare.Este un marker al celulelor nediferenţiate,în timp ce celulele diferenţiate au o expresie scăzută. OCT-4 susţine capacitatea de auto refacere a celulelor stem adulte din epitelii,ficat,măduvă osoasă(10).

2)ssEA(stage specific Embryonic antigen).A fost identificat de 3 anticorpi monoclonali.

3) CD34, CD33, ABCG2, Sca-1.Sunt markeri ai celulelor stem hematopoetice.

4)STRO-1 marker al celulelor stem mezenchimale(stromale).

5)NESTIM:PSA-ENCAM(polysalicilic acid neural cell adhesion molecule)

P75-neurotrofic R(NTR). Marker al celulelor stem neurale

Celulele stem pluri-potente exprimă 4 factori de transcripţie esenţiali:

OCT-4, SOX2, KLF-4, NANOG.

Dezvoltarea diferitelor organe în timpul embriogenezei include căi de semnalizare specifice: Sone hedgehog(SHH), Notch, Pten, Bm-1, WNT, p53.

Dereglarea acestor căi-în cursul desvoltării tumorale-se presupune că duce la dereglarea auto-refacerii şi contribuie la proliferarea neoplazică(11).

În timp ce celulele stem sunt bine definite funcţional, s-au folosit şi un număr de markeri penru identificarea celulelor stem.Datele respective ale markerilor au insă o valoare relativă în caracterizarea celulelor stem.Un succes mare ar fi găsirea unui marker negativ pentru izolarea celulelor stem(7).

.

Căile de control al reglării celulelor stem:

Bm-1(polyclonal group transcriptional repressor Bm-1)S-a descoperit în limfom (13)ca o oncogenă activată şi mai târziu s-a observat că reglează specific celulel stem hematopoetice((14).

Calea NOTCH. Are rol în controlul celulelor stem hemato-poetice, în controlul celulelor stem normale şi în controlul celulelor stem mamare (15,16)

SONE HEDGEHOG şi WNT, care sunt implicaţi în procesul de desvoltare celulară,sunt implicaţi şi în reglarea celulelor stem (17).

Markerii celulelor stem pulmonare

1)ABCG2(BCRP). Gena ABCG2 codifică proteina ATB-finding cassette sub-family G member2.Este un cyto-protector al celulelor stem normale şi maligne (18 )

2)ALDEHY DEHYDROGENASE.Sunt un grup de enzime care catalizează oxidarea(dehidrogenarea) aldehydelor) Este asociat cu supraviţuirea în Cancerul Pulmonar

3)Ep-CAM (epithelial cell adhesion molecule).este o proteină codificată de gena cu acelaşi nume. Este exprimată în celulele stem nediferenţiate pluri-potente.

4)SCF R/c-KIT. Stem cell factor receptor(care este un produs genic al proto-oncogenei c/KIT) şi liganzii săi are rol în gametogeneză,în hematopoeză.Este membru al unei sub-familii de receptor tyrosine kinase (RTK).Este exprimat în celulele progenitoare hematopoetice, în celulele germinale, în neuroni, celulele gliale, rinichi, plămân, intestin.

CAPITOLUL II 

CELULE STEM CANCEROASE(CSC)

ISTORIC. Studiul CSC a început în 1990.În 1994 Lapidot T et al au separat pentru prima dată CSC din leucemia mieloidă acută la om(26,19) În următorii 5 ani s-au desvoltat cercetările despre CSC în tumorile solide: sân,((26,20), prostată(26-8), creier(26-21), pancreas(26-23)), în cancerul de colon(26,24) şi plămân(25,26).

DEFINIŢIE.Regenerarea organelor la mamifere necesită un fond potenţial comun de celule stem sau celule progenitoare(27).Tumorile sunt o populaţie celulară heterogenă,organizate ierarchic cu un compartiment de celule stem normale cu capacităţi de auto-refacere şi diferenţieri multiple(28).

O definiţie clară este dificil de dat.Este o celulă dintr-o tumoră,care posedă capacitatea de auto-refacere(auto-reînoire) şi poate să reproducă heterogene de celule canceroase, care sunt cuprinse în tumoră,prin mecanisme ale celulelor stem(29).Celulele reţin propietăţile principale ale celulelor stem fiind rare ca frecvenţă, intrând într-un ciclu celular infrecvent,constituiesc o populaţie,care intrinsec este rezistentă la terapiile curente , aceste terapii putând ucide numai celulele aflate în ciclu(29).

Se crede că aceste celule sunt o categorie de celule primitive ,nediferenţiate,care au capacitatea de auto-refacere şi diferenţiere în diferite tipuri celulare canceroase(30).Are rol crescut în metastazare şi sunt rezistente la acţiunea agenţilor cito-toxici(31) Ele-în tumoră-sunt o populaţie distinctă,fiind cauza recidivelor.

ORIGINEA CSC. Este greu de definit originea lor,dar studiile sunt în curs de cercetare.

Prima teorie susţine că iau naştere prin mutaţiile celulelor stem normale şi a progenitorilor lor.Celule stem normale pot deveni CSC prin disreglarea căilor de proliferare,diferenţiere,sau prin inducerea activităţi de oncoproteină.

A 2a teorie susţine posibilitatea naşterii lor din mutaţiile populaţiei celulare din nişă.

A 3a teorie susţine că s-ar datora procesului de dediferenţiere.

A 4a teorie susţine conceptul de ierarchie tumorală.Tumora ar fi o formatiune cu structură ierarchică ,cu celule mutante,care pot varia în functie de specificul mediului tisular.La un anumit specific apar celulele CSC, celelalte adaptându-se pe parcurs.

PROPRIETĂŢILE CSC.

Proprietăţile celulelor CSC sunt proprietăţile de celule stem-like.Atfel avem:

-Abilitatea de auto-refacere,

-Rezistenţa crescută la agresiunile toxice,chimice.Sunt rezistente la radioterapie şi chimioterapie

-Capacitatea de diferenţiere. Proliferarea generează mai multe CSC,dar şi toate tipurile de celule diferenţiate,care compun tumora.

-CSC formează noi tumori,dacă sunt xeno-transplantate la animalele immuno-deficiente

-Sunt multi-potente.

-Au capacitate puternic tumorigenă.

-Celulele non-CSC au potenţial redus de iniţiere tumorală.

MECANISMUL AUTO-REFACEII(AUTO-REÎNOIRII)

Principala proprietate a celulelor stem este abilitatea de auto-refacere.Se observă în celulele cu un turnover crescut(33) şi în repararea tisulară după injurii.Auto-refacerea implică faptul că populaţia de celule stem normale să-şi păstreze numărul de celule, prin combinaţia simetrică sau asimetrică a diviziunii celulare(34,35).Mecanismul de creştere al populaţiei de celule stem în repararea tisulară, dar şi în creşterea tumorală s-ar face prin creşterea sImetrică a diviziunii celulare, spre deosebire de diviziunea asimetrică. Celulele cu o expresie crescută a OCT-4 au abilitatea de auto-refacere şi reprezintă un rezervor potenţial proliferativ de a genera celule canceroase(36).Celulele stem au capacitatea de auto-refacere,dar ele sunt nişte celule relativ liniştite,ciclul lor celular fiind mai lung în timp,spre deosebire de ciclul celular al celulelor non-stem proliferative(37).Acest lucru s-ar datora opririi ciclului celular în faza G0.

MECANISMUL REZISTENŢEI LA DIFERITE AGRESIUNI

Tratamentele actuale(radio şi chimio-terapia) au un potenţial curativ numai dacă inactivează suficient celulele stem canceroase.Inactivarea CSC după tratament radio-terapic aduce un control al CSC,pe când persistenţa supravieţuirii CSC duce la recidivă(38,39,40).Dar CSC mediază radio-rezistenţa lor intrinsecă şi prin numărul crescut celular înainte de tratament. Rezistenţa intrinsecă s-ar datora expresiei glutathion-s-transferazei şi tymidilat sintetazei(41).

Alt factor de rezistenţă este capacitatea de reparare şi refacere a celulelor între fracţiunile radio-terapice.În timpul tratamentului creşterea rezistenţei s-ar datora mai multor factori:

-hipoxia tumorală

-factorii mediului înconjurător(creşterea expresiei lactatului(39)

-creşterea fracţiunii de celule CD133 pozitive(+) ca marker al CSC(42) ,care o fac rezistentă la tratament.

-prin fracţionarea tratamentului în cazul radio-terapiei((43).Creşterea numărului de celule CSC se evidenţiază prin indexul Ki67(index de proliferare).

-creşterea rezistenţei CSC la tratament,în comparaţie cu celulele non-CSC se datoreşte creşterii potenţialului de aparare contra ROS.

-creşterea expresiei lactatului în celulele respective, care duce la radio-rezistenţă celulară.

-CSC mediază radio-rezistenţa prin factori specifici tumorali:

a)numărul de celule,

b)prin capacitatea de reparare şi

c) de gradul de reoxigenare.

-Hipoxia se corelează invers cu radio-sensibilitatea((44,45,46).Astăzi hypoxia se poate vizualiza şi cuantifica cu ajutorul tomografiei cu pozitroni PET((45,47).Modularea hipoxiei creşte valoarea controlului local(48).

Evaluarea rezultatului după radio-terapie se face cu ajutorul CSC.Una din technici este evidenţierea markerilor,ce permit vizualizarea şi ne ajută la la determinarea controlului local după radio-terapie.

Pentru prima dată s-a evidenţiat un marker de suprafaţă legat de CSC,care poate preciza gradul de control după radio-terapie(49,50).Acest marker este CD44mARN şi CD44 histochimic.S-a dovedit o corelaţie între controlul local după radio-terapie şi expresia CD44. Expresia CD44 se corelează cu numărul de celule şi densitatea celulelor stem, putând preciza gradul de vindecare(39,40,51,52).Expresia CD44 ne ajută la individualizarea tratamentulu(50)).

S-a găsit o corelaţie între celulel CD133 pozitive(antigen de suprafaţă) şi proteinele legate de rezistenţă.deoarece expresia CD133 este legată de fenotipul rezistent. Detecţia celulelor CD133 pozitive poate fi folositoare pentru a preciza eficacitatea citostaticelor.

Celulele CD133 pozitive,dar nu celulele CD133 negative,exprimă nivele înalte de markeri cu rezistenţe multiple la medicamente ca cis-platinum,doxorubicin,paclitaxel şi la radio-terapie ca spre exemplu ABCG2.

Deasemeni există o legătură clară între creşterea expresiei OCT-4 şi celulele CD133 pozitive.

Diminuarea expresiei OCT-4 din cadrul celulelor CD133 pozitive poate inhiba abilitatea acestora de invazie tumorală şi formarea de colonii,crescând în acelaşi timp activitatea Caspase 3 şi a PAPR(poly(ADP-ribosil polymeraza). Un mare număr de cellule CD133 pozitive este asociat cu rezistenţa la medicamente(36).

DIFERENŢIEREA. O altă proprietate a celulelor stem este potenţialul de diferenţiere pe mai multe linii celulare.S-a sugerat că celulele stem ar fi la originea acestor linii celulare,penrucă numai celulele progenitoare asemănătoare celulelor stem pot da naştere la diferite tipuri celulare.

Se cunoaşte că tumorile sunt populaţii heterogene(32,54),iar tumorile ar funcţiona ca organe desvoltate aberant(32,55).

Desvoltarea organelor în cursul embriogenezei include căi de desvoltare specifice:SHH, NOTCH, PTEN, Bm-11, WNT, p53. Dereglarea acestor căi în cursul desvoltării tumorale-se crede- că duce la dereglarea auto-refacerii şi contribuie la proliferarea neoplaziei(32,11).

Valoarea diagnostică a markerilor celulelor stem canceroase pentru a le putea izola.

Este dificil de a defini o celulă cu capacităţi stem numai pe baza markerilor de suprafaţă, fiindcă niciunul din markerii de suprafaţă nu este exprimat exclusiv de celulele cu proprietăţi stem: CD44 ,Sca-1, Thy-1.Multe celule prezintă aceşti

markeri,fără a avea capacităţile de tip celulă stem.

-Markerii utilizaţi pentru izolarea celulelor cu capacităţi stem ale unui organ,nu sunt folositori pentru a identifica celulele cu capacităţi stem ale altui organ.Aceşti markeri pot fi utili sau nu pot fi utili pentru a identifica celulele cu capacităţi stem.

-O metodă de a distinge celulele prezente în populaţia SP(side population) este metoda

HOECHST(33324) DYNE EFFLUX.

Identificarea celulelor distincte prin această metodă nu însemană că am putut identifica celulele cu capacităţi stem,deoarece această proprietate nu este universală.

-O altă metodă pentru identificarea celulelor cu capacităţi stem este încorporarea de 5 brom-deoxiuridină. Aceasta se bazează pe faptul că celulele stem au perioade lungi ale ciclului celular şi atunci îşi pot păstra mai mult timp încorporarea 5brom-deoxouridinei.Dar-din păcate-nu toate celulele stem se marchează cu 5brom-deoxouridină,dar nici toate celulele stem marcate sunt celule cu proprietăţi stem.

-O altă metodă ar fi evidenţierea genelor şi căilor de semnalizare,care au funcţie de a regenera ţesutul in –vivo-pentru a le putea izola: Bm-1,SHH, NOTCH,WNT-beta

Catenin.Nici această metodă nu este specifică deoarece aceste gene şi căi de semnalizare operează frecvent şi în alte celule.

-Sunt valabile însă numai metodele funcţionale pentru a dovedi că celulele au capacitatea de a regenera-in vivo-ţesutul pentru a le izola.(29)

INIŢIEREA TUMORALĂ ŞI ROLUL CSC

Tumorigeneza implică la om doua teorii centrale:

Prima teorie: formarea tumorii şi creşterea ei se fac prin proliferarea crescută a celulelor din tumora canceroasă, în comparaţie cu ţesutul normal.Teoria s-a bazat pe:

-o serie de mutaţii ce duc la activarea sau supra-expresia unor gene ce promovează proliferarea(oncogenele).

-pe punerea sub tăcere a genelor tumor supresoare.

-pe eludarea apoptozei.

Toate acestea duc la creşterea tumorii şi apoi la procesul de metastazare.dar terapiile bazate pe aceste date nu au reuşit să vindece boala.(32)

A doua teorie:mutaţiile celulare tumorigene sunt în număr mic şi rezistă timp îndelungat în ţesuturi.Pentru a deveni tumorigenă, aceast populaţie rară,cu celule mutate, capătă proprietăţi de auto-refacere, capacitatea de a se desvolta clonal şi să achiziţioneze noi mutaţii.Se consideră că aceste celule ne-comune sunt celule stem tisulare(sau şi alte celule derivate din ele),care câştigă proprietăţi de auto-refacere.Când aceste celule sunt mutate devin celule stem canceroase.Realitatea ne arată că aceste mecanisme sunt legate între ele.Se dovedeşte că un mecanism celular explică cum modificările genetice duc la modificări tisulare,în toate fazele tumorigenezei. Iniţiera bolii implică desvoltarea unei populaţii de tip CSC(32). Atât celulele stem,cât şi celulele stem canceroase reprezintă numai 1% dintr-un anumit ţesut, dar semnificativ în cancerele desvoltate.Faptul că în tumorile avansate numărul de celule creşte exponenţial(10 la putera 8a pânăla 10 la puterea13a) se deduce logic că şi subpoplaţia de celule stem va creşte exponenţial.Acest fenomen se întâmplă în toate fazele tumorigenezei(32)Prin definiţie CSC se refac.

Se sugerează că CSC ar iniţia şi conduce creşterea tumorală în contrast cu alte celulele non tumorigene.

Astfel :Prima teorie:Cancerul ia naştere prin perturbarea procesului de auto-refacere a celulelor stem tisulare sau a celulelor progenitoare.

Adoua teorie: CSC au capacitate tumorigenă şi conduc creşterea tumorală.

Atât celulele stem cât şi CSC sunt rezistente la tratamentele actuale,ce duc la eşec terapeutic.Tratamentele actuale ţintesc numai celulele tumorale diferenţiate,dar nu ţintesc celulele CSC relativ dormante.

Singura cale de tratament eficace este ţintirea acestor CSC(32)

A treia teorie susţine că s-ar datora procesului de diferenţiere.

A patra teorie susţine conceptul de ierarchie tumorală.Tumora ar fi o formaţiune cu structură ierarchică,cu celule mutante,care pot varia în funcţie de specificul mediului tisular.la un anumit specific celulele apar ca CSC,celelalte celule adaptându-se pe parcurs(29).

NIŞA

CSC par să beneficieze de ţesutul înconjurător(nişa) putând să-şi păstrez abilitatea de auto refacere, dar pot da naştere şi la alte progenituri,mai diferenţiate, în timp ce ele rămân nediferenţiate(28). Nişa apără celulele de insultele geno-toxice şi contribuie la creşterea rezistenţei. Micro-ţesutul în conjurător are rol în propagarea în progresia tumorii primare concentrându-se asupra dediferenţierii celulelor non-CSC. Prin nişă se introduce tranziţia epitelial mezenchimală(TEM),care în final este implicată în formarea nişei pre-metastatice, cu rol în formarea metastazelor(28).Există conexiune între TEM, CSC şi invazia celulelor tumorale(28).

Metastazele sunt de regulă în os,ficat creier, plămân.Acest lucru a dus la ipoteza”Seed and Soil”.În concordanţă cu acest lucru microţesutul local pare să fie mai receptive pentru primirea celulelor tumorale diseminate faţă de alte organe.Metastazele nu se fac la întâmplare,iar celulele diseminate se duc acolo unde găsesc un mediu ospitalier

pentru a iniţia o nouă tumoră.Se pare că şi tumora primară este implicată în adaptarea acestor nişe pre-metastatice necesare celulei tumorale,care urmează să sosească,secretând factori sistemici şi direcţionând celulele derivate din măduva osoasă sau macrofage către aceste zone receptoare.(56,57).

