通过中到高通量分析实时PCR检测癌症干细胞标记物

相应的细节

名称:乔博士李

电子邮件:qiaoli@umich.edu

国家:美国

名称:密歇根大学罗格癌症中心教授。

作者(年代):列表李强，文丽，卫查M，张爱文，月亮JJ。

Pdf 参考文献

期刊名称:国际癌症与治疗杂志

文章类型:审查

收到日期:2018年8月01
接受日期:2018年8月03
发表日期:2018年8月17日

引用:关键词:肿瘤干细胞，实时荧光定量PCR，中、高通量，荧光定量PCR国际癌症协会。Vol: 1, Issu: 1(16-19)。

版权:©2018这是一篇开放获取的文章，在知识共享署名许可协议的条款下发布，该协议允许在任何媒体上无限制地使用、发布和复制，前提是注明原作者和来源。

摘要

肿瘤干细胞(CSC)标记物的特性为CSC直接治疗提供了潜在的靶点。然而，CSC的表型在患者中有很大差异。因此，快速准确地识别个性化CSC表面标记是决定CSC特异性靶向精度的关键。中、高通量实时荧光定量PCR可以同时定量数百个CSC表面标记物和CSC特异性激活信号通路分子的基因表达谱。通过检测循环肿瘤细胞的CSC标志物，可以对肿瘤进行早期诊断，评价肿瘤治疗效果，监测肿瘤复发。

关键字

癌症干细胞，标记物，中到高通量分析实时PCR，癌症免疫治疗。

摘要

肿瘤干细胞(CSC)标记物的特性为CSC直接治疗提供了潜在的靶点。然而，CSC的表型在患者中有很大差异。因此，快速准确地识别个性化CSC表面标记是决定CSC特异性靶向精度的关键。中、高通量实时荧光定量PCR可以同时定量数百个CSC表面标记物和CSC特异性激活信号通路分子的基因表达谱。通过检测循环肿瘤细胞的CSC标志物，可以对肿瘤进行早期诊断，评价肿瘤治疗效果，监测肿瘤复发。

关键字

癌症干细胞，标记物，中到高通量分析实时PCR，癌症免疫治疗。

缩写

CSC:肿瘤干细胞，ALDH:乙醛脱氢酶，FCM:流式细胞术，IHC:免疫组化，WB: western blot。

介绍

癌症干细胞已经淹没了人们的注意力，因为它是导致肿瘤发病的一小部分癌细胞;对放射和化疗的耐药性;癌症复发;转移和逃避宿主免疫监测[1-3]。癌症干细胞已经从血液学和多种实体肿瘤中分离并鉴定，包括肺癌、肝癌、胰腺癌、结肠癌、脑癌、头颈癌、乳腺癌和卵巢癌、胃癌以及皮肤癌黑色素瘤[4-8]。为了提高目前癌症的治疗效果，对原发肿瘤的初始治疗需要关注如何识别和消除肿瘤干细胞，以防止原发肿瘤的复发和转移，从而提高生存率。要在肿瘤的主体内靶向肿瘤干细胞，识别肿瘤干细胞的表面标记是至关重要的。在过去十年左右的时间里，已经发现了一些不同的癌症干细胞标记物(表1)。因为癌症干细胞相关的基因表达或蛋白信号反映了患者肿瘤组织中癌症干细胞的丰度和性质，从而反映了肿瘤对治疗的生物学、行为和结果[9,10]。更重要的是，肿瘤干细胞标记物的特性将为肿瘤干细胞直接治疗，特别是肿瘤干细胞靶向肿瘤免疫治疗提供潜在的靶点，因为这些肿瘤干细胞标记物可以作为或被用作抗原/免疫原来发展抗癌干细胞宿主免疫。