Celulele hematopoetice derivate din din măduva osoasă,care fiind şi VEGFR-1 pozitive se duc spre localizare în zonele pre-metastatice,formând cuiburi înainte de a ajunge celulele tumorale(56).Eradicarea acestor celule din năduva osoasă poate preveni formarea de cuiburi pre-metastatice, împiedecând metastazarea, myofibroblaştii, existenţa depozitelor de fibronectină, în aceste zone.Majoritatea lor se leagă de VLA-4,un receptor fibronectin,care este expresia de celule progenitoare hematopoetice.Toate facilitează acumularea acestor celule.

În concluzie nişa CSC este importantă în diferitele trepte ale cascadei tumorigene. În tumorile primare nişa CSC este un reglator important al calităţii de celula stem.Acest lucru se adevereşte prin faptul că pierderea acestor nişe duce la dispariţia CSC.

Nişa,(pe lângă faptul că menţine depozitele de CSC şi a tumorilor primare),joacă un rol în transformarea celulelor non-tumorigene în CSC prin procese legate de tranziţia epithelial mezenchimală, ce duc la invazie şi metastazare.

Câteva ipoteze de lucru pentru viitor:

Nu se ştie încă dacă nişa pre-metastatică este capabilă să instaleze un fenotip CSC în celulele diferenţiate şi deasemeni nu se ştie rolul micro-ţesutului în conjurător în creşterea tumorii ,a progresiei ei şi a metastazării.

Rolul Tranziţiei Epitelial Mezenchimale în promovarea fenotipului CSC

Micro-ţesutul înconjurător al CSC au rol în prezervareaşi protecţia compartimentului.Astfel myo-fibroblaştii sunt capabili de dediferenţierea celulelor tumorale,transformând celulele tumorale non.tumorigene din celule bine diferenţiate în celule slab diferenţiate,(prin reactivarea WNT), cu caracteristici ale CSC,care au un înalt potenţial tumorigen(58).

Astfel nişa CSC induce un fenotip CSC,,care duce la de-diferenţierea celulelor tumorale diferenţiate.

Celulele tumorale posedă un grad de plasticitate,care le permite să-şi schimbe fenotipul şi să capete diferite funcţii şi proprietăţi sub influenţa mediului înconjurător.

Tranziţia epitelial mezenchimală(TEM) şi Tranziţia mezenchimal epitelială(TME) sunt procese,care,reflectă plasticitatea celulelor tumorale.Aceste procese sunt caracteristice perioadei embrionare şi al carcinogenezei(59).

Celulele tumorale ,care suferă TEM, câştigă aspecte de CSC(60). TEM duce la diseminarea celulelor tumorale,cu capacităţi de auto-refacere,proliferare,ce duc la diseminarea şi desvoltarea metastazelor.

Faptul că TEM promovează prototipul CSC,face ca acest proces să fie controlat şi reglat. În promovarea fenotipului CSC mai intervin:

1)HIPOXIA(provenită din micro-ţesutul în conjurător) reglează plasticitatea celulară. Hipoxia promovează capacitatea de auto-refacere şi fenotipul stem-cell în cadrul populaţiei non-stem,crescând capacitatea de a forma sfere care reglează şi factori importanţi ai celulelor stem(OCT-4,NANONG,cMyc (59). Un alt mecanism al hipoxiei ce duce la capacitatea de a invada este acţiunea căi WNT,care la rândul ei,induce factorul de transcripţie SNAIL(61).Expresia proteinei SNAIL a fost detectată la interfaţa tumoră-stromă(62).

2)Pe lângă hipoxie mai intervin şi alţi factori din micro-ţesutul înconjurător ca TGf-beta,care stimulează proliferarea şi expansiunea CSC,ce duc mai departe la metastazare(63,64,65).

3)Abilitatea celulelor diferenţiate de a căpăta proprietăţi de celule stem se face şi cu ajutorul myofibroblaştilor.Aceste celule au importanţă în cadrul reţelei TEM-CSC.

CAPITOLUL III

CELULELE STEM CANCEROASE(CSC) şi CANCERUL PULMONAR

Regenerarea organelor la mamifere necesită un fond potenţial comun de celule stem sau progeniturile lor,dar rolul lor în regenerarea pulmonară nu este bine cunoscut(66).

Ipoteza curentă-foarte atractivă-sugerează că neoplasmul pulmonar are originea în celulele stem adulte,printrun proces de transformare malignă în diferite organe umane.

Aceste celule transformate se cunosc sub demumirea de celule stem canceroase(31).

Ţesutul pulmonar normal este compus dintr-o varietate de tipuri celulare(68):

-celulele bazale secretoare de mucus din trachee şi bronchii,

-celulele CLARA din brochiole,

-celulele alveolar-epiteliale tip I şi tip II

El este un organ extrem de complex,reînoindu-se condiţionat,care conţine anatomic şi funcţional populaţii stem distincte,care sunt localizate în zone distinct anatomice.

Aceste celule mature derivă-prin diferenţiere-din celulele pulmonare progenitoare.Acestea la rândul lor iau naştere din celule stem nediferenţiate şi multi potente(69),.Ca şi alte celule stem,celulele stem pulmonare menţin structura tisulară normală şi repară injuriile(70)).

Celulele bazale ,celulele CLARA şi pneumocitele alveolo-capilare tip II sunt celule candidate a fi celule stem sau progenitorii lor.Ele pot repara injuriile şi contribuie la refacera tisulară normală.

Kim et al au izolat o populaţie de celule stem care rezidă într-o nişă la nivelul joncţiunii ductului broncho-alveolar.(BASC) (71,72). Ele au fost identificate şi caracterizate ca celule CD34pozitive,Sca-1 pozitive şi CD45 PECAM negative şi exprimând CCSP(Clara cell secretion protein) şi proteina pro-surfactant protein C, care sunt markeri pentru celulele CLARA şi pentru celulele alveolar epitelial tip II.

BASC s-au dovedit că au o capacitate de auto-refacere şi s-au dovedit multipotente

(72).BASC s-au dovedit că au o rezistenţă în cazul injuriilor brochiolare şi alveolare şi au proliferat în timpul reînoirii epiteliului celular-in vivo-. BASC s-au expandat-în cultură-ca răspuns la oncogena Kras şi în precursorii tumorilor pulmonare-in vivo-.

Aceste date suportă ipoteza că BASC sunt o populaţie stem,care menţine celulele brochiolare CLARA şi celulele epitelial-alveolare din zona distală pulmonară şi că transformate pot fi celulele precursoare ale Adeno-carcinomului pulmoară.Ele pot deveni celule canceroase ca origină după inducere de către gena Kras din codonul 12(71).

Celulele BASC contribuiesc numai între 0-25% în completarea celulelor de tip alveolo-epitelial tip I şi tipII.Astfel regeneraea necesită o contribuţie esenţală a celulelor alveolar-epiteliale tip II..Există o ierarchie liniară pentru desăvârşirea refacerii pulmonare:BASC-AEC II-AEC I (66).

BASC şiAEC II au proprietăţi proliferative.în timp ce AEC I rămân celule diferenţiate.

AEC II au rolul important în expansiunea şi vindecarea compartimentului alveolar.Astfel celulele AEC II(sau o populaţieAEC II) au o funcţie de celule progenitoare reparatorie.

Celulel BASC nu derivă din celulele alveolar-epiteliale de tip II,dar încă nu se ştie care sunt precursorii celulelor BASC.

Celulele BASC sunt primele celule care cresc în număr,ele fiind o subpopulaţie intens proliferativă şi continuă să prolifereze pe o perioadă mai lungă,având un rol în refacerea pulmonară.

Celulele alveolar-epiteliale tip II sunt progenitoare ale celulelor alveolar-epiteliale

tip I. În procesul de refacere tisulară celulele alveolar-epiteliale tip II sunt factorul,care predomină.

Rolul cantitativ al participării celulelor BASC şi al celulelor alveola-epiteliale tip II este în curs de precizare.

Mai sunt necesare investigaţii pentru a lămuri dacă revenirea la numărul iniţial după sfârştul proliferării al celulelor BASC se face prin diferenţiere sau prin moartea celulei.

Nu este încă precizat dacă celulele BASC provin din celulele CLARA sau celulele alveolar-epiteliale tip II, sau au un precursor încă ne-identificat.

Celulele cu proprietăţi stem al celulelor CLARA contribuiesc mai mult la refacerea creşterii locale a bronhiolelor,decât la expansiunea distală a celulelor alveolar-epiteliale tip I.(66)

Legături cu Adenocarcinomul pulmonar

-Celulele canceroase cu fenotip de celule stem brochiolare sunt detectabile în Adeno-Carcinomul pulmonar(67).

-Gena OCT-4 a fost detectată în mai multe tumori solide(73).Celulele stem cu proprietăţi BASC exprimă prezenţa proteinei OCT-4 în Adeno-carcinomul pulmonar.

-expresia genei OCT-4 reglează auto-refacerea acestor celule,lucru ce induce un prognostic sever (67).

- Celulele alveolar-epiteliale tip II,celulele CLARA din brochiolele terminale şi celulle BASC sunt la orginea leziunii preneoplazice a Adeno-Carcinomului pulmonar-hiperplazia adenomatoasă-indusă de gena Kras(67,74).

-expresia Kras promovează transformarea celulelor stem broncho-alveolare,care în continuare dau naştere la Adeno-Carcinom,dupa tratamentul cu naftalen.Acest lucru sugerează că celulele BASC pot fi o ţintă în transformarea tumorii în cancer pulmonar(68,72).Dar din păcate,nu este o suprapunere între antigenul stem-cell la şoarece cu cel de la om.

Rolul celulelor canceroase CD133 pozitive

S-a reuşit izolarea şi caracterizarea populaţiei de celule canceroase CD133 pozitive(75) din cancerul pulmonar fără celule mici.Acestea sunt capabile să formeze sfere şi să acţioneze ca celule ce iniţiază tumora din cancerul fără celule mici. Pentru izolarea lor au folosit:

a)Flow citometria celulelor pozitive pentru markerii CD24,CD29,CD31,CD34,CD44, CD133,CD326.

b)au folosit testul HOECHST 33342 dyne exclusive pentru a identifica populaţia caracterizată prin prezenţa celulelor stem(side population).

În plămân s-au dus dovezi numai indirecte,despre existenţa CSC în ţesutul pulmonar.Celulele stem-like au fost identificate în plămînul de la şoarece a populaţiei capabilă să inducă transformarea malignă(72).Dar tumorile pulmonare umane arată o heterogenitate fenotipică,ce sugerează că ar putea fi originară dintr-o celulă multipotentă(71).

Ca şi alte celule stem,celulele stem pulmonare menţin structura tisulară normală şi repară injuriile(70).

Celulele stem pulmonare exprimă antigene tipice pentru celulele nediferenţiate,precum(CD34,BCRP-1(breast cancer resistance protein-1)(76,77).Autorii au identificat o populaţie rară de celule CD133pozitive ca o populaţie celulară tumorigenă a cancerului pulmonar.Un număr mic de celule canceroase pulmonare CD133 pozitive au fost capabile să reproducă tumori pe şoarecii immuno-compromişi în timp ce populaţia de celule CD133 negative nu au arătat acest lucru.Un număr nelimitat de celule CD133 pozitive au fost obţinute în ambele sub-tipuri de cancer pulmonar,folosind condiţiile de cultură selective,care au permis expansiunea lor ca sfere tumorale.Sferele cancerului pulmonar au dovedit că există un fenotip de celule nediferenţiate,care prezintă expresia CD133 pozitive şi lipsa de markeri celulari specifici liniei celulare.Aceste date sugerează că CP(cancer pulmonar) poate fi iniţiat şi propagat de celule stem-like nediferenţiate.

Celulele stem canceroase(CSC)-CD133 pozituve au abilitatea să genereze celule canceroase pulmonare diferenţiate în condiţii de cultură potrivite.Acest lucru este demonstrat prin faptul că achiziţionează markeri specifici liniei celulare şi pierd în acelaşi timp expresia CD133.

Aceste celule diferenţiate sunt similare fenotipic, cu majoritatea celulelor tumorale respective.Acest lucru indică existenţa unui model ierarhic pentru promovarea ţesutului cancerului pulmonar. Acest lucru se bazează pe faptul că avem o generare de multe celule progenitoare,dintr-un număr mic de celule nediferenţiate,care se auto-refac.

Asemănător cu celulele tumorigene de la alte tumori, celulele cancerului pulmonar CD133 pozitive au capacitatea de auto-refacere,de proliferare extensivă.Ele sunt capabile să crească ca celule nediferenţiate peste un an de zile, pastrând abilitatea de a reproduce tumora originală, după transplantul pe animale immuno-compromise.

Numărul de sfere canceroase pulmonare dotat cu capacitatea de auto-refacere oscilează între 5%-30%,măsurate prin metode clonogenice.

Deoarece expresia CD133pozitive este destul de omogenă,este probabil că celulele canceroase pulmonare CD133 pozitive cuprind două populaţii de celule stem-like cu fenotip similar,dar cu potenţial diferit:

- o populaţie de celule stem-like capabilă să se refacă şi

-a doua populaţie non-tumorigenă de celule progenitoare cu potenţial limitat de proliferare.

Poteţialul tumorigen al sferelor de cancer pulmonar se dovedeşte prin faptul că un număr mic de celule canceroase CD133 pozitive au fost capabile să reproducă-prin transplantare-tumora originală atât morfologic cât şi histochimic (68).

Autorii au identificat la şoareci 2 subtipuri de celule CLARA,care ar fi populaţia care repară plămânul şi sunt rezidente în corpii neuro-epiteliali şi la joncţiunea ductului broncho-alveolar.

Corpii neuro-epiteliali sunt insule care conţin amine şi peptide,care sunt eliberate în condiţii de hipoxie.

Celulele CLARA din corpii neuro-epiteliali, care supravieţuiesc pot să aprovizioneze atât populaţia neuro-endocrină cât şi celulele epiteliale.

Al doilea tip de celule CLARA supra-vieţuitoare este localizat la joncţiunea ductului broncho-alveolar şi par să joace rol în regenerarea componentelor epiteliale ale structurii broncho-alveolare.(78).

Aceste celule broncho-alveolare sunt capabile să se refacă şi să prezinte toate trăsăturile celulelor stem regionale din plămânul distal (79).

Celulele CD133 pozitive din cancerul uman şi celulele stem brocho-alveolare de la şoareci împărtăşesc aceiaşi extensie a expresiei markerilor celulelor stem: CD34, BCRP-1, OCT 4 şi au absente antigenele CD45 (79).

Autorii au observat la şoarece că rarele celule CD133 pozitive cresc considerabil după injuria cu naphtalen în concordanţă cu posibilitatea ca celulele CD133 pozitive să fie-la şoarece-exprimat de celulele stem brocho-alveolare.

În contrast, celulele stem broncho-alveolare şi celulele alveolar-epiteliale tip 1I au o expresie variabilă în sferele cancerului pulmonar,reflectând varietatea fenotipică a CSC la om.

În experiment, sferele din cancerul pulmonar conţin un procent semnificativ de celule stem-like, capabile să se reînoiască. Dar acest lucru este legat şi de linia celulară respectivă. Acest lucru se observă din similaritatea strictă între progeniturile lor şi subtipul tumoral.

În cancerul pulmonar este puţin probabil că totul derivă dintr-o unică celulă stem primitivă multipotentă, ci mai de grabă diferitele subtipuri de cancer pulmonar sunt menţinute de către celule imature aberante angajate în diferitele linii celulare. Ca dovadă,este faptul că în afară de expresia comună a CD133 pozitive,celulele pulmonare prezintă o variabilitate a ratei proliferării, a potenţialului de diferenţiere, de numărul de celule clonogenice, care se desvoltă în culturile pe termen lung.

Asupra rolului expresiei CD133 pozitive există şi lucrări recente(80),care aduc date mai punctuale asupra rolului expresiei CD133,dar inverse şi chiar contradictorii faţă de cele expuse mai sus:

-se presupune că tumorile conţin o populaţie mică(redusă numeric) de CSC care iniţiază creşterea tumorală şi promovează dispersia.Rezistenţa la tratamente permite tumorii să evadeze de la terapia convenţională.

-CD133 este un marker al CSC în unele cancere,  inclusiv plămânul.

-CD87 este asociat cu proprietăţi stem-like în cancerul pulmonar cu celule mici.

-subpopulaţiile CD133 pozitive şi CD87 negative,cât şi populaţiile CD133negative şi CD87 pozitive au arătat o rezistenţă crescută la tratamentele cu etoposid şi paclitaxel şi o abilitate de repopulare numai subpopulaţia CD133 negative şiCD87 negative(! !).

-populaţiile CD133 pozitive şi CD87 negative conţin mai multe celule în stadiul G0,decât celulele CD133 negative şi CD87 negative.

-în contrast populaţia CD133 negativă şiCD87 negativă au arătat un potenţial tumorigenic înalt.

În concluzie-după autori(80 ) Cd133 şi CD87 nu sunt markeri adecvaţi pentru CSC(!).Ei însă pot prezice rezistenţa la chimoterapie.

Alţi autori(81 ) considerăcă CD133 este un marker pentru cancerul pulmonar cu celule mici (pe liniile celulare H446). Celulele CD133 pozitive au caracteristici stem şi au o capacitate tumorigenă în cancerul pulmonar cu celule mici.

CELULELE TUMORALE CIRCULANTE 

Recent celulele tumorale circulante(CTC) au căpătat un interes reprezentând bio-markeri cu potenţial prognostic şi putând prezice metastazarea.

S-au găsit metode pentru depistarea lor:

-technologia immuno-magnetică constituită din nano-particule magnetice înfăşurate cu anticorpi anti-EpCAM. Reprezintă technica cea mai bună până în prezent pentru detectarea CTC aprobată de FDA. S-a folosit această technică, înainte de chimioterapie, în cancerele de sân, colon, prostată.Enumerarea lor a fost folosită pentru valoarea lor prognostică şi pentru urmărirea răspunsului la terapia cu citostatice(82).

Mai poate fi folosită în prognosticul stadiilor precoce pentru identificarea pacienţilor ce necesită terapie adjuvantă,pentru urmărirea apariţiei recidivelor.

Această technică mai poate fi folosită în caracterizarea genetică şi moleculară a CTC:

-numărul crescut de CTC pre-operator este corelat cu un prognostic sever (83),

-numărul de bază al CTC şi modificarea lui după un ciclu de chimoterapie reprezintă un factor independent de prognostic în cancerul pulmonar cu celule mici (87).

-creşterea număruli de CTC post-operator se corelează cu risc mare de recidivă (84).

-există o corelaţie între numarul CTC şi extensia bolii.(85)

-în cancerul pulmonar cu celule mici 86% din cazurile cu număr crescut de CTC au prognostic sever (86).

-în cazurile de cancer pulmoar fără celule mici, dacă numărul de celule este mai mare de cifra 5 este un semn de prognostic negativ şi-invers-descreşterea numărului de CTC după un ciclu de chimioterapie se corelează cu creşterea duratei supravieţuirii fără boală(disease free survival) şi a supravieţuiri globale,în comparaţie cu creşterea numărului de CTC (88).

În privinţa potenţialuli metastatic-s-a calculat pe animale-că aproximativ 2,5% din CTC dau naştere la micro-metastaze şi numai 0,01% dau macro-metastaze (89).

În legătură cu desvoltarea metastazelor conteză pe lângă profilul CSC şi modificarea fenotipului epitelial(tranziţia epitelial mezenchimală (TEM).

Tranziţia de la fenotipul epitelial la fenotipul mezenchimal se produce prin pierderea progresivă a markerilor specifici epiteliali(cyto-keratina şi EpCAM) şi creşterea expresiei Vimentin ca semn al fenotipului mezenchimal (82).

CTC din Cancerul Pulmonar se corelează cu prognosticul atât în cazurile precoce cât şi în cazurile tardive.

În concluzie CTC din cancerele pulmonare ne ajută la stratificare bolnavilor la diferite strategii terapeutice.

Determinarea numărului de CTC este o biopsie virtuală non-invazivă.

Terapeutic tratamentul anti-CTC previne metastazarea.

Viitoarele ţinte terapeutice vor fi celulele stem şi tranziţia epitelial mezenchimală.

Câteva păreri despre limitele tratamentelor actuale,

În practică s-a dovedit cât de dificil este să evaluezi gradul de vindecare al cancerului pulmonar,datorită marei heterogenităţi tumorale şi a micromediului înconjurător tumoral (49) Atât celulele stem, cât şi celulele stem canceroase sunt rezistente la tratamentele actuale, lucru ce duce la eşec terapeutic. Tratamentele actuale radio şi chimioterapia au un rol limitat deoarce ţintesc numai celulele tumorale diferenţiate şi nu ţintesc celulele stem canceroase (90,91,92,93). Terapiile curente nu ţintesc nici căile de semnalizare, care reglează auto-refacerea, deoarece sunt mutate sau dereglate epigenetic. Acestea sunt: SHH, NOTCH, PTEN, Bm-1, WNT, p53(94).

Rolul lui CD44. Există mai multe variante ale CD44v. Aceste isoforme ale CD44 sunt implicate în funcţiile celulare ale motilităţii şi proliferării(95).Ţintirea acestor variante par să fie o strategie promiţătoare de tratament . În experiment s-a observat că asocierea unui citostatic cito-toxic cu anticorpi direcţionaţi anti-CD44 plus radioterapie fracţionată au ameliorat controlul local(96).S-a făcut primul pas spre aplicarea clinică a markerilor de suprafaţă legaţi de celulele stem ca prezicători ai radio-sensibilităţii tumorale.

O altă problemă terapeutică s-a observat în cazurile de cancer pulmonar fără celule mici,care erau însoţite de mutaţii EGFR şi sub tratament cu inhibitori de tyrosine-kinase.

În urma tratamentului a generat o populaţie cu proprietăţi stem.Aceste celule canceroase cu proprietăţi stem sunt-intrinsec-celule rezistente la tratamentul cu citostatice. Ele erau prezente şi înainte de tratamentul cu inhibitori de tyrosine-kinase(ITK). Tratamentul cu inhibitori de tyrosine kinase selectează aceste celule,care se îmbogăţesc cu markeri CSC, ce duc la achiziţionarea rezistenţei.Ele prezintă un nivel crescut al expresiei

OCT3/4, NANOG, SOX2. Sunt chimio-rezistente, care se evidenţiază prin determinarea viabilităţii şi a formării de sfere.

În mod normal numai celulele stem normale şi progenitorii lor exprimă MET,lucru ce permite celulelor să crească pentru a genera noi ţesuturi în perioada embrionară şi mai târziu la refacerea tisulară.

Totuşi CSC preiau abilitatea celulelor stem normale şi exprimă MET,lucru ce duce la persistenţa cancerului şi la diseminarea în alte zone.

p53, p63, p73 reglează miARN şi inhibă tumorigeneza,tranziţia epitelial mezenchimală, proliferarea CSC şi metastazarea(97)(Stephanie Courtois M.Hayat).

Terapiile viitoare trebuie să ţintească numai celulele stem canceroase,nu şi celulele stem normale,sarcină viitoare importantă, dar dificil de realizat, pentru a găsi un medicament,care să ţintească numai celulele stem canceroase,fără a fi toxic pentru celulele stem normale(!!)

GLOSAR

CAPITOLUL I

-mRNA MCM-1(minichromosome maintenance-1).Este factor de transcripţie implicat în transcripţia specifică tipului celular.

-CD34. Este o glyco-proteină de suprafaţă, codificată de gena CD34 şi funcţionează ca factor de adeziune celulă-celulă. Mediază ataşamentul celulelor stem la matricea extra-celulară a măduvei osoase sau direct pe celulele stromale.

-CD33. Antigen clasic mieloid. Mediază adeziunea celulă-celulă. Mai acţionează ca receptor, care inhibă proliferarea celulelor stem normale şi a celulelor din leucemia mieloidă.

-ABCG2(ATP-binding cassette subfamily G member 2). Este denumită şi CDw338.Este o proteină asociată membranei,care are rol de a transporta diferite molecule prin membranele extra sau intracelulare.

-OCT-4(octamer –binding transcription factor 4). Este o proteină codificată de gena POU5F1. Este implicată în auto-refacerea celulelor stem embrionare.Este marker al celulelor nediferenţiate.Expresia ei este reglată foarte puternic,deoarece o expresie prea mare sau prea mică cauzează diferenţierea celulară.

-SOX2 (sex determing region Y)box 2.Este un factor de transmisie,care este esenţial pentru auto-refacerea sau a pluripotenţei celulelor stem nediferenţiate embrionare şi neurale. Ar induce pluri-potenţa.Rol promiţător în medicina reparativă.

-KLF 4(kruppel-like factor 4).este un indicator al capacităţii de celulă-stem şi chiar a celulelor stem mezenchimale.

-NANOG.Reglează moleculele implicate cu proprietăţi stem şi în căile de semnalizare a ciclului celular pentru a menţine pluri-potenţa Celulelor Stem Canceroase(CSC).Este un factor cheie de transcripţie în menţinerea pluri-potenţei celulelor stem embrionare. Subreglarea Nanog duce la reducerea pluripotenţei markerilor,în timp ce supra expresia Nanog duce la supra-reglarea lor.

-SHH(SONIC HEDGEHOG). Este una din cele trei proteine ale familiei căii de semnalizare Hedgehog. care la adult controlează diviziunea celulară şi este implicată în desvoltarea unor cancere.

-NOTCH. Este un sistem de semnalizare foarte bine conservat şi prezent în majoritatea organismelor multi-celulare.Promovează proliferarea celulară în timpul neuro-genezei.Este importantă în conexiunea celulă-celulă,care implică reglarea mecanismelor ce controlează procesele de diferenţiere celulară în perioada embrionară cât şi adultă. Calea Notch este dereglată în unele cancere.

-PTEN(phosphatase and tensin homolog deleted on chromosome ten).Este o genă tumor supresoare,care pare să controleze negativ calea phosphatydil-innositol 3 kinase pentru reglarea proliferării celulare şi a supravieţuirii celulei prin defosforilizarea phosphatydil inositol 3,4,5, triphosphat.

-WNT. Proteinele WNT joacă un rol important în desvoltaea embrionară ,diferenţierea celulară şi polaritatea celulei.

-EpCAM(epithelial cell adhesion molecule) este o proteină codificată de gena EpCAM(CD326).Este un antigen..Este exprimată în celulele stem nediferenţiate pluripotente.Este folosit ca ţintă pentru tratamentul imunitar în carcinoamel umane .

CAPITOLUL II

-CD133.(Prominin). Este o glyco-proteină transmembrană,care specific se localizează în protruziunile celulare.Este exprimată în celulele stem hematopoetice, în celulele progenitoare endoteliale şi în multe alte tipuri celulare.

Se consideră că celulele CD133 pozitive sunt o populaţie de celule canceroase,în număr mic, care se auto-refac,se diferenţiază şi care poate propaga tumora,când sunt injectate în şoarecii immuno-depresaţi. Este însă dificil de a izola o populaţie de celule stem canceroase Cd133 pozitive.

-CD44. este o moleculă de adeziune la suprafaţa celulară, implicată în inter-acţiunile celulă-celulă, în transportul celular, în transmisia de semnale de creştere.Multe celule canceroase, ca şi metastazele lor exprimă nivele înalte de CD44. Cd44 conferă un avantaj unor celule neoplazice şi poate fi folosită ca ţintă în terapia cancerului. Identificarea variantelor celulare CD44(şi nu în celulele normale) va duce la desvoltarea de reacţii anti-CD44,restrecţionând creşterea neoplazică.

-CASPASE 3.Proteina Caspase 3 este membră a familiei CASPASE(cysteine-aspartic acid protează). Este o cysteine-peptidază.Are rol central în mecanismul apoptozei.

-Sca-1. Este membră a familiei limfocit antigen 6. Este exprimată în celulele stem hematopoetice multi potente, este implicată şi în reglarea activării celulelor B şi T.

-CD 90(Thy-1).Este o glycophosphatidyl inositol proteină.Este o proteină de suprafaţă celulară,descoperită ca antigen thymocit.Thy-1 este un marker la o varietate de celule stem.Thy-1 mediază adeziunea leucocitelor şi a monocitelor la celulele endoteliale şi fibroblaşti. Are rol în fibroza pulmonară. Lovind Thy-1 la şoarece se produce o creştere a fibrozei în plămân. Este un marker important al plurii potenţei celulelor stem hematopoetice.Este şi marker pentru celulele stem mezemchimale.

-Beta-catenin este o proteină codificată de gena CTNNB 1.Este o subunitate a proteinei Cadherin..Activează ca un semnal transductor intra-celular.Este implicată în calea de semnalizare WNT. Gena care codifică Beta-catenin funcţionează ca o oncogenă.S-a observat o creştere a Beta-catenin în celulele bazale carcinomatoase.

-VEGFR-1(vascular endotelial growth factor-1) este o importantă proteină de semnalizare.

Implicată în vasculogeneză şi angiogeneză.Stimulează mitogeneza celulelor endotheliale şi migraţia celulară. creşte permeabilitatea micro-vasculară.

-VLA-4. Integrin alfa4 beta1(very late antigen-1).Este un dimer. VCAM-1(vascular cell adhesion molecule) care este localizată în celulele endoteliale, se leagă de integrin VLA-4,care normal este exprimată în membranele leucocitelor. VLA-4 integrin este un receptor de suprafaţă celulară, care este implicat în inter-acţiunea dintre celulele limfoide cu matricea extra celulara(ECM) şi celulele endoteliale.

-cMYC. Este o genă reglatorie,care codifică pentru un factor de transcripţie. Versiunea mutată a cMYC se observă în multe cancere. Este localizată pe chromosomul 8 şi reglează expresi a 15% de gene celulare.Pe lângă că este un factor de transcripţie clasic, ea mai reglează şi structura cromatinei prin reglarea acetilării histonelor.

-SNAIL. Este un factor de transcripţie exprimat în fibroblast şi în unele linii celulare tumoral epiteliale, cu absenţa expresiei E-CADHERINE. Inhibiţia lui duce la restaurarea expresiei E-CADHERINEI.

-TGF-BETA. Este o proteină ce controlează proliferarea, diferenţierea celulară. Este un tip de cytochină, care joacă un rol în cancer,în imunitate. TGF-BETA acţionează ca un factor anti-proliferativ în celulele epiteliale normale şi în stadiile primare ale oncogenezei. Ea stopează ciclul celular în faza G1 şi opreşte proliferarea, diferenţierea şi apoptoza. În schimb, ca urmare a mutaţiilor,face cancerul mai invaziv. 

 

-CLASIFICAREA CELULELOR STEM.

Celulele stem sunt clasificate în funcţie de plasticitatea şi capacitatea lor de desvoltare:

-celulele stem totipotente. Au potenţialul de a genera toate celulele şi toate ţesuturile.

-celulele stem pluripotente. Acestea pot da naştere mai multor categorii de celule şi ţesuturi,dar nu pot da naştere unui organism întreg.

-celulele stem unipotente. Sunt celule ce dau naştere unui singur tip de celulă dintrun

ţesut.

CAPITOLUL III CELULELE STEM CANCEROASE SI CANCERUL PULMONAR

-BASC(bronchioalveolar stem cells).Sunt localizate la joncţiunea ductului brochioalveolar.Sunt rezistente la agresiuni,au capacitate de auto-refacere şi proliferare. Sunt celule stem multipotente. Menţin celulele bronchio-alveolare CLARA şi celulele epitelial alveolare din plămânul distal.Au fost identificate şi caracterizate ca celule CD34 pozitive, Sca-1pozitive şi CD45-PECAM negative şi exprimă CCSP(Clara cell secretion protein) şi proteina pro-surfactant protein C,care sunt markeri ai celulelor CLARA şi alveolar-epiteliale tip II. Se desvoltă sub acţiunea oncogenei Kras.

-PECAM-1 (platelet endothelial cell adhesion molecule-1) sau CD34.Este codificată de gena PECAM localizată la chromosomul 17. Este o moleculă de adeziune a trombocitelor şi a celulelor endoteliale. Face parte dintr-o super- familie de immuno-globuline .Este implicată în migraţia celulelor, în angiogeneză, în activarea integrinelor.

-CCSP. Celulele CLARA protejează epiteliul brochiolar.Face acest lucru prin secreţia de produşi,care includ CCSP şi o soluţie similară componentei surfactantului pulmonar.CCSP are şi rol anti-inflamator şi intervine în funcţiile immuno-modelatoare în plămîn. CCSP este secretată de celulele epiteliale non-ciliate.

-CD24(signal transducer 24).Este o proteină codificată de gena CD 24.Este o moleculă de adeziune.Este exprimată la majoritatea limfocitelo B.

-CD29 este o moleculă de adeziune celulară(AKA integrin beta-1).

-CD45.este un antigen comun leucocitar.Este o proteină transmdembrană tip I.Este prezentă în celulele hematopoetice,cu excepţia hematiilor.

-CD87 Este un receptor activator al urokinasei tip plasminogen.Este prezent în cancerul pulmonar cu celule mici.

-CD326(EpCAM). Este o moleculă de adeziune. Este exprimată în celulele epiteliale şi în unele tumori. Este folosită ca ţintă a medicamentelor anti-tumorale. Este exprimată în celulele pluri-potente nediferenţiate.

-Cyto-keratina. Este o proteină, care conţine keratină şi care se găseşte în cyto-scheletonul intra-citoplasmic al ţesutului epitelial.

-VIMENTIN.Este o proteină care este exprimată în celulele mezenchimale.Este un marker al celulelor derivate din mezenchim şi al celulelor ce suferă tranziţia epitelial-mezenchimală, atât în perioada normală,cât şi în progresia tumorii.

-p53,p63,p73 sunt o familie de gene tumor-supresoare.

BIBLIOGRAFIE

Capitolul I

1)a,b,c. Alberts;Johnson Alexander Lewis Julian

Molecular biology of the cell.2002.ed4. Garland Science,New-York&London.

2) Maria M.HU, Aluw Nq, Stephen Lam et al.

Side population in human lung cancer lines and tumor is enriched with stem-like Cancer Cells.

Cancer Research 2007;67/10:4827-37.

3) Bruce B. Bauman; Max S. Nicha

Cancer stem cells:a step toward the cure.

J. of Oncology 2008;26/7:2795-2799

4)Molovski A.V, Pardal R, Morisson S,J.

Diverse mechanism regulate stem-self-renewal.

CURR.OPIN.Cell,Biology 2004;16:700-707

5) Boman B.M, Field J.Z, Wicham et al

Symetric division of cancer stem cells;a key mechanism in tumor growth that should be target in future therapeut. approaches.

Clin. Pharmacol. Ther.

2007;81;893-898

6) Boman B.M, Fields J.Z,Cavanaugh K,L et al.

How disregulated colonic crypt dinamics cause stem cell overpopulation and initiate colon cancer

Cancer Research 2008;68:3304-3313

7) Stem Cell Markers. Mini reviews

2003;1(1) R&D system

8) Takedo J,Seino S,Bell G et al

Human OCT3 gene family. DNA sequences, alternative splicing,gene organisation and expression at low level in adult tissues.

Nucleic Acid Res.1992;20/7;4613-4620

9) Hochewilinger K, Yamada Y, Beard C, Jaenisch R.

Ectopic expression of OCT-4 blocks progenitor –cells differentiation and cause dysplasia in epithelial tissues

CELL 2005;121/3:465-477

10) Zaehres H, Lensch M.W,Daherown l.

High efficiency RNA interference in human embryonic stem cells

Stem Cells 2005;23/3:299-305

11) Reya T.Morisson S.J, Clark M,F.

Stem cells,cancer and cancer stem cells

Nature 2001;414:105-111

12) Wikipedia Cancer stem cell

13) Haupt Y,Bath M,Harris AW, Adam J.V,

Bm-1 induces lymphom and collaboration with Myc in tumorigenis

Oncogene 1993;8:3161-3164

14) Park I.K, Kian D, Kiel M et al.