表1:肿瘤干细胞标记物[1,2,9,10,31-33]。

我们使用醛脱氢酶(ALDH)作为标记物，识别和表征了人类和动物癌症中丰富的癌症干细胞群。醛脱氢酶(ALDH)水平高高)活性已被成功地用作一个可靠的单一标记物，用于分离乳腺癌和各种其他人类肿瘤以及小鼠肿瘤中富含癌症干细胞的群体[11-24]。在人乳腺癌中，ALDH活性高与转移、化疗耐药和预后不良有关[14,25-27]。我们已经证明了ALDH高识别肿瘤起始人群，证明了ALDH的抗肿瘤功效高肿瘤干细胞裂解物脉冲DC疫苗在肿瘤保护模型和放疗后建立的肿瘤中的应用[24,28]。我们还检查了头颈部鳞状细胞癌(HNSCC)的ALDH的抗原性/免疫原性高HNSCC肿瘤干细胞vs. ALDHlow HNSCC非肿瘤干细胞[29]。抗PD-L1可显著增强ALDH的治疗效果高HNSCC肿瘤干细胞疫苗在肿瘤切除术后的辅助设置[30]。我们之前报道的癌症干细胞疫苗的生成方法依赖于分离ALDH高肿瘤干细胞。这限制了该方法的临床应用。为了开发用于癌症患者的“现成”癌症干细胞疫苗，以多肽形式识别和使用癌症干细胞抗原标记物将是有利的。

到目前为止，已经测试了许多基于靶向肿瘤干细胞标记物的靶向肿瘤干细胞治疗目的的巧妙方法，包括抗体[34-36]，CAR-T [37-40]， CRISPR/Cas9基因组编辑[41]，纳米颗粒介导策略[42,43]，和溶瘤病毒[2,44,45]。然而，癌症干细胞表型在患有相同类型的癌症[33]的患者之间可以有很大的差异。同一患者不同时期甚至同一癌组织肿瘤细胞上表达的癌干细胞表面标志物均为异质[32]。在这一领域，同时、快速、准确地识别和识别肿瘤干细胞表面标记物的需求巨大。

目前已采用流式细胞术(FCM)、免疫组化(IHC)、免疫印迹(WB)等方法对干细胞标志物的表达进行鉴定和识别。不幸的是，这些方法仅限于监测某些癌症干细胞标记物的表达强度和激活状态。对于肿瘤干细胞的特异性靶向，迫切需要同时、快速、准确的识别方法来识别肿瘤干细胞标记物以及下游蛋白和相关基因的扩增。PCR是一种有效的核酸检测工具，在肿瘤遗传分析的基础研究和临床诊断中都得到了广泛的应用。传统的多重PCR可能是实现这一目标的可行方法，它使用多对引物来检测不同的基因，但反应发生在反应管中，从而限制了在有限的样本中可以检测的基因数量。为了提供一个简单高效的平台来克服传统的多重PCR的缺点，中、高通量分析实时PCR扩增可以同时定量数百个基因表达，通过基因标记板进行。基因标记板是预先配置了数百个PCR引物的96孔或384孔板。不同引物之间的交叉作用和竞争导致了各目的基因扩增效率的不均衡。每个培养皿包含预先定义的分析和在井中干燥的内源性控制，准备在一个简单的实验中准确评估数百个基因签名。

因此，由于其可靠性、可行性、高通量能力和简单性，中-高通量谱实时PCR被用于定量数百种癌症干细胞表面标记物和癌症干细胞特异性激活信号通路分子的基因表达水平。根据不同肿瘤干细胞表面标记物的表达面板，可以选择占主导地位的肿瘤干细胞表面标记物群体。针对单一显性肿瘤干细胞标记物或多种高表达标记物的治疗可能成为个性化治疗的有用方法。

每次中、高通量分析实时PCR检测所需样本量极小，适用于罕见的临床和实验室样本检测。例如，利用中、高通量实时荧光定量PCR技术采集循环肿瘤细胞，分析循环肿瘤细胞的干细胞表型，可以对肿瘤进行早期诊断;肿瘤治疗效果评价;监测肿瘤复发，确定残余或复发肿瘤干细胞与原发肿瘤干细胞的表型差异。总之，这些将提供有价值的数据，以选择个性化的癌症干细胞标记为目标。

采用中、高通量实时PCR检测肿瘤干细胞标记物时，可根据检测到的肿瘤干细胞标记物收集不同的潜在肿瘤干细胞群。增殖能力，侵袭能力，致瘤性可以评估之间的不同潜在的癌症干细胞群体。通过这种方式，我们可以确定显性癌症干细胞群体，这将对个性化癌症干细胞靶向治疗非常有价值(图1)。

图1:中、高通量实时PCR分析的应用方面。

总之，中到高通量实时PCR分析可以为广泛的研究提供高质量的数据，为一个特定的生物过程提供超过百万套预先设计的引物/探针，覆盖多个物种。中、高通量实时荧光定量PCR由于其高通量、高可靠性、多功能和简单性，在肿瘤干细胞标记物及其生物学活性的检测和鉴定中具有广阔的应用前景，有望在基础研究和临床研究中找到有价值的用途。

承认

这项工作得到了NIH R01 CA210273和Gillson Longenbaugh基金会的部分支持。

查看pdf

下载

  1. Plaks V, Kong N, Werb Z(2015)肿瘤干细胞生态位:生态位在调节肿瘤细胞干细胞性中有多重要?细胞干细胞16:225- 238。(Ref)

  2. Marquardt S, Solanki M, Spitschak A, Vera J, Putzer BM(2018)癌症干细胞治疗的新功能标记物:了解靶向转移的信号网络。Semin癌症杂志。(Ref)

  3. Singh A和settman J (2010) EMT，癌症干细胞和耐药性:癌症战争中出现的邪恶轴心。致癌基因29日:4741 - 4751。(Ref)

  4. Clevers H(2011)癌症干细胞:前提、承诺和挑战。Nat Med 17: 313-319。(Ref)

  5. Kim JY, Lee HY, Park KK, Choi YK, Nam JS, et al. (2016) CWP232228通过Wnt/ β -catenin信号通路靶向肝癌干细胞:一种新的肝癌治疗方法。Oncotarget 7: 20395 - 20409。(Ref)

  6. (2018)外泌体TRIM3是胃癌新的标志物和治疗靶点。J临床肿瘤研究37:162。(Ref)

  7. Al-Hajj M, Wicha MS, bento - hernandez A, Morrison SJ, Clarke MF(2003)致瘤性乳腺癌细胞的前瞻性鉴定。美国国家科学学院学报100:3983-3988。(Ref)

  8. Schatton T, Murphy GF, Frank NY, Yamaura K, Waaga-Gasser AM, et al.(2008)人类黑色素瘤起始细胞的鉴定。自然451:345 - 349。(Ref)

  9. Krause M, Dubrovska A, Linge A, Baumann M(2017)癌症干细胞:放射抗性、放射治疗结果预测和联合治疗的特异性靶点。Adv Drug delivery Rev 109: 63-73。(Ref)

  10. 癌症干细胞:肿瘤复发和转移的根源。Semin癌症生物学44:10-24。(Ref)

  11. Ginestier C, Hur MH, charfe - jauffret E, Monville F, Dutcher J, et al. (2007) ALDH1是正常和恶性人类乳腺干细胞的标志，也是不良临床结果的一个预测因子。细胞干细胞1:555- 567。(Ref)

  12. Visus C, Wang Y, Lozano-Leon A, Ferris RL, Silver S, et al.(2011)利用aldh1a1特异性CD8(+) T细胞靶向ALDH(亮)人类癌症起始细胞。Clin Cancer Res 17: 6174-6184。(Ref)

  13. Charafe-Jauffret E, Ginestier C, Iovino F, Wicinski J, Cervera N, et al.(2009)乳腺癌细胞系包含具有转移能力和独特分子特征的功能性癌症干细胞。癌症研究69:1302-1313。(Ref)

  14. charfe - jauffret E, Ginestier C, Iovino F, Tarpin C, Diebel M, et al.(2010)乙醛脱氢酶1阳性肿瘤干细胞介导炎性乳腺癌的转移和不良临床结局。临床癌症研究16:45-55。(Ref)