Bm-1 is required for maintenance of adult self-renewing haematopoetic stem cells.

Nature 2003;423(6937):302-305

15) Bontu G,Jackson K.W, mcNicholas E et al.

Role of NOTCH signaling in cell-fate determination of mammary stem progenitor cells

Breast Cancer Research 2004-BCR 6(6);R605-R615

16) Devart A, Beaulieu N, Jolicouer et al.

Involvement of NOTCH in the development of mouse mammary tumors

ONCOGENE 1999;18(44):5973-5981)

17) Zhou b.P, Hung M C

WNT-1, Hedgehog and Snail: system pathway that control GSK-beta and TRCP in the regulation of metastases.

Cell Cycle(Georgetown Tex.) 2005;4(6)/:772-776

18) Alikmets R,Gerard A,Hutchinson A: ABCG2

Characterisation of human ABC superfamily:solution and mapping of 21 new genes using the expressed sequences tag database.

Human Mol Genet 1997;5(100:1649-1655

Capitolul II

19)Bonnet D, Dick J,

Human acute myeloid leukemia is organized as a hierarchy that originates from a primitive haematopoetic cell

Nat Med 1997:3:730-737

20)Al-HAJJ M, Wicha M S, Benito Hernandez A et al.

Prospective identification of tumorigenic breast cancer cells

Proc Natl.Acad. Sci USA 2003;100:3983-

21) Galli R, Binda E,Orfanelli U et al.

Isolation and characterisation of tumorigenic stem-like neural precursors from human glioblastoma.

Cancer Research 2004;64:7011-7021

22) Patrawala l, Calhoun T, Schneider- Broussard R et al

Highly purified CD44+ prostata cancer cells from xenografts human tumor are enriched in tumorigenic and metastatic progenitor cells

Oncogene 2006;25:1696-

23) Li E, Heidt D.G, Dalerba P et al.

Identification of pancreatic cancer stem cells

Cancer Research 2007;67:1030-1037

24) Rici-Vitiani L,Lombardi D.G, Pilozzi E et al.

Identification and expression of human colon cancer-iniating cells

Nature 2006;445:111-115

25) Kim C.F, Jackson E.L, Woolfensen A.E, et al.

Identification of broncho-alveolar stem cells in normal lung and lung cancer

CELL 2005;121:823-

26) A. Eramo, F. Loti, G. Sette

Identification and expansion of the tumorigenic lung cancer stem cell population

Cell Death and Differentiation 2008;15:504-515

27) R.D. Nolen-Walston, C.F. Kim, M.R. Mazan

Cellular kinetics and modeling of bronchio-alveolar stem cell response during regeneration.

Lung cellular and molecular Physiology 2008;294(6): L1158-L1165

28) Tijana Borovski,Felipe de Sousa, E. Melo,Jan Paul Medena

Cancer stem cell niche.the place to be

Cancer Research 2011;71:634-639

29) Michael F. Clark, John F. Dick, Peter H. Dirks

Cancer stem cells.Perspectives of current status and future directions.AACR WORKSHOP on cancer stem cells

Cancer Rsearch 2006;166:9339-9344

30)Xueyan Zhang, Baho Han, Jinsu Hang

Prognostic signifiance of OCT-4 expression in adenocarcinoma of the lung

Japanese Journal of Clinical Oncology 2010;40(11);961-966

31)Reya T, Morrison S.J, Clark M.T

Stem cells cancer and cancer stem cells

Nature 2001;414:105-111

32) Bruce B Boman, Max S. Wicha

Cancer stem cells; a step toward the cure

J. of Clinical Onclogy 2008;26(17):2795-2799

33) Jim L, Hope K.J, Zhai K et al

Targeting of CD44 eradicates human acute myeloid leukemia stem cells

Nat Med 2006;12:1167-1174

34) Molovski A.V. Pardal R, Morrison S.J. Diverse mechanisms regulate stem cell self-renewal CURR. Opin Cell Biol 2004;16:700-707 

35) Boman B.M, Wicha M, Field J Z et al

Symetric divisions of cancer stem cells. A key mechanism in tumor growth that should be targeted in future therapeutic approaches

Clin Pharmacol. Ther..2007;81:893-898 

36) Yu-Chin,Han Su Hsu, Yi-Wei Chen et al OCT-4 expression maintained cancer stem-like properties in lung cancer-derived CD133positive cells. Plus-One 2008;3(7):22637- 

37) Boman B.M, Fields J.Z, Cavanaugh K.L et al

How dis-regulated colonic crypt dinamics cause stem cell overpopulation and initiate colon cancer

CancerResearch 2008;68:3304-3313

38) Mechthild Krause , Ala Yaromina,Wolfdoc Eicheler et al

Cancer stem cells: targets and potential Biomarkers for Radiotherapy

Clinical Cancer Research 2011;;17(23): 7224-7229

39. Baumann M, Krause M, Hill R. Exploring the role of cancer stem cells in radio-resistance NAT. REV CANCER 2008;8:545-554

40. Hill R.P. Milas The proportion of stem cells in murine tumors. Int. J. Radiat. Oncol. Biol.Physic 1989;16:513-518 

41. Sanicov A. Y, Gladich J, Moldenhauer G et al Cd133 is indicative for a resistance phenotype but does not repesent a prognostic marker for survival of non small cell lung cancer patients Int. J. Cancer 2010;126(4):950-958

42)Bao S, WK, McLEndon R.E et al. Glioma stem cells promote radio-resistance by preferential activation of the DNA damage response. Nature 2006;444:756-760

43)Milas l,Yamaha S,Hunter N et al

Changes in TCD50 as a measure of clonigen doubling time in iradiated and non-iradiated tumors

Int. J. Radiol. Oncol. Biophysic 1991;21;1195-1202

44)Yaromina A, Thames M.D,Eicheler W. Radiobiological hypoxia, histological parameters of the tumor microenviroment and local tumor control after fractionated irradiation. Radio.Therapy.ONCOLOGY 2010;96:116-123

45)Doerr W,. Three A’s of repopulation during fractionated irradiation of squmous epithelial: asymmetry loss, acceleration of stem-cell division and abortive divisions.

Int J. of. Radiat. Biol. 1997;72:635-643

46)Overgaard J, Eriksen J.G, Wordsmark M et al

Plasma osteopontin, hypoxia and response to the hypoxia sensiter nimorazole in radio-therapy of head and neck cancer: results from DAHANCM 5 randomised

double-blind placebo controlled trial.

Lancet Oncology 2005;6:757-764

47)Thornwarth D, Alber M

Implementation of hypoxc imaging into treatment planning and delivery

Radiotherapy Oncology 2010;97:172-175

48)Overgaard J, Hansen H.S, Overgaard A et al.

A randomised double-blind phase III study of nimorasole as a hypoxic radio-sensiter of primary radio-therapy in supra-glottic larinx and pharinx carcinoma. Result of the DANISH HEAD AND NECK STUDY(DAHANCA). Protocol 5-85

Radio-therapy Oncology 1998;46:135-146

49)de Jong M.C, Pramana J, van der Wal J.F et al.

CD44 expression predicts local recurrence after radio-therapy in larinx cancer

Clin. Cancer Research 2010;16:5329-5358

50) Bauman M, Krause M,

CD44 a cancer stem cell-related biomarker with prediction potential for radiotherapy

Clinical Cancer Research 2010;16:5091-5093

51) Baumann M,Krause M, Thames N et al

Cancer stem cells and radiotherapy

Int. J. Radiat. Biol. 2009;85:391-401

52. Dubben H.H, Thames H.D, Beck-Bornholdt H.P

Tumor volume: a basic and specific response predictor in radio-therapy

Radiotherapy Oncol. 1998;47:167-174

53. Chen Y.C, Hisu H.S, Chen Y Oct-4 expression maintained cancer stem-like properties in lung cancer-derived CD133 positive cells

Plos One 2008;3(7): e 2637- 

54. Pierce G.B, Nakane P.K, Martinez-Hernandez A et al

Ultrastructural comparison of differentiation of stem cells of murine adenocarcinomas of colon and breast with their normale counterparts

J.Natl.Can. Inst 1977;5:1329-`345

55) Brabletz ,Jung A, Spademas S et al

Migrating cancer stem cells.an integrated concept of malignant tumor progression.

Nat.Rev. Can. 2005;5;744-748

56)Kaplan R.W, Riba R.D,Zacharoulis S et al

VEGFR-1 positive haematopoetic bone-marow progenitors initiate pre-metastatic

niche

NATURE 2005;438:820-827

57) Hiratsuka S,Watanabe A,Aburatani H et al

Tumour-mediated upregulation of chemo-attractants and recruitmentn of myeloid cells predetermines metastasis

Nat. Cell Biol. 2006;8:1365-1375

58. Vemeulen L, de Sousa E, Melo F. WTN activity defines colon cancer stem cells and is regulated by the micro-environment. Nat. Cell. Biool. 2010;12;468-476
    
    
    59. Yang J, Weinberg R,A. Epithelial-Mesenchimal Transition at the croosroads of development and tumour metastasis. DEV. CELL 2008;14;819-829
    
    
    60. Mani S.A, Guo W,Lian Mu et all The epithelial-mesenchimal transition generates cells with properties of stem-cells. CELL 2008;133:704-715
    
    
    61. Cannito S, Novo E, Compagnone et al.Redox mechanisms switch on hypoxic dependent Epithelial-Mesenchimal Transition in cancer cells Carcinogenesis 2008;29:2267-2278 
    
    
    62. Franci C, Takkunen M, Dave N et al. Expression of SNAIl protein in tumor-stroma inter-face. ONCOGENE 2006;255134-5144 
    
    
    63. Hedleston J.M, Li Z,Z, Mc Lenon RE. et al. The hypoxic micro-environment maintaine glio-blastoma stem cells and promotes reprogramming toward a cancer stem cell phenotype. CELL CYCLE 2009;8:3274-3284 
    
    
    64. Blazek E.R, Foutch J.L, Maki G. Davi medullo-blastoma cells that express Cd133 positive are radio-resistant, relative to CD133 negative cells and the CD133 positive sector is enlarged by hypoxia Int. J. Radiat.Oncol. Biophys. 2007;67;1-5. 
    
    
    65. Das B, Tsuchida R, Malki G et al. Hypoxia enchances tumor stemness by increaseing the invasive and tumorigenic SIDe-POPULATI0N fraction. Stem Cells 2008;26:1818-1830

Capitolul III

66. R.D. Nolen-Walston, C.F. Kim, M.R. Kazan. Cellular kinetics and modeling of bronchioalveolar stem cell response during lung regeneration. Lung cellular and molecular physiology 2008;294(6):L1158-L1165. 

67. Xue Yan Zhang, Baohui Han, Jinsu Huang et al. Prognostic signifiance of OCT-4 expression in Adenocarcinomas of the lung. Japanese Journal of Clinical Oncology 2010;40(10):961-966 

68. A. Eramo, F. Lotti, G. Sette. Identification and expansion of the tumorigenic lung cancer stem cell population. Cell death and differentiation 2008;15:504-514. 

69. OTTO W.R.Lung epithelial cells

J. Pathol.2002;197:527-535

70) Gian Greco, Groot K.R, Janes S.M

Lung cancer and lung stem cells: strange bedfellows

Am. J. Respir. Crit.Care. Med. 2006:175:547-553

71)Berns A.

Stem cells for lung cancer

CELL 2005;121(6):811-813

72. Kim C. E, Jalson E.L, Wolfenden A.E, et al

Identification of brochioalveolar stem cell in normal lung and lung cancer

CELL 2005; 121(6):823-835. 

73. Mimeault M, Hauke R, Mehta P.P, et al. Recent advances in cancer stem/progenitor cell research: therapeutic implications for overcoming resistance to the most agressive cancer.

J. Cell. Mol. Med. 2007;11;981-1011

74) Xia Xu, Jason R. Rock,Yun Lu et al

Evidence for type II cells for Kras-induced distal lung carcinoma.

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2012;109(13);4910-4915

75. Tirino V, Camerlingo R,Franco R et al. The role of CD133 in identification and characterisation of tumor-iniating cells in non small cell lung cancer.

Eur. J. Cardiothorac. Surgery 2009;36(3):446-453. 

76. Summer R, Kotton D. N, Sun X et al. Side population cells and BCRP-1 expression in lung.

Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiol. 2003;285:L97-L104. 

77.Summer R, Kotton D. N, Sun X et al. Translational physiologyy:origin and phenotype of lung side population cells

Am. J. Physiol. Lung Cell Mol. Physiology 2004;287:L477-L483. 

78.Gian Greco A, Reynolds S.D, Stripp B. R. Terminal bronchioles harbor a unique airway stem cell population that localizes to the brochoalveolar duct jonction

Am. J. of Path. 2002;161:173-182. 

79.Ling T. Y, Kuo M. D, Li CL et al. Identification of pulmonary OCT-4+ stem/progenitor cells and demonstration of their susceptibility to SARS corona virus(SARS-Cov)infection in vitro

Proc. Natl. Acad. Sci. USA 2006;103: 9530-9535. 

80. Kubo T, Takigawa N, Osawa M et al. Subpopulation of samll cell lung cance cells expressing CD133 si CD89 show resistance to chemtherapy.

Cancer Science 2013;104(1) :78-84). 

81. Cui F, Wang J, Chen D, Chen T,J. CD133 is a temporary marker of cancer stem cells in small cell lung cancer,but not in non small cell lung cancer

ONCOL. REP.2011;25(3):701-708. 

82.Renato Franco, Monica Cantile, Federico Zilo Marina. Circulating tumor cells as emerging biomarkers in lung cancer.

J. Thorac. Diseases 2012;4/5:438-439

83) Hofman V, Bonnetaud, Ilie M, I et al.

Preoperative circulating cells detection using the isolation by size of epithelial tumor cell method for patients with lung cancer.

Clinical Cancer Rsearch 2011;17:827-833. 

84. Rolle R, Gunzel R, Pachmann U. Increase in bnumber of circulating disseminated epithelial cells after surgery for non small cell lung cancer monitored by MAINTRAL(R) is a predictor for relapse: a preliminary report. World J. Surgery Oncol. 2005;3:18-. 
85.  Tanaka F,Yoneda K, Konado N, et al. Circulating tumor cell as a diagnostic marker in primary lung cancer. Clinical Cancer Research 2009;15:6980-6986
86. HOU J. M, Greystoke A, Lancashire L, et al. Evaluation of circulating tumor cells and serological cell death biomarkers in small cell lung cancer patients using chemotherapy. Am. J. Pathol. 2009;175:808-816
87. Hou J.M, Krebs M.G, Lancashire L, et al. Clinical signifiance and molecular chaatracteristcs of circulating tumor cells and circulating micro-emboli in patients with small cell lung cancer. J. of Clin. Oncology 2012;30:525-532

88) Krebs M. G, Hou J.M, Sloane R, et al.

Analysis of circulating tumor cells in patients with non small cell lung cancer using epithelial marker-dependent and-independent approaches.

J. Thorac Oncol. 2012;7:306-3015

89) O’Flaherty J. D, Gray S, Richard D, et al.

Circulating tumor cells, their role in metastasis and their clinical uttility in lung cancer.

Lung Cancer 2012;76:19-25

90. Pardal R, Clarke M.F, Morisson S. J. Applying the principles of stem –cell biology by cancer. Natl. Res. Cancer 2003;3:895-902.

91. Boman B.M, Fields J.Z, Cavanaugh K.L, et al. How disregulated colonic crypt dynamics cause stem cell overpopulation and initiaded colon cancer.

Cancer Research 2008;68:3304-3313

92. Ailles L,E, Gerchard B, Kawagoe H et al. Growth caracteristic of acut myelogenous leukemia

Blood 1999;94:1761-1772.

93. Fialkov P.J, Singer J.W. Chronic leukemias in de BVITA Jr, Hellman S,Rosenberg S(eds)

Cancer –Principle&Practice of oncology

Philadelphia P.A, Lippincot J.B 19894)

94) Fan X,Eberhart C.G

Medulloblastoma stem cells

J. of Clinical Oncology 2008;26:2821-282

95) Ponta H, Sleeman J, Dali P et al

CD44 isoforms in metastatic cancer.

Invasion Metastasis 1994-1995;14:82-86

96. Gurther K, Hessel F, Eicheler W et al. Combined treatment of the immunoconjugate bivatuzumab mertansine and fractionated irradiation improve local tumor control –in vivo.

Radiotherapy- Oncology in press

                                                 Rezumate bibliografice

                                                       Cancer  Stem Cells   

DEFINIŢIE(WIKIPEDIA). Celulele stem sunt celule bilogic nediferenţiate,dare pot să se diferenţieze în celue specializate şi care se pot divide prin mitoză pentru a produce alte celule stem.

Deosebim 2 feluri de celule stem, embrionare,care sunt izolate în massa blastocytelor şi celule stem adulte,care se găsesc în diferite ţesuturi. În organismele adulte celulele stem şi celulele pogenitoare

repară ţesuturile.

PROPIETĂŢI   Celulee stem prezintă 2 propietăţi:

-Autorefacerea adică abilitatea de a trece prin numeroase cicluri de diviziune, în timp ce îşi menţin nediferenţierea.

Auto-refacerea se face obligatoriu prin replicare asimetrică, adică într-o celulă identică cu celula stem originală şi într-o altă fiică care este diferenţiată sau prin diferenţiere stocastică în care o celulă stem produce 2 fiice diferenţiate,iar o altă celulă stem suferă mitoză,carla rîndul ei produce 2 celule stem identice cu originalul

-Potenţa. Capacitatea de a se diferenţia în diferite tipuri de celule specializate. Funcţia sa este reglată pri mecanisme feed-back. Pentru a fi abile să să dea naştere la celule mature sunt fie TOTIPOTENTE sau Pluripotente. Acestea sunt celulele stem care construesc organismul viabil(4).

Aceste celule produse –prin primele diviziuni- sunt totipotente(5).

Celulele stem PLURIPOTENTE sunt descendente ale celulelor TOTIPOTENTE şi care se pot diferenţia în aproape toate celulele(4).

Celulele stem MULTIPOTENTE se pot diferenţia întrun număr de tipuri de celule, din care unele  sunt strâns legate cu funcţia celulei(4).

Celulele stem OLIGOPOTENTE pot să se diferenţieze numai în câteva tipuri de celukle ca spre exemplu celulele stem limfoide sau myeloide(4).

Celulele stem UNIPOTENTE pot produce numai un tip de celulă,dar nu are capacitatea de a se reînoi, adică sunt celulePROGENITOARE.

Majoritatea celulelor stem adulte se referă la ţesutul de origină(celulele stem limfoide,celulele stem mezenchimale)

1)      Vera Levina, Adele Frangoci,Tingting Wang et al

Elimination of human lung cancer stem cells through targeting of the stem factor-c-KIT autocrine signaling loop

Cancer Research 2010;7091):338-446

REZUMAT

Celulele stem canceroase(CSC) par a fi responsabile cu iniţierea tumorii şi regenerarea ei după chimioterapie.S-a arătat că chimioterapia liniilor celulare poate selecţiona CSC foarte tumorigene şi metastatice.

Cele mai maligne CSC pulmonare sunt asociate cu o reţea eficientă de cytokine. Autorii au evidenţiat în lucrare că blocarea semnalizării SCF-c-KIT(stem cell factor –c-KIT) este sufucientă pentru a inhiba proliferarea CSC şi supravieţuirea promovată de chimoterapie.

CSC-în contrast cu alte celule tumorale-exprimă receptori c-KIT şi produc SCF.

Proliferarea CSC a fost inhibată de anticorpi,care neutralizează SCF, sau cu ajutorul IMATINIB(GLEEVEL), care este un inhibitor al c-KIT.

Deşi Cisplatin elimină majoritatea celulelor tumorale,ele nu elimină CSC. ÎN schimb însă IMATINIB sau anticorpi anti SCF,distrug CSC.

Semnificativ însă combinarea Cisplatin cu Imatinib sau anticorpi anti SCF previn creşterea ambelor subpopulaţii. celulare.

Datele lor evidenţiază rolul important al axei SCF-c-KIT în refacerea şi proliferarea  CSC. Aceste date sugerează că blocarea semnalizării SCF-c-KIT poate ameliora eficacitatea anti-tumorală a chimioterapiei NSCLC uman.

INTRODUCERE.

A) CSC sunt o populaţie rară de celule nediferenţiate,care sunt resposabile pentru iniţierea tumorală, menţineea şi diseminarea tumorii.(1-3).

Ele sunt chimirezistent şi au abilitatea de a se autoreface şi că generează progenituri de celule diferenţiate în diferite  boli maligne.(1,4,10).

CSC sunt crescute i vitro ca sfere tumorale. Nu s-a găsit unmarker universal al CSC, dar multe tumori CSC prezintă CD133(5,7,9,10).

Autorii au evidenţiat în CSC umane pulmonare expresia receptor c-KIT, markeri embrionari(SSEA-3, TRA-1-81, OCT4 şi nuclear betacatenine) şi nivele scăzute de cytokeratine 8/18(CK8/18)-referinăţ 10.

B)Autorii au arătat că tratarea celulelor tumorale cu chimioterapie duce la îmbogăţirea selectivă a supravieţuirii CSC.Mai mult, medicamentele previn diferenţierea CSC şi menţin proliferarea celulelor chimiorezistente.  Autorii au presupus că propietăţile foarte tumorigene şi metastatice se bazează pe reţeaua lr avansată de cytokine.

Ei au evidenţiat:

   o suprareglare a nivelului  factorilor angiogenici  umani., o creştere a factorilor de creştere(VEGF, bFGF(basic fibroblast growth factor), interleukin 6, inteleukin 8, HGF, PDGF

(platelet derived growth factor), G-CSF(granulocyte colony stimulating factor)-şi-VEGF receptor2, FGF receptor2 şi CXCR1,CXCR2 şi CXCR4 receptor.. Aceşti receptori au fost găsiţi în tumorile pulmonare derivate din CSC.

Autorii au mai arătat că tratamentul medicamentos stimulează o producţie variată de cytokine,chemokine,factori angiogenici şi factori de creştere.

Prin blocarea,  unuia sau mai multor factori cu anticorpi neutralizanţi, se poate creşte sensibilitatea celulei tumorale în tratamentul chimioterapic(15).

C)    c-KIT uman,care funcţionează ca un receptor SCF, este de fapt un receptor transmembrană

la o proteină tyrrosine-kinaze în domeniul extracellular de fixare a ligandului. Este un segment transmembrană şi un domeniu citoplasmic de kinase.

Stimularea c-KIT de către SCF duce la dimerizare,autofosforilare şi în consecinţă duce la activarea proteinelr efectoare din aval(downstream). Acestea include PI3K/AKT(phosphinositide 3 kinase), phospholipaza C, Gamma 1 (PLCG1), STAT(signal transducer and activator of transcription) şi căile RAS(mitogen-activated protein-kinase(16-18).

SCF este o cytokină majoră pentru autorefacere,proliferare şi diferenţiere a numeroase cellule stem primordiale,embrionare, adult hematopoetice şi neurale(19,20).

D)    Datele accumulate indică că SCF este un factor mitogenic şi angiogenic implicat în carcinogeneză. Legătura SCF cu c-KIT duce la activarea activităţii tyrosine-kinazelor intrinseci şi promovează creşterea tumorală(21-23).

SCF +c-KIT sunt supra-exprimate  în unele tumori maligne printer care şi Cancerul pulmonary cu cellule mici(SCLC),  leukemia mieloidă şi glioame816,18).

Pacienţii cu cancer sau metastazaţi cu supraexpresia c-KITîn tumorile respective a un prognostic

sever,o rată scăzută de supravieţuire şi sunt rezistent la chimioterapie(25).

E)     Autorii au pus ipoteza că blocând semnalizarea SCF-c-KIT ar duce la interferenţă cu roliferarea sau supravieţuirea

CSC Kit pozitive cu supravieţuire să şi chimiorezistent sunt un obstacol principal pentru succesul chimioterpiei82).

Inhibitorii sau chiar eliminmarea CSCprin dis-ruperea SCF-c-KIT pot inhiba regenerarea

celulelor tumorale din CSC şi ar creşte eficacitatea chimioterapiei.

Pentru a testa ipoteza,ei au izolat CSC din liniile celulare de NSCLC uman şi au analizat

efectul combinării SCF sau anticorpi care neutralizează SCF asupra proliferării CSC

Ei au mai folosit şi IMATINIB care inhibă tyrosiene-kinazele. El inhibă selective c-KIT

BCR/ABL şi semnalizarea PDGFR(26). până în present IMAATINIB singurnu a dat rezultate în cancerele de sân,ovar saucancerul pulmomar cu cellule mici

F)Autorii au investigat cât IMATINIB sau anticorpi anti SCF afectează supravieţuirea în CSC pulmonare şi cât potenează eficacitatea cisplatinului contra elulelor NSCLC.

Ei au ogservat că SCF stimulează eficacitatea cisplatin contra celulelor NSCLC.

În schimb anticorpii anti SCF inhibă proliferarea celulelor pulmonare CSC.

Imatinib nu afectează proliferarea celulelor tumorale.

După autori dis-ruperea SCF-c-KIT poate fi o metodă contra CSC. O combinaţie, a IMATINIB cu anticorpi anti SCF împreună cu Cisplatin,  duce la o distrugere a celulelor tumorale şi blochează selecţia CSC.

Datele lor indică că IMATINIB poate fi de ajutor când este folosit ţn combinaţie cu chimioterapia pentru a avea n tratament mai eficace la pacienţii NSCLC.

DISCUŢII.

În acest studiu autorii au arătat că CSCpulmonare exprimă c-KIT şi duce la creşterea la un nivel înalt de SCF. Co-expresia c-KIT şi SCF a fost observată numai a fost observată numai în fracţiunea metastatică a NSCLC(24).

Activitatea funcţională, a semnalizării axei SCF-c-KIT în cadrul CSC, arată că SCF stimulează proliferarea CSC.Această proliferare este abrogată fie prin neutralizarea SCF cu un anticorp ori(sau),fie prin inhibiţia c-KIT cu Imatinib. CSC produce  SCF,care prin legare de c-KIT stimulează proliferarea CSC.  Imatinib blochează abilitatea SCF(atât exogen cât şi endogen) de a activa receptor c-KIT. Acest lucru duce la o inhibiţie profundăma creşterii CSC. Aceste date arată importanţasemnalizării SCF-c-KIT pentru proliferarea şi supravieţuirea CSC pulmonare.

Imatinib este utilizat ca monoterapieîn tratamentul GIST şi leucemi(27,35).

Imatnib blocheazăeşterea CSC la aceiaşi concentraţie a nivelului plasmatic, cu care Imatinib tratează leucemia. În contrast faţă de CSC Imatinib nu are efect asupra celulelor din volumul tumoral.Acest lucru se datoreşte lipsei expresiei c-KIT în majoritatea celulelor tumorale.

Imatinib inhibă nu numai c-KIT,dar inhibă şi semnalizareaaPDGFR8169. PDGF şi receptorii ei

sunt exprimaţi frecventc în tumorile solide şi sunt asociaţi cu metastazele tumorale la distanţă(36). Datele autorilor arată  că efectul inhibitor amjor al al Imatinib asupra creşterii CSC este mediat prin semnalizarea SCF-c-KIT.

Autorii au arătat că tratamentul celulelor NSCLC cu Cisplatin şi Imatinib-in vitro- duce la o inhibiţie puternică atât asupra celulelor CSC,cât şi a celulelor non-CSC. Datorită lor ei au arătat că chimioterapicele suprareglează producţia a unor factori multipli.(15). Stimularea factorilor de creştere poate să ducă la un răspuns stress adaptativ,prin care celula tumorală se protejează ele însele de toxicitate şi produc stimuli de supravieţuire.Acest lucru stimulează proliferarea CSC.

Tratamentul medicamentos induce o semnalizare multifuncţională cu o activare a diferiţi factori de transcripţie ca: NF-kB, AP-1-2, cyclic AMP,responsive element binding proein, hipoxia inducible factor-1, STAT-1, STAT-2 şi STAT-5.

Fiecare dn ei joacă un rol important în suprareglarea genelor,care codifică cytokine variate, chemokine şi factori de creştere(15,42,43).

Autorii au arătat că CSC pulmonare că CSC pulmonare au o reţea importantă de cytokine,în comparaţie cu  celulele NSCL tumorale(10).

Efectul inhibitor al Imatinib asupra CSC poate fi asociat cu subreglarea căilor de semnalizare

pro-supravieţuire.

AKT, care este activat în celulele NSCLC este foarte important pentru supravieţuirea celulelor expuse la medicamente.(44,45). Imatinib subreglează calea PI3K/AKT(46,47).

Chimioterapia clinică este administrată ciclic,la intervale de 3 săptămâni. În aceasta perioadă de timp celulele tumorale,post agresiune,repopulează tumora(45). Datele lor indică  că axa SCF-c-KIT este un reglator cheie pentru supravieţuirea şi proliferarea CSC.. Devine necesară combinarea convenţională cu inhibitori ca Imatinib,care ţintesdc axa SCF-c-KIT.

În rezumat, sudiile autorilor –in vitro- arată importanţa axei SCF-c-KIT în supravieţuiirea şi proliferarea CSC pulmonare.

Blocarea SCF-c-KIT(acest inel autocrin) duce la elimnarea completă a CSC.Combinaţia Cisplatin/Imatinib pentru tratamentul pacienţilor NSCLC duce la inhibiţia populaţiilor CSC şi nonCSC şi va mări eficienţa chimiotearpiei.

 achiziţionează markeri.

2)      A. Eramo, F. Lotti, G. Sette et al

Identification and expansion of the tumorigenic lung cancer stem cell populations.

Cell Death and Differentiation  2008:15:504-514

REZUMAT. Date recente arată că tumorile conţin o mică populaţie de CSC,care sunt resposabile pentru menţinerea tumorii şi diseminare. Identificarea lor ajută la desvoltarea de noi terapeutici.

Autorii au găsit celule tumorigene din Cancerul  Pulmonar(CP) cu celule mici şi fără celule mici.,care exprimă CD133. Acesta este un antigen prezent în membrana celulară a celulelor normale cât şi a celulelor din cancerele primitive.

Celulele canceroase pulmonare sunt capabile să crească indefinit ca sfere tumorale întrun mediu fără ser şi care conţin EGF(epidermal growth factor şi basic fibroblast growth factor. Injectînd 10la puterea 4,celulele canceroase CD133+ se obţin tumori,carefenotipic,sunt identice cu tumora originală. După diferenţiere,celulele canceroase CD133 achiziţionează markeri specifici originari,carepierd potenţialul tumorigen împreună cu expresia CD133+.

Astfel  CP conţine o populaţie rară de celule cancer stem-like. Ele sunt capabile de auto-reînoire şi pot genera urmaşi(progenituri) nelimitate de celule non-tumorigene.

INTRODUCERE. CP este cauza cea mai comună de deces. CP prezintă 4 categorii de tumori principale. NSCLC include Adenocarcinomul(ADC), forma squamoasă(SCC) şi cancerul cu celule mari(LCC).Cancerul pulmonar cu celule mici este o tumoră neuro-endocrină şi reprezintă 20% din cazuri.(1,2). Rat de supravieţuire este redusă, numai 15% după 5 ani(3).

Celulele stem canceroase sunt o populaţie de celule tumorigene slb diferenţiate,care sunt responsabile  pentru iniţierea, menţinerea tumorii  şi a metastazării(4).

Aceste celulel prezintă un potenţial nelimitat de proliferare, abilitate de autorefacere şi capacitatea de a genera urmaşi de tip celule diferenţiate,care constituie majorutatea poulaţiei celulare a tumorii.

Datele obţinute fac săse creadă că CSC normale pot fi considerate proto-oncogene,înzestrate cu proprietăţi tipice de celule maligne,care includ activarea cpilor de supravieţuire,abilitatea de a se autorefaace şi de a prolifera indefinit.

Mutaţiile oncogenice pot-la rândul lor- să regleze potenţialul de creştere al celulelor stem normale într-o aberantă creştere necontrolată de celule canceroase.

Celulele canceroase stem-like(CSC-like) pot fi desvoltate –in vitro- ca sfere tumorale,care sunt capabile să reproducă tumora originală,dacă sunt transplantate la şoarecele immuno-compromis.

Deşi nu se cunoaşte un marker universal,aceste celule prezină antigenul de membrană CD133, a cărei expresie este împărtăşită de celulelele stem normale de diferite origini(lineages).

Nu s-a raportat încă existenţa de celule stem în cancerul pulmonar la om.

Dar sunt date indirecte,care evidenţiază prezenţa de CSC în tumori.. Aceste celule stem like au fostientificate în plămânul de la şoarece,care conduc transformarea malignă(10).

Tumorile maligne umane prezintă o heterogenitate  fenotipică,sugerând că pot să aibă originea dintr-o celulă omnipotentă(17).

Ţesutul normal pulmonar este compus dintr-o varietate de tipuri celulare ca spre exemplu:                                      celulele bazale secretând mucus din trahee şi bronchii, celulele CLARA în bronchiole şi celulele alveolar epiteliale tip I şi tip II. Aceste celule mature derivă prin diferenţierea celulelor

progenitoare(strict pulmonare). Asceste la rândul lor au originea,în celulele stem pulmonare nediferenţiate şi multi-potente. Aceste celule multipotente de viaţă lungă au fost identificate prin căile aeriene şi dau naştere la 2 sorturi de fiice:”transiently amplifying(TA) şi “Terminall differentiating”(TA).

Asemănător  cu alte cellule stem din alte ţesuturi,celulele stem pulmonare sunt responsabile pentru menţinerea tisulară normală şi pentru repararea injuriilor.(19).

 Celulele stem pulmonare exprimă antigene tipic de celule nediferenţiate,ca spre exemplu-CD34 şi BCRP-1(breast cancer resistance protein-1(20,21).

REZULTATE.

     Celulele tumorale ,care exprimă CD133 sunt prezente cu o frecvenţă variabilă în tumorile CP.

     Celulele CD133+ sunt rare în ţesutul normal pulmonar. Sunt o fracţiune mică,dar semnificativă

     în condiţii patologice unde celulele stem şi progenitoare cesc atât pentru repararea tisulară,cât şi

     în cancer.

     Generarea de sfere CD133+ în Cp(în special în NSCLC şi SCLC).

     Celulele tumorale din NSCLC şi SCLC au fost cultivate  întrun mediu special care conţinea

     EGF(epidermal growth factor) şi bFGF(basic fibroblast growth factor). În aceste condiţii de

     lucru s-a obţinut o creştere selectivă de celule CD133 şi care cresc  devenind o populaţie

     omogenă de celule CD133+ nediferenţiateşi care exprimă CEA,dar nu şi markeri hematopoetici

     sau endoteliali.

     În aproximativ 1-2 luni ele se unesc într-o sferă. În contrast celulele CD133- nu achiziţionează

     expresia CD133+  şi mor in1-2 săptămâni Celulele din toate formele de CP exprimă nivele

     înalte de CD133 şi nivele joase de de CD34 .

     Sferele de NSCLC exprimă nivele considerabile de Ep-CAM,  dar nu exprimă cytokeratine.

    Acestea sunt achiziţionate în diferenţerea epitelială celulară(24).

    Celulele nediferenţiate din SCLC şi LCNEC(cancer neuro-endocrin cu celule mari) exprimă

    nivele joase de molecule de adeziune la celulele neurale(N-CAM) este un marker cheie al

    tumorilor neuro-endocrine.

     Sferele de CP CD133+ exprimă la om BCRP iar la şoarece în zona alveolară SPC(surfactant

    protein C). sau CC-10 în celulele CLARA

     Sferele de CP de la toate tipurile exprimă BCRP-1,în timp ce sferele SCC exprimă CC-P şi

     SPC.

     Sferele din CP exprimă markeri de celule embrionare(OCT3/4 şi NANOG). Aceste date

   confirmă fenotipul imatur al populaţiei CD133.+

     Sferele de  CP generează diferite progenituri diferenţiate cu aspect fenoteipic de celule

    pulmonare canceroase. S-a analizat-în experiment-potenţialul de diferenţire al sferelor de  CP.

    În medium specific, sferele achiziţionează aspecte morfologice de celule diferenţiate. Sferele ca

    şi celulele diferenţiate exprimă CEA,în timp ce antigenul CD133 se pierde în timpul diferenţerii.

    Celelalte antigene  specifice ai tumorii originale sunt achiziţionaţi după o săptămână de cultură.

    S-a observat inducţia expresiei N-CAM în sferele de  cancer pulmonar cu celule neuro-endocrine.

    Cytokeratinele(CK) de greutate moleculară joasî au fost detectate în ADC,  SCC şi LCNEC, în

    timp ce cytokeratinele cu greutate mare(HMW-CKs) s-a observat numai în SCC.

    Poate aceste date indică că sferele în CP produc progenituri de celule diferenţiate cu fenotip de

    celule tumorale canceroase.

    Ca şi la alte tumori, sferele de CP sunt compuse din celule nediferenţiate,care pot creşte în

    prezenţa EGF şi bFGF,dar generând celule mari şi diferenţiate, care se aseamănă cu populaţia

    principală a tumorii originale.

      Sferele de CP sunt tumorigene –in vivo- şi reproduc celulele tumorale.

    Sferele celulelor de CP CD133+ cu potenţial tumoigen, duc,după injecţia subcutană la şoarecele

    immuno-deficitari, la creşterea de tumori asemănătoare cu celulele de origine. Deasemeni

    expresia de antigen este simlarî cu tumora originală.

    Astfel SCC prezintă o pozitivitate puternică de cytokeratine cu greutate mare(HMW-CKs), în

    timp ce la celelalte subtipuri de NSCLC exprimă numai  cytokeratine.

    Asemănător  expresia N-CAM este exprimată de tumorile cu celule mici neuro-endocrine. În plus

    este exprimat un alt marker neuro-endocrin Chromogranine A(ChrA).

      În experiment celulele transplantate generează tumori asemănătoare cu tumora originală din

    punct de vedere morfologic şi antigenic.

    Celulele pulmonare canceroase CD133+ pierd autorefacerea şi potenţialul tumorigen în

    privinţa diferenţerii.  Pentru confirmare, autorii au comparat potenţialul de creştere al celulelor

    nediferenţiate şi al celulelor diferenţiate.

    Astfel sferele de CP au o creştere exponenţială stabilă, pe când celulele diferenţiate după 4

    săptămâni scad în număr. Deci potenţialul de înaltă proliferare a celulelor canceroase CD133+

    este pierdut în procesul de difereţiere.

    Un număr de 5 ori mai mare de celule diferenţiate active proliferativ sunt incapabile să genereze

    tumori-în experiment-.

    Sferele de CP conţin un procent înalt de celule,care se autorefac,care oscilează între 5.

   Celulele stem-like din CP pot creşte şi se menţin în culturi ca sfere,conţinând un procent

   considerabil de celule tumorigene.

       Prospectiva identificare a celulelor,care iniţiază Cancerul Pulmonar(CP).

   Rezultatele obţinute cu sferele de CP arată că există o vecinătate cu populaţia de celule stem-

   like,care exprimă CD133+ şi EpCAM. În experiment autorii au arătat că injecţia de celule

   1 x 10 la puterea 4 CD133+ generează tumori după injectarea la şoarece, în timp ce un număr de

  10 ori mai mare de celulel CD133- nu sunt tumorigene la acelaşi animal.

      Celulele stem canceroase pulmonare sunt rezistente la chimiterapia convenţională.

  Creşterea exponenţială a celulelor stem canceroase pulmonare în culură a permis evaluarea

  cyto-toxicităţii agenţilor anti-neoplastici. Din experimentele pulmonare aceste celule s-au arătat

  mai degrabă chimiorezistente. Viabilitatea celulelor stem a fost evaluată după 5 zile de tratament.

  Cisplatin şi Etoposide au o activitate cyto-toxică moderată faţă de diferitele CSC, fiind uşor mai mare la celulele stem din ADC. Paclitaxel a fost parţial mai eficient  pe celulele SCLC şi ADC CD133+. Asemănător cu celulele stem ale Glioblastomului, CSC pulmonare sunt rezistente la chimioterapia convenţonală a pacienţilor cu CP.

DISCUŢII

În ciuda varietăţii de încercări terapeutice pentru CP,nu s-au obţinut ameliorări importante ale supravieţuirii. globale.

Aprofundarea datelor ale populaţiei tumorigene responsabile de formarea cancerului şi de diseminarea lui,contribuie la ameliorarea terapiilor. Autorii au identificat  o populaţie rară de de celule CD133+,ca populaţie tumorigenă a CP. Un număr reduc de celule CSC CD133+ pot

reproduce la şoarecele immuno-compromis tumora iniţială.

CeluleleCD133- nu au activitate de celule care să iniţieze tumora.

Un număr nelimitat de aceste celule CD133+ au fost obţinute din SCLC şi alte subtipuri de NSCLC,folosind condiţii de cultură slectivă,care au permis expansiunea lor ca sfere tumorale.

Sferel di CP prezintă un fenotip de celule nediferenţiate,care prezintă expresia CD133 şi lipsa de markeri celulari de origine pulmonară şi sugerând că CP poate fi iniţiat şi propagat de celule nediferenţiate stem-like.

Celulele pulmonare CD133+ au abilitatea de a produce celule diferenţiate de CP. Aceste celule

achiziţionează simultan markeri originali specifici şi pierderea expresie CD133. Aceste celule noi diferenţiate sunt similare fenotipic cu celulele tumorale majoritare.. Acest lucru indică existenţa unui model ierarchic în formarea ţesutului cancerului pulmonar,bazat pe generarea de un număr mare de de celule progenitoare, de către un număr mic de celule nediferenţiate cu capacitate de autorefacere.

Ca şi în alte tumori,celulele CD133+ prezintă o proliferare extinsă şi o capacitate de auto-refacere şi sunt capabile să crească ca celule nediferenţiate timp de mai mult de 1 an,fără a pierde abilitatea de a reproduce tumora iniţială, după transplantare pe animaleimmuno-supresate.

În sferele CP celulele cu capacitate de auto-refacere sunt prezente în 5%-30%(măsurate prin metode clonogenice. Deasemeni expresia CD133+ este omogenă în aceste celule. Este posibil ca celulele CD133+din CP să fie compuse din 2 populaţii celulare cu fenotip asemănător,dar cu potenţial diferit: o populaţie stem-like capabilă de auto-refacere şi o poulaţie non-tumorigenică de celule precursoare,care prezintă un potenţial proliferativ scăzut.

În urma unor rezultate obţinute cu celule ,care au supravieţuit unor agenţi distrugători,s-au identificat 2 subtipuri de celule CLARA la şoarece,ca populaţie mazoră cu capacitate reparativă. Acestea rezidă în corpusculi neuro-epiteliali şi în jocţiunea ductului brocho-alveolar.

Corpiineuro-epiteliali sunt insule împrăştiate de vezicule ce conţin amine şi peptide,care sunt eliberaţi prin stimularea hipoxiei.

Celulele CLARA supravieţuitoare din corpii neuro-endocrini,pot reface ambele populaţii(populaţia neuro-endocrină şi populaţia de celule epiteliale.).(26). Acest tip secund de celule CLARA sunt localizate  în joncţiunea ductului bronchoalveolar şi au rol cheie în regenerarea componentei epiteliale ale structurii bronchoalveolare(27).

Aceste celule reparative sunt capabile să se autorefacă şi prezintă aspecte de celule stem regionale în partea distală a plămânului(16).

În experiment pe şoarece CSC pulmonare exprimă Sca-1 şi nivele înalte ale CD36.

La om, Sca-1 nu est exprimat,în timp ce la om expresia CD34 nu caracterizează similar populaţiile stem-cell de la om sau de la şoarece.(28).

Deşi nu este o suprapunere între antigenele  celulelor stem dela şoarece sau om, celulele CP CD133+ şi celulele stem broncoalveolare,ambele împărtăşesc aceiaşi extensie a expresiei de markeri ai celulelor stem, anume, CD34, BCRP-1, OCT4 şi absenţa antigenelor panhematopoetice şi endoteliale CD31(16,24).

Rarele celule CD133+ prezente la şoarece, cresc considerabl după injuria cu naphtalen. Deasemenea celulele  CD133+ pot fi exprimate şi în celulele stem bronchoalveolare.

În contrat, celulele stem bronchoalveolare şi celulele alveolarepiteliale tip 2 prezintă  markerul SP-C, care au o variabilitate de expresie în sferele CP. Acest lucru reflectă variabilitatea fenotipică a celulelor stem din CP.

Sferele de CP conţin un procent semnificativ de clule stem-like capabile să se autorefacă.

Ele par sî fie restricţionale ca origine,car se obsevănprin stricta similaritate întrenprogeniturile lor şi subtipul particular al tumorii originale.

Teoretic este posibil ca, alterările genomice,care contribuie la transformarea celulelor stem normale,poate forţa diferenţierea cătreun specific fenotip.

Noi nu putem exclude posibilitatea ca celulele tumorigene ale CP pot să derive prin transformarea progeniturilor la o origine specială,decât prin originea cin celulele stem primitive multi-potenete.

În afara fatului că toate au comun expresia CD133,celulele tumorigene ,care derivă din diferite subtipuri ale CP, prezintă o varietate considerabilă în privinţa ratei de  proliferare,potenţialul de diferenţiere şi al numărului de celule clonogenice,cum se observă pe culturile pe termen lung, cu diferenţe majore, spre exemplu ,cum se observă între tumorile neo-endocrine şi tumorile non-endocrine.

Aceste date sugerează că diferite tipuri de CP sunt menţinute prin celule aberante de diferite origini.

Datele technologice curente permit culturi de CSC pe termen lung la 1/3 din tumori. Este necesar-in vitro- să obţii culturi de la un număr mai mare de tumori. Posibilitatea unui mare număr de celule ,care iniţiază cancerul din toate subtipurile din cancer,vor contribui semnificativ la înţelegerea biologiei CP.

Rezistenţa la chimioterapie a CSC  explică numărul scăzut al eficacităţii  terapiei,prin tratamentele curente. Dar fenotipizarea şi caracterizarea celulelor din CP,CD133+ va fi o cheie importantă de informare despre căile patologice,care vor fi ţintite  pentru a creşte procedurile noi de diagnostic diagnostic ăi pentru a creşte rezultatele terapeutice.

Posibilitatea de a detecta populaţia tumorigenă va facilita desvoltarea de noi proceduri de diagnostic şi de noi proceduri terapeutice.

3)Adam Yagui-Beltram, Biao He, David V. Jablons  et al

The role of cancer stem cell in neoplasia of the lung:past,present and future

Clinical Translation Oncology 2008;10:719-725

REZUMAT. Este déjà impetuos studiul biologiei celulelor stem pulmonare. Acest efect va duce la identificarea populaţiei de celule progenitoare multi potente, auto-refacerea şi care proliferează din arborel bronchopulmonar.Aceste cellule dau naştere la celule cu amplificare tranzitorie(TA) şi la cellule cu diferenţiere terminală(TD),care subnt crucisal penru homeostazia tisulară.

Aceste cellule pot suferi transformări,pe calea mutaţiilr,ce vor duce la o expresie selectivă a genelor,care accentueaă şi perpetuează aceste cellule cu capactate de auto-refacere.

Pare legitim să considerăm celulele stem ca cellule stem pro-tumorigene. Când acestte celle suferă mutaţii genetice,ele câştgă capacitatea de a metastaza.. Astfel studiul celulelor stem canceroase devine foarte necesar şi atractiv.

În ciuda tratamentului radio şi chimioterapic nu s-a reuşit ca supravieţuirea la 5 ani să fie numai de 15% sau mai puţin(2).

O majoră dificultate se datoreşte rezistenţei intrinseci ,pe care o au celulele stem/celulele progenitoare,care recidivează şi descresc supravieţuirea.

Prin identificarea şi ţintirea acestei opulaţii de CSC,se pot obţine rate de supravieţuire mai mare(12-14).

Sunt necesare eforturi penru identificarea acestor populaţii de cellule progenitoare multipotente cu capacităţi de auto-refacere şi de proliferare din arboreal brochopulmonar.(15,16).

Aceste cellule dau naştere atât la cellule cu amplificare tranzitorie(TA) cât şi la celule diferenţiate terminale(TD), care sunt cruciale pentru homeostazie.(17,18).

Este legitim să considerăm cellule stem ca cellule pro-tumorigene,cellule care câştigă capacitatea de a metastaza. Aceste celule îşi achiziţionează denumirea CSC

.

Ţesutul micro-înconjurător,celulele stem normale şi implicaţia lor în neoplasmul pulmonar

Este o dovadă ştiinţifică,care arată că celulele stem pulmonare pot fi viovate  de leziunile specifice

neoplazice pulmonare.

S-au adus dovezi că multe tumori maligne pulmonare conţin subpopulaţii.

 de CSC,care sunt rezistente la agenţii chimioterapici(7,8,21-25).

Încă rămâne necunoscut,dacă celulele stem normale şi canceroase,care au diferenţe celulare distincte,dar cu potenţial similar de diferenţere şi proliferare, au o celulă comună originală. Odată cu desvoltarea(amplificarea) populaţiei de cellule stem,în continuare sunt necesare mutaţii genetice permanente pentru a produce cancer(20).

În plămân  deşi theoretic, se întâlnesc anumite mutaţii oncogenice,în present este încă neclar, ce se întâmplă cu celulele stem,care au in turnover cellular mai lent şi un transit cellular mai lung(20).

Este bine cunoscut că plămânul canceros  este o colecţie de leziuni neoplazice,care sunt distincte din punct de vedere fenotipic şi regional.

În experiment la şoarece, diversle subclase de cancer pulmonary urmează o distribuţie tracheo-pulmonară,cela proximal la distal. Forma squamoasă a CP este găsită central,în timp ce ADC şi SCLC(neoplaziile brochoalveolare) iau naştere distal.

Această regionalitate tumorală la şoarece indică-probabil- că există o cantitate limitată de zone pulmonare în micro-ţesutul înconjurător şi de cellule capabile să iniţieze,să promoveze şi să menţină tumorigenitatea.

La om există o regionalitate tumorală.Totuşi determinarea exactă a locaţiei unde celulele stem sunt localizate nu este bine definită. La om celulele stem bronchiolare din interiorul corpuscurilor neuro- epiteliale sunt legate de SCLC(40-52),iar ADC bronchiolar central şi carcinoamele bronchoalveolare iau naştere la niveluldin nişele pulmonare distale şi anume din joncţiunea ductului brochoalveolar(BADJ), care recoltează celulele stem brochoalveolare(BASC).

Cancerele pulmonare umane prezintă diferenţieri fie în zonele arborelui bronchic,fie în alveole.

La om este ipoteza  că celulele potenţiale BASC sunt fie celulele CLARA fie celulele alveolar-epiteliale tip 2.(27,31).

Totuşi în prezent este în creştere o dovadă că la om celulele precursoare ale ADC şi ale carcinomului bronchoalveolar sunt localizate în zona joncţiunii ductului broncho-alveolar(32,35,37,

54-58).

4)Ryan Morrison, Stephen Schleicher,Yuan Guang Sun et al

Targeting the mechanisms of resistance to chemotherapy and radiotherapy wiht the cancer stem cell hypotesis

Journal of oncology 2011  OCT. 941876

REZUMAT. Celulelel stem canceroase(CSC) au un rol de re-creşterea tumorii şi în diseminare,după tratamentul iniţial.

Ţintirea CSC în combinaţie cu terapia tradiţională de inducţie pot ameliora rezultatele şi ratele de supravieţuire.

Din nefericire ele tind să fie rezistente la chimio şi radioterapie. Este necesară cunoaştera mecanismelor,care stau la baza rezistenţei la tratament.

INTRODUCERE.  Toate metodele,până în prezent, au permis progrese în diagnostc şi tratament

în comparaţie cu cele de până acum. Aceste metode au permis scăderea morbidităţii şi mortalităţii în SUA(12). Totuşi boala rămâne în locul 2 în mortalitate în SUA(12). Studiul mecanismelor,care duc la progresia cancerului şi la desvoltarea terapiilor împotriva refacerii populaţiei sunt în curs de desvoltare. Sunt mai multe ipoteze.

Ipoteza CSC.

În 1994 John Dick şi colegii au demonstrat că leucemia mieloidă are o organizare ierarchică,care are originea din celula hematopoetică primitivă(14). Deci creşterea cancerulu se prodce în cadrul unui proces neoplastic,care depinde de o mică fracţiune de celule progenitoare(15,16). Aceste celule canceroase păstrează propietăţile celulelor stem  normale de a se autoreface şi au o pluripotenţă.

 ÎN CADRUL IPOTEZEI CSC, celulele stem dormante pot achiziţiona mutaţii DNA tumorigene şi devin CSC,care se divid  şi direcţionează procesul neoplazic(17-19). Printre multiplele neoplazii este şi Cancerul Pulmonar(CP).

Deşi sunt limite în ipoteza CSC,este clar cum cancerul posedă CSC funcţionale şi că cel puţin

parţial creşterea şi supravieţuirea depind de CSC.Terapia CSC reziduale după tratament radio şi chimioterapic,duc la creşterea PFS(progression free survival) şi a supravieţuirii. Terapia anti-CSC poate fi comlementară radio şi chimioterapiei.

Terapia tradiţională lasă în urmă CSC reziduale ce pot regenera tumora şi a o disemina.

Totuşi CSC pot  achiziţiona radio-chimo rezistenţă după radio-chimioterapia convenţională.(36,37).

În plus datele sugerează că CSC sunt foarte heterogene(38,39). Această heterogenitate poate fi responsabilă pentru apariţia rezistenţei. În timpul tratamentului se selecţionează clulele rezistente., iar acest lucru duce la creşterea agresivităţii şi a recidivei(36).

Heterogenitatea CSC face dificilă eradicarea întregii populaţii,deoarece aceste celule prezintă fluctuaţii ale fenotipurilor,a frecvenţei şi a propietăţilor biologice în cadrul aceluiaşi pacient.(40). Mai mult existenţa căilor de semnalaizare din zona micro-înconjurătoare poate recruta sau promova CSC funcţionale,probabil prin procese de diferenţiere clonale neoplastice(40,41). Terapiile ţintite CSC nu îşi ating potenţialul lor complet. Până în prezent touşi au apărut numeroase intervenţii farmacologice,iar combinaţia acestor terapii specifice CSC cu strategia tratamentului tradiţional au arătat un beneficiu synergic,deoarece mecanismele lor de acţiune sunt distincte şi complimentare.

   RECIDIVA PRECOCE. Recidiva precoce a cancerului poate fi datorată  şi uciderii preferenţiale a celulelor diferenţiate, lăsând în spate CSC.

Recidiva cancerelor se datoreşte faptului că radio şi chimioterapia nu au ţintă CSC. Această terapie poate îmbogăţi populaţia CSC.,prin uciderea preferenţială a celulelor diferenţiate,care au un potenţial mic să susţină creşterea cancerului.

Combinarea modalităţii de terapie tradiţională cu terapia anti-CSC duc la succese remarcabile în terapia anticanceroasă(47). Aceste date au arătat:

  -că celulele diferenţiate au o relativă impotenţă în cancer.

  - avem un potenţial beneficiu prin ţintirea specifică a CSC

  -o potenţială synergie între terapia specifică a CSC cu modalităţile terapeutice existente.(47).

         În ultimi ani s-au obţinut succese în identificarea CSC  în diferite boli maligne. umane,inclusiv cancerul Pulmonar(CP).(22,25,32,34,,36,48-50). O atenţie deosebită a fost direcţionată către proteina specifică de la suprafaţa celulară-un marker stem cell-pentru multiple cancere- care este CD133(prominin-1), care esteo moleculă de suprafaţă celulară.

ERAMO et al au arătat, că ţesuturile proaspete din cancerele pulmonare cu celule mici şi fără celule mici, conţin un mic subset de celule CD133 pozitive. Acestea sun capabile să genereze pe mult timp sfere tumorale-in vitro-şi care se diferenţiază în tumoră-in vivo-.

MATSUMOTO et al au elucidat o relaţie mecanistică între CD133 şi HIF-1 alfa(hipoxis inducible factor-1 alfa), o moleculă “downstream”(în aval) a căii de semnalizare mTOR. Acest lucru sugerează rolul mTORîn reglarea expresiei CD133(52).

În plus,la markerii celulari de suprafaţă, unii autori au studiat supra-expresia selectivă a unor gene prezente normal în celulele progenitoare.

În încercarea de a lega căile celulare cu modul de expresie al genelor în CSC pulmonare,STEVENSON et al au testat semnătura  100 gene pentru a determina “embryonic stemness. ”Celulele cu un scor înalt stemness afectează multiple procese celulare,care includ-RAS,Myc,instabilitate cromozomială şi invazie celulară(58).

SEO et al au demonstrat o creştere a expresiei a 19 gene din SIDE-POPULATION(SP) a celulelor A549 din cancerul fără celule mici şi le-au comparat cu celulele non-SP(19).

     Glinski et al au desvoltat un model clinic pentru a determina “relative stemness” a celulelor

     canceroase., prin cuantificarea expresiei genelor şi a arătat că acest model poate prezice

     rezultatul terapeutic. El a putut să stratifice pacienţii cu risc înalt şi cu risc scăzut la diferiţi

     pacienţi cu cancer.(60).

     Rămâne de a determina markerul celular individual,care poate identifica celulele stem normale

     sau CSC, s-au este nevoie de un model fenotipic multifactorial.

                         CELULELE STEM CANCEROASE(CSC)

     CSC prezintă un număr de adaptări genetice şi celulare,careîi conferă rezistenţă la tratament.

    Aceste include: încetinirea kineticii ciclului celular(relativ dormant),eficienţa reparării DNA,

,    o expresie înaltă a tipului de transportor de membrană,rezistenţa la unele medicamente şi

     rezistenţa la apoptoză.  Adesea cancerul câşzigă rezistenţă la radio sau chimioterpie du expuneri

     non-letale(36). Acest proces reprezintă selecţia naturală a CSc rezistente. Radioterapia şi

     diferitele tipuri de chimioterapie îşi exercită funcţia anti-neoplazică prin dis-ruperea integrităţii

     DNA a celulelor  canceroase..Este posibil ca rezistenţa oncogenică să rezulte prin creşterea

     expresiei a sistemelor de menţinerea integrităţii DNA(6). În plus  creşterea expresiein “drug

     efflux pumps”, care pot promova rezistenţa oncogenică contra agenţilor cito-toxici

     chimioterapeutici(62,63).

     Deci CSC prezintă un număr de adaptări genetice şi celulare,care îi conferă rezistenţă la

     tratamentele actuale.

                           REZISTENŢA LA DAUNELE DNA DIN INTERIORUL CSC

    În mod normal celulele stem non-canceroase prezintă un sistem foarte fortificat de apărare faţă

    de mutaţia DNA,care previne mutaţia într-o carcinogeneză CSC.

    Însă când survin mutaţiile care creiază CSC,atunci sistemele de apărare al celulelor stem le

    protejează de alterarea DNA de către radio-chimioterapie.

    Chimio şi radiorezistenţa CSC este bine demonstrată.(64), dar mecanismele ,care stau la baza

    rezistenţei nu sunt binecunoscute. În experiment iradierea a cauzat nivele egale de alterări

    (damage), dar care sunt capabile să repare  rapid aceste stricăciuni(5).

    Un potenţial modulator al rezistenţei CSC la agenţii,care ţintesc DNA, este familia de kinase

    Checkpoint1/2(Chk1/2Kinase), care este activată după stressul geno-toxic şi opreşte ciclul

    celular pentru a permite refacerea DNA.Această kinază prezintă activităţi înalte în CSC,decât în

    celulele non-stem(65). Însă inhibitorii Chk1/2 refac parţial rezistenţa CSC(glioblastom),faţă de

    moartea celulară indusă de iradiere.

    În plus, pentru amplificarea sistemelor de apărare ale DNA, CSC produc modificări ale funcţiei

    telomerazei,care permite rezistenţa la degradarea cromozomială a acestor celule,care se divid

    repede.

                    REZISTENŢA LA PENETRAREA MEDICAMENTELOR ÎN CSC

    Un important component al sistemului de apărarea integrităţii DNA în celulele stem normale este

    expresia înaltă a  effflux transpotorilor din familia geneiABc(ATP binding cassette)(73).

    Aceste pompe permit celulelor stem normale să-şi preserve eficienţa contra mitogenelor

    chimice,în încercarea de a  preveni carcinogeneza.

    Alături de faptul că CSC pot deriva rezistenţa dinn sistemul de apărare pre-existent din celulele

    stem normale, ele pot să obţină rezistenţa la mitogenele chimice(chimioterapie) prin expresia

“  drug efflux pumps” din celulele stem normale din care derivă CSC.. Mai mult expresia înaltă

    a acestor transportori o putem folosi pentru identificarea CSC  din neoplasme(74).

    medicamentele , care blochează funcţia de efflux transportor sau care subreglează expresia lor

    au potenţialul de a depăşi chimiorezistenţa CSC. Deşi’multi drug transporter”nu inflenţează

    direct terapia cu  cytotoxicitatea radioterapiei, totuşi chimioterapia sau radiochimioterapia pot

    beneficia de blocada “multi drug efflux’ în CSC.

                    REZISTENŢA LA APOPTOZĂ ÎN CADRUL CSC

    Rezistenţala terapie poate fi conferitî CSC prin activarea căii AKT(75,76) şi proteinele , care

    inhibă supra-amplificarea apoptozei.

    Inhibiţia AKT prin perifosin sensibilizează CSC faţă de apoptoza indusă de iradiere(78).

    Calea mitocondrială a apoptozei este ţintită de către eliberarea cytocromului C şi de către

    activarea Smac(second mitocondrian-derived activator of Caspase(82).

    O altă ţintă moleculară,care promovează apoptoza este factorul nuclear kB(NFkB).

    NFkB este un factor de transcripţie,care este implicat în desvoltarea şi progresia unor

    cancere.(85).

    Nuclear factor nB(NFnB)-văr al NFkB-etste un factor de transcripţie antiapoptotic.Acesta este

    activat în leucemie(86,87), în adenocarcinomul pancreatic(88) şi melanom(89).

    Inhibitorii NFkB includ  NPI-0052(salino-sporamide A), care este în faza I de studiu şi TDZD-

    8(parthenolide),care  este în studiu clinic.

                                    MICROŢESUTUL  ÎNCONJURĂTOR  ŞI CSC

    Oxigenul este un agent de radiosensibilizare datorită abilităţii de a forma ROS(reactive oxigen

    species) induse de iradiere şi poate altera DNA.Astfel radiorezistenţa în CSC din cancerul de sân

    poate fi mediată prin creşterea prodcţiei de free-radical scavenger(colectori de radicali

    liberi)(37).

    Cunoscând dependenţa radioterapiei de oxigen free-radicals, s-a postulat că zonele cu tensiune

    joasă a O2 din cadrul tumorii creiază micro-zone(microenviroments), care sunt relativ protejate

   de alterările induse de iradiere. S-a mai descoperit  că CSC rezidă în zonele peri-vasculare(90) şi

   sunt probabil bine oxigenate(15). Acest lucru explică eficacitatea terapiilor anti-

   angiogenice,conferând   radiorezistenţa la CSC.Deasemeni hipoxia poate fi indusă de terapiile

   antiangiogenice şi conferă radiorezistenţ CSC.

   Un alt rol al microzonei înconjurătoare este în promovarea Cancer Cell  Stemnes.

   S-a găsit  că valorile înalte ale căii de semnalizare Wnt evidenţiază CSc din colon.(91).

   Semnalizarea Wnt din aceste celule depinde de co-stimularea C-MET. Activarea

   microfibroblaştilor înţ esutul peritumoral sunt responsabili pentru activarea C-MET prin

   producerea de HGF(95). Inhibiţia HGF produs stromal, sau activarea ulterioară a căii de

   semnalizare C-MET,poate reprezenta metode addiţionale pentru ţintirea CSC(92).

                          TERAPIA DE INDUCŢIE POATE ÎMBOGĂŢII CSC

Rezistenţa CSC la iradiere şi chimioterapie se datoreşte faptului că aceste terapii servesc să îmbogăţească. subpopulaţiile CSC,probabil prin selectarea clonelor mai rezistente din cadrul unei populaţii CSC heterogene. Deasemeni iradierea are efect minim asupra abilităţii CSC restante pentru a recreşte tumora.(15). Îmbogăţirea numărului de CSCpoate fi baza, care explică inabilitatea strategiilor de tratament cu un singur medicament,care nu va putea controla pe termen lung creşterea cancerului. Acest fel de a avea un efect iniţial urmat de lipsa d efect pe termen lung este cunoscut ca “paradoxul răspunsului” şi a supravieţuirii pe termen lung în terapiile anti-canceroase(93).

Intervenţiile farmaceutice specifice pentru CSC pot fi desvoltate pentru a elimina chimiorezistenţa CSC atât primară cât şi secundară. Acest lucru va putea ameliora rezultatul,prin abrogarea potenţialului CSCde a reface creşterea  tumorii şi a diseminării sistemice,după tratamentul iniţial.

 1)TERAPIA CONCURENTĂ: cheia eradicării CSC.

Este bin e stability fatul că terapia combinată previe desvoltarea reistenţei cancerului(cu excep

ţia unui grup selecţionat de tipuri de cance, unde există o singură muaţie,ce poate fi coectată farmaceutic.(90). S-a obţinut o ameliorare în supravieţuire a cancerului cu folosirea concurentă a chimio şi radioterapiei(96).

Deci şansa vindecării cancerului este î rima fază. a terapiei înainte de a se produce desvoltaea CSc rezistente.. În celelalte faze cancerul creşte şi diseminează,dar prezintă şirezistenţă la terapiile  anterioare, Din păcate co-administrarea chimio şi radioterapiei nu este eficientăîn toate tipurile de cancer,dar sunt şi toxice.

În vitor vom avea rezultate asociind terapiile anti CSC cu terapiile tradiţionale

2) REZEC ŢIA CHURURGICALĂ. Rezultatele rezecţiei chirurgicale  pot fi ameliorate adăogând terapia anti CSC. Inducţia chmoterapiei specifică pentru CSC duce imediat la reducerea potenţialului metastatic şi reduce micro-metastazele limfatice şi hematogene,crescând eficacitatea rezecţiei

3) Ţintirea CSC.

Pentru a fi mai eficace trebuiesc cunoscute mai bine mecanismele proliferării moleculare şi a supravieţuirii CSC. Sun redate –în lucrare- medicamentele care ţintesc CSC.

3/1)INHIBITORII Wnt. Desvoltarea căilor,care direcţonează diferenţierea celulelor stem normale , devin ţinte pentu descoperirea de noi medicamente.

Semnalizările NOTCH şi Wnt/beta-catenin sunt implicate în desvoltarea şi progresia  mai multor tipuride leucemii(100,101).

Calea Wnt promovează proliferarea timocitelor imature.(100).

 Medicamentul anti-inflamator non-steroid pe nume ETODOLAC inhibă semnalizarea Wnt şi este utilizat în leucemia cronică limfocitară9101). În fapt toate anti-inflamatoarele au propietăţi anti-Wnt(anti-cancer).(99).

Cale Wnt/beta-catenin promovează instablitatea genomică şi toleranţa alterării DNA(damage), care

poate fi crescută de către alterarea DNA în CSC.(15).

Activitatea Wnt promovează instabilitatea în cancerul de colon8103) şi promovează conversia celulelor stem normale în CSC în cazul Gioamelor8104).

S-a mai arătat că, calea Wnt/beta-catenin promovează instabilitatea genomică după iradiere,permiţând celulelor tumorale să supravieţuiască după iradiere şi să-şi desvolte mutaţii adaptative.

Inhibitorii Wnt includ:  ICG-oo1,derivaţi fungici PKF 115-854 şi CGP 049090 şi anti corpi Wnt1 şi Wnt2(105).

 3/2)INHIBITORII NOTCH.

Calea de semnalizare NOTCH este un reglator important al diferenţerii şiajtă controlul soartei celulelor.

Inhibitorii semnalizării NOTCH-via-inhibitori ai gammei-secretazei,pot bloca autorefacerea CSC şi descreşte creşterea meduloblastomului.(110).

Inhibitorul MR-0752 este un inhibitor al gamma secretazei. Este în curs de folosire în leucemii.

Alături declasica cale NOTCH,mai pot fi folosite şi alte rute,care să modeleze potenţialele carcinogenice al e căiide semnalizare NOTCH.

 3/3.Inhibitorii HEDGEHOG.  Această cale reprezintă un modulator al carcinogenezei CSC,cu implicaţii terapeutice(113-119).Inhibitorii Hedgehog inhibă creşterea la şoareci(119). Mai sunt 3 inhibitori Hedgehog în faza I-a a trialului: GDC-0449, XL-139, IPI-926.

 3/4 Ţintele markerului CSC CD133

Molecula de suprafaţă Cd133 se crede cî este un marker al celulei stem,în multiple cancere.(51).

Funcţia sa de iniţiere tumorală a fost demonstrată în cancerul CSC, unde numai celulele Cd133+ sunt capabile să reformeze tumora(121). la şoareci.Wang et al 81]2) a demonstrat potenţialul terapeutic folosind ţintireaCD133,cu o specificitae directă că tre CSC.

CONCLUZII.

Cu noile descoperiri despre CSC, noi avem un alt mecanism terapeutic,care poate aduce beneficii în combinaţie cu cu modalităţile terapeutice existente.

Rămân încă necunoscute mecanismele CSC,care conferă rezistenţă. Interesant este că nu este necesar să eradichezi CSC pentru a preveni progresia cancerului,decât dacă este forţată

“differentiate down their lineage en masse”.

Pentru viitor este necesară descoperirea de noi ţinte moleculare,care să elimine sau să diferenţieze CSC.iar aceştia  trebuiesc studiaţi în tandem cu terapiile tradiţionale ale bolnavilor de cancer.

5) Vannick D. Benoit, Borhane Glezglez, Allyson L. Boyd et al

     Molecular pathways:epigenetic modulation of Wnt/glycogen Synthase kinase-3 signaling to target Cancer stem Cells

Clinical Cancer Research 2014;20(21);5372-5378

REZUMAT Reglarea aberantăa căii de semnalizare Wnt(axa Wnt-beta-catenin-GSK-3

a devenit o temă prevalentă în biologia cancerului.

În ultimele decade s-a arătata implicarea axei de semnalizare Went-beta-catenin –GSK-3 în formarea şi menţinerea celulelor stem canceroase(CSC) responsabile de creşterea tumorală în unele tipuri maligne. umane.

Recent s-au arătat mecanismele epigenetice,care controlează pluripotenţaşi stemness şi permite prima evaluare a unei celule stem embrionare şi a celulelor stem normale şi care arată că sunt dereglate în cancer pentru a da naştere la CSC şi cum semnalizarea Wnt poate fi implicată.

Autorii în articol revăd concepţiile care, luminează rolul critic al factorilor epigenetici în desvoltarea CSC prin semnalizarea Wnt.

În final autorii se mai referă şi la caracterizarea unor noi inhibitori ai maşinării de organizare a cromatinei,care la rândul ei restaurează axa de semnalizare Wnt-betacatenin-GSK-3 în celulele maligne şi autorii descriu încercările de a folosi aceşti compuşi în stadiu pre-clinic şi clinic.

                                                                    X

Definiţie.Semnalizarea de către familia de semnalizare Wnt a glycoproteinelor secretate-via- coactivatorul transcripţional beta-Catenin,care controlează desvoltarea embrionară şi homeostazia la adult.

În  timpul diferenţierii celulare este necesară o reglare coordonată a expresiei genelorşi a inter-acţiunilor între celulele vecine. Printre factorii implicaţi în acest eveniment Wnt sunt reglatorii particulari. Acest lucru se datoreşte faptului că Beta-Catenin-un component al căii de semnalizare,funcţionează ca un component al complexului Caddherin,care controlează adeziunea celulă-celulă  şi influenţează migraţia.

6)      Marvaretta Stevenson, William Mostertz, Chaltanya Alhraya et al

Caracterizing the clinical relevance of an embryonic stem cell phenotype in lung

                                              adenocarcinoma

Clinical Cancer Research 2009;15(24):7553-7561

Celulele canceroase posedă reminiscenţe asemănătoare  cu celulele stem normale. Nu este clar

dacă aceste similarităţi rezultă datorită unui fenotip comun biologic,ca şi căile  reglatorii. S-a determinat pe liniile celulare de cancer pulmonary şi genele associate cu identitatea  celulelor stem embrionare. Cu ajutorul lor s-a precizat semnătura activităţii specifice de activitatea stem embrionară(ES).

S-au analizat activitatea RAS, MYC, vindecarea rănii,inastabilitatea chromozomială,gradul de invazie, care au fost associate cu fenotipul stemness(ES).

Semnătura indexuli embrionar nu a fost corelatăcu prognosticul în localizările sân,prostată,ovar.

La plămân s-a arătat că fenotipul ES a fost asociat cu desvoltarea, supravieţuirea şi creşterea complexităţii biologice şi cu creşterea rezistenţei la Cis-platin.

Concluzii.  Adenocarcinomul pulmonar,care împărtăşeşte acelaşi mod de expresie genică cu celulele stem embrionare de la ovulul normal este asociat cu scşderea supravieţuirii,cu creşterea complexităţii biologice şi cu rezistenţa la tratamentul cu Cisplatin.

7)      Natasha Y. Frank, Tobias Schatton, Markus H. Frank

The therapeutic promise of the cancer stem concept

J. of Clin Invest 2011;12091):41-50

Legenda sintetică a figurilor nr 1 şi Nr 2 din text

                                           FIGURA 1

A)    Tumorile iau naştere din celulele somatice,prin mutaţii genetice ale genelor importante

 ale cancerului.

 La procesul carcinogen mai contribue şi dereglarea factorilor din ţesutul înconjurător. Aceste evenimente afectează celulele stem somatice de viaţă lungă,care respectă originea celulelor canceroase de origine. Definiţia CSC nu implică o relaţie între celulele CSC şi celulele stem fiziologice.

Celulele somatice stem,celulele progenitoare stem-cell şi celulele diferenţiate suferă mutaţii ce duc la transformarea malignă şi de vin Celule stem canceroase(CSC).

B)     CSC sunt capabile să conducă tumorigeneza prin 3 moduri(mecanisme):

-abilitatea de a se autoreface

-prin capacitatea de a se diferenţia în massa populaţiei tumorale.

- potenţial nelimitat de proliferare şi creştere tumorigenică. În unele boli maligne au capacitatea

să conducă răspunsul angiogenic şi să promoveze creşeterea tumorală.

Deasemenea evaziunea immună a CSC contribuie la tumorigeneză şi la creşterea tumorală.

C)    CSC prezintă o rezistenţă crescută faţă de agenţii chimioterapeutici şi rezistenţă crescută

la radiaţiile ionizante şi au capacitatea de a rezista la rejecţia mediată immun.

CSC reprezintă fondul(pool) de celule rezistente la bolnavii de cancer şi –probabil- conduc progresia neoplaziei,recidiva tumoralăşi metastazarea.(în melanom este dovedită corelarea frecvenţei CSC şi progresia tumorală).

                                                   FIGURA 2

                                        Strategiile ţintă terapeutice către CSC

Un număr de strategii terapeutice au fost validate în experiment. Metodele includ

ablaţia,folosind agenţi anti-tumorali,care ţintesc markerii CSC(anticorpii monoclonali,activarea celulelor immune), reversul chimio-rezistenţei, interferarea căilor CSC, terapia diferenţieri,interferarea căilor CSC,terapia diferenţiată şi disruperea căilor de evaziune imună.

1)  ablaţia prin markerii prospectivi.

2)  anti-angiogeneză şi terapie anti-vasculogenică

3)  reversul chimio şi radiorezistenţei

4)  interferenţa căilor CSC.

5)  terapia diferenţiată

6)  disruperea căilor de evaziune imună

7)  disrupereea inter-acţiunilor pro-tumorigene din ţesutul micro-înconjurător.

8)      Marie  Liesse Adelyn-Labat, Cattlin E. Filby

         Adult lung stem cells and their contribution to lung tumorigenesis

         OPEN BIOLOGY  2012 August

INTRODUCERE. Plămânul este un organ complex , cu funcţii multiple,importante pentru supravieţuire.. Celulele stem pulmonarea au capacitatea de reparare, regenerare, tumorigeneză

şi au un impact enorm pentru prevenirea şi tratamentul bolilor.

Organizarea ierarhică a plămânului nomal este importantă(critică) pentru inţelegerea iniţierii

carcinogenezei pulmonare.

Plămânulare un număr mare de celule şi au o frecvenţă variabilă în funcţie de regiunea anatomică(9).

În trachee şi bronchiile  principale(căile cartilaginoase), epiteliul lor se compune din 2 tipuri de celule columnare:  

-         celulele ciliate(care exprimă FoxJ1) şi

-         celulele CLARA-LIKE (care produc secretoglobina ,cea mai abundentă,aceasta fiind

Scgb1a1 sau CC10).

Celulele ciliate sunt celule terminale diferenţiate,care nu au capacitatea de auto-reînoire(10,11).

Mai sunt un număr redus de de celule neuro-endocrine.

Căile superioare(cartilaginoase) conţin o populaţie discontinuă de celule bazale, care exprimă p63, keratin 5, keratin 14 şi receptorul factorului de creştere neural (NGFR)(12).

Celulele bazale suntprezente la om în brochii şi bronchiole(12).

În căile aeriene distale(brochii mici şi bronchiole) epiteliul este –la om- columnar. Celulele CLARA predominaă peste celulele ciliate şi sunt mai multe celule neuro-endocrine decât în trahee.

Nu se găsesc celule bazale în căile aeriene distale.(13,14).

Regiunea cea mai distală este un complex  sistem de de alveole:cellule epithelial alveolare tip I ;I celulele epithelial alveolare tip II. Acvesta conţin vezicule secretorii umplute cu surfactant,incluzând Surfactant C. Joncţiunea ductală brocho-alveolară se găseşte între bronchiile terminale şi alveole(15).

Aceste regiuni diferite par să folosească diferite celule progenitoare pentru menţinerea şi repararea ţesutului(15).

Celulele Stem Canceroase.

Modelul celulelor stem canceroase se bazează pe ipoteza că tumorile sunt organizate ierarchic şi numai o mică proporţie de celule  cu propietăţi stem-like au capacitatea de a propaga tumora şi să genereze diferitele tipuri celulare,care constituiesc tumora.

Originea CSC nu este necesar să fie celulele stem normale, dar pot să fie  celule angajate(commited) progenitoare,care revin(revent) în fenotipul stem-like,în timpul tansformării.

Heterogenitatea tumorilor pulmonare sugerează că ele pot urma un model cancer stem-cell(104).

În plămânul uman CD133 a fost sugerat a fi primul ca marker al CSC(105-107).

S-a observat ă numai o mică proporţie de celule CD133+ în cancerul pulmonar atât micro-celular cât şi non micro celular(SCLC,NSCLC).

S-a arătat că au o mare capacitate  de a forma sfere-in vitro-, în comparaţie cucelulele CD133-(106).

Celulele CD133+ din NSCLC au un potenţial mai mare tumorigen decât CD133-(106-108).

CD133+ este o populaţie de CSC rezistentă la chimioterapia standard(107).

genele ,care reglează activitatea CSC nu sunt încă bine cunoscute.

S-a sugerat gena OCT4acellelor stem.Ea pare să fie unreglator al propietăţilor CSC  al celulelor CD133+(101).

CONCLUZIE. S-a arătat importanţa ierarchică a celulelor în ţesutul normal.Acest lucru ne ajută la înţelegerea potenţialului celulelor,care sunt la originea cancerului.

Izolarea-în perspectivă- a acestor celule la om –va face posibil disecţia(studiul în amănunt) al mecanismelor moleculare,care reglează auto-re-înoirea şi diferenţierea în perioada de steady-state

şi repararea plămânului după diferite injurii.

9)      Jan Kastura, Marcello Rota, Sean R. Hall et  al

Evidence for human lung stem cells

New England Journal of Medicine 2011;364(9):1795-1806

.

Propietăţile fundamentale ale celulelor stem sunt auto-refacerea,clonogenitatea şi multipotenţialitatea.

Deşi au fost identificate celulele stem specifice ţesutului respectiv(1,2),nu toate  prezintă propietăţi

stem-cell,mai ales în plămânul mamifer(3). Diferite populaţii celulare cu unele propietăţi stem-cell

au fost descrise în diferite regiuni pulmonare.(3-5)

Celulele epiteliale bazale sunt-la om- localizate în căile aeriene distale(5) şi exprimă proteine  tumorale p63 şi cytokeratina 5(CK-5).

Acestea sunt o clasă de celule stem pulmonare. Totuşi clulele bazale epiteliale nu sunt clonogenice,iar ele prezintă abilitatea de a se diferenţia -la om- numai în celulele epiteliale traheale  şi în căile aeriene înguste ţi pot să se dividă şi să contribuie la desvoltarea şi repararea structurilor respiratorii proximale şi mai multe în celulele distale(6),dar aceste propietăţi nu sunt sufuciente pentru a fi celule stem. Deasemeni celulele CLARA secretă mucină, care le deosebeşte de celulele fenotipului nediferenţiat,care caracterizează celulele stem.

Similar celulele stem bronchoalveolare generează-in vitro- mici colonii şi exprimă markeri moleculari ca celulele CLARA şi celulele epiteliale(7,8).

Celulele alveolar-epiteliale tip I se divid şi formează pneumocite tip II şi tip I. Pe această bază,celulele tip II sunt considerate celule progenitoare ale epiteliului alveolar(9).

Pentru a stabili posesia grupului de celule stem la plămânul uman s-a folosit ca marker antigenul stem-cell c-KIT pentru a identifica şi caracteriza  celulele stem.

Criteriile pentru a fi celulă stem normală au fost auto-refacerea,clonogenitatea şi multipotenţialitatea atât –in vitro cât şi în vivo-.

                                Identificarea celulelor  stem pulmonare umane

S-au evidenţiat celulele stem c-KIT pozitive şi celulele stem c-KIT negative.

Celulele stem pozitive pentru c-KIT au fost însă negative pentru markerii hematopoetici şi mezenchimali,pentru factorii de transcripţie faţă de proteinele citoplasmice ale celulelor epiteliale,a celulelor endoteliale şi a celulelor muşchilor netezi.

Transcripţiile mRNA pentru genele care codifică:

TTF1(thyroid transcription factor-1), p63, CK5, surfactant proteina –C(SP-C), CC-10(Clara cell 10kB secretory protein) şi canalul CFTR(cystic fibrosis transmembrane conductance  regulator)-,

au fost doar detectabile,confirmând stadiul primitiv al celulelor stem pulmonare umane.

Celulele pulmonare stem-cell clonale exprimă NANOG(homeobox transcription factor NANOG), OCT3/4(octamer-finding transcription factor 3-4) şi KLF4(Kruppel-like factor 4).

Genele care codifică aceste 4 proteine reprogramează fibroblaştii în celulele stem multipotente,sugerînd că celulele stem pulmonare umane sunt celule multipotente,cu ungrad mare de plasticitate.

Celulele stem pulmonare umane se divid simetric(apar 2 fiice identice)  şi asimetric(2 celule cu desvoltare diferită.

În cazul divizării simetrice deosebim o localizare uniformă a 2proteine(homologue NUMB şi alfa-adaptin) la cei doi poli, lucru ce duce,prin diviziune,la 2 celule fiice identice.

Invers în diviziunea asimetrică aceste 2 proteine sunt localizate numai la un pol şi vor da naştere la 2 celule cu soartă diferită(13).

Diviziunea asimetricăa celulelor stem pulmonare umane dă naştere la o fiică,care exprimă TTF-1 şi GATA 6(GATA finding protein6) iar cealălaltă celulă păsterează fenotipul de stem-cell.

                                                    Nişele celulelor  stem umane

Celulele stem sunt localizate în nişe anatomice particulare unde sunt conectate cu cu celulele locale, care le suportă. Aceste legături sunt de tip GAP JONCTION,care prezintă conexine şi ADHERENS JONCTION,care prezintă E-cadherin(18).

La om s-au găsit nişe de stem-cell în bronchiole cu diametrul într 25-1200 microni,ca şi în peretele alveolar. E-Cadherin a fost detectată la inter-faţa întzre celulele stem pulmonare umane şi celulele epiteliale,celulele musculaturii netede ş fibroblaşti. Fibroblaştii ar avea rol ca suport în nişeşe de celule stem. Nu se ştie bine funcţia acestor celule de sprijin.

În bronchiolele umane de diametru 1,2 microni, celulele epiteliale bazale exprimă în nucleu p63,iar în citoplasmă CK5.

Celulele stem c-KIT pozitive din stratul celular bazal,care exprimă p63 şi c-KIT sugerează o relaţie(legătură) între celulele stem pulmonare umane şi celulele epiteliale bazale.

Celulele epiteliale p63 şi CK5 formează circa 14+/- 4% din celulele epiteliale bronchiolare.

Celulele progenitoare epiteliale ,care prezintă c-KIT exprimă TTF-1(19) şi lipsesc proteinele citoplasmice specializate.

Celulele epiteliale precursoare au fost pozitive pentru c-KIT, TTF-1 şi(sau) pro-SP-C sau cytokerastină

S-au mai identificat că  celulele progenitoare endoteliale  exprimă ETSK,iar celulele muşchilor netezi  exprimă GATA6.

                                 Numărul de celule stem pulmonare umane

Celulele stem sunt relativ puţine (necomune) în organele solide. La om 1 celulă stem se observă între 10000-20000celule în măduva osoasă şi aproximativ 3000 în inimă(13,30).

Celulele stem pulmonare umane nediferenţiate sunt cu o frecvenţă de 1 celulă la 24000celule per global. În brochiole frevenţa ar fi de 1 celulă la 6000de celule,iar în alveole frecvenţa ar fi 1 celulă .la 3000 de celule

Autorii au estimat că 79% din celulele stem pulmonare umane se găsesc în bronchiole şi 21” în alveole. Ele au o localizare preferenţială în bronchiolele fără cartilagiu şi în alveole. Numărulor scade în căile aeriene mai largi.

În ţesutul plămănului fetal celulele stem variază între1 celulală la 600 de celule şi 1 celulă la1500 de celule. Media este de 1celulă la 4000 celule.

                                                              DISCUŢII

Datele lucrării sugerează că plămânul uman posedă un grup de celule c-KIT pozitive,care au propietăţile fundamentale  ale celulelor stem-autorefacerea, formarea de clone şi multipotnete atât-in vitro cât şi –in vivo-.

Celulele stem pulmonare umane au un rol crucial în homeostazia pulmonară şi în regenerarea ţesutului după injurie.

Datele obţinute sugerează că plămânul este un organ căruia îi lipseşte organizarea ieraarchică celulară(21) reglată de un compartiment de celule stem rezidente(13,22-26).

Prezenţa celulelor stem umane pulmonare nu exclude posigilitatea ca celulele mature să fie capabile să coordoneze vascularizaţia din zonele pulmonare distale şi a căilor aeriene distale.

Progeniturile de tip unipotent cu potenţial funcţional distinct pot fi activate simultan pentru a forma

unităţi competente pentru schimbul de gaze.

Datele autorilor indică, că celulele stem pulmonare umane dau naştere la diferite populaţii de celule epiteliale de origine endodermală,iar vasele pulmonare derivă dinmezoderm(32).

Celulele stem pulmonare umane exprimă 4 gene:NANOG, OCT3/4, SOX2 şi KLF4,care constituiesc reţeaua de factori de transcripţie,care guvernează pluripotenţa celulelor stem embrionare umane.(33).

Produşii genelor,care se găsesc în celulele c-KIT potitive din plămânul fetal uman reţin caracteristici tipice de celule stem,care se găsesc în organul în care se desvoltă.

Factorii de transcripţie deasemeni reprogramează celulele somatice adulte în celule stem multipotente.

Celulele stem pulmonare umane,rezidente pulmonar, se divid simetric şi asimetric şi nu exprimă

markeri tipici i celulelor hematopoetice.Acest lucru este un argument cş originea acestor celulel stem nu este în măduva osoasă.

ÎN CONCLUZIE.

Prin datele obţinute autorii au sugerat existenţa celulelor stem pulmonare .

Celulele stem pulmonare se divid asimetric şi generează bronchiole,alveole,vase pulmonare,inclusiv capilare, în modelul experimental pe şoarece.

Mai multe celule stem pulmonare umane obţinute din ţesutul pulmonar regenerat sunt capabile să se autorefacă şi să creeze parenchim pulmonar la un alt şoarece cu leziuni pulmonare.

Structural celulele pulmonare nou regenerate se recunosc prin recunoaşterea de sex uman şi prin transcripţiile genelor epiteliale şi vasculare din ţesutul pulmonar regenerat(13,35,34).

Cromozomul uman X a fost detectat în celulele alveolar-epiteliale tip II regenerate.

Aceste date sugerează capacitatea celulelor stem pulmonare umane de a diferenţia-in vivo- celulele funcţionale foarte specializate,careproduc Surfactant C(SP-C,care esteun factor determinant în desvoltarea funcţiei alveolareşia performanţelor pulmonare.

Celule stem pul monare umane c-KIT pozitive,prezintă autorefacere,clonogenitateşi multipotenţialitate.

                                          

         

    

.

.