  15. Yang X, Deng S .， Yang X .， Lassus H .， Liang S .， Kaur S .， et al.(2010)干细胞标志物醛脱氢酶亚型1 (ALDH1)在人上皮性肿瘤中的表达水平和模式。PLoS One 5: e10277。(Ref)

  16. Huang EH, Hynes MJ, Zhang T, Ginestier C, Dontu G, et al.(2009)乙醛脱氢酶1是正常和恶性人类结肠干细胞(SC)的标记物，并在结肠肿瘤发生过程中跟踪SC过剩。癌症研究69:3382-3389。(Ref)

  17. Carpentino JE, Hynes MJ, Appelman HD, Zheng T, Steindler DA, et al.(2009)表达乙醛脱氢酶的结肠干细胞在结肠炎向癌症转变过程中促进肿瘤发生。癌症研究69:8208-8215。(Ref)

  18. Clay MR, Tabor M, Owen JH, Carey TE, Bradford CR, et al.(2010)用乙醛脱氢酶鉴定头颈部鳞状细胞癌干细胞。头颈32:1195-1201。(Ref)

  19. Boonyaratanakornkit JB, Yue L, Strachan LR, Scalapino KJ, LeBoit PE, et al.(2010)利用ALDH筛选肿瘤性黑色素瘤细胞。J Invest Dermatol 130: 2799-2808。(Ref)

  20. van den hoogen c，van der horst g，张H，Buijs Jt，Lippitt Jm，等。（2010）高醛脱氢酶活性鉴定人前列腺癌中的肿瘤起始和转移发起细胞。癌症Res 70：5163-5173。(Ref)

  21. Matsui W, Huff CA, Wang Q, Malehorn MT, Barber J，等(2004)克隆性多发性骨髓瘤细胞的特性。血103:2332 - 2336。(Ref)

  22. Pearce DJ, Taussig D, Simpson C, Allen K, Rohatiner AZ, et al.(2005)脐带血和急性髓系白血病样本中醛脱氢酶活性高的细胞特征。干细胞23:752-760。(Ref)

  23. Awad O, Yustein JT, Shah P, Gul N, Katuri V, et al.(2010)高ALDH活性识别化疗耐药的尤文氏肉瘤干细胞对EWS-FLI1抑制保持敏感性。PLoS One 5: e13943。(Ref)

  24. 宁宁，潘强，郑芳，Teitz-Tennenbaum S, Egenti M, et al.(2012)肿瘤干细胞疫苗具有显著的抗肿瘤免疫功能。癌症研究72:1853-1864。(Ref)

  25. Tanei T, Morimoto K, Shimazu K, Kim SJ, Tanji Y, et al.(2009)通过乙醛脱氢酶1表达鉴定乳腺癌干细胞对紫杉醇和表阿霉素序列化疗的耐药性。临床癌症研究15:4234- 441。(Ref)

  26. Marcato P, Dean CA, Pan D, Araslanova R, Gillis M, et al.(2011)乳腺癌干细胞醛脱氢酶活性主要是由于ALDH1A3亚型，其表达可预测转移。干细胞29:32-45。(Ref)

  27. Kim MP, Fleming JB, Wang H, Abbruzzese JL, Choi W，等(2011)ALDH活性选择性地定义了人胰腺腺癌中相对于CD133表达的肿瘤启动细胞群增强。PLoS One 6: e20636。(Ref)

  28. 关键词:肿瘤干细胞，肿瘤干细胞，肿瘤转移，体液免疫Oncoimmunology 4: e990767。(Ref)

  29. Prince MEP, Zhou L, Moyer JS, Tao H, Lu L, et al. (2016) ALDH (high)人头颈部鳞状细胞癌肿瘤干细胞体外免疫原性评价。口服Oncol 59: 30-42。(Ref)

  30. 关键词:肿瘤干细胞疫苗，佐剂，临床疗效，免疫组化癌症研究76:4661- 4672。(Ref)

  31. 肿瘤干细胞在肿瘤治疗中的应用。肿瘤学(威利斯顿公园)28:1101-1107。(Ref)

  32. Kim WT和Ryu CJ(2017)正常干细胞上的癌症干细胞表面标记物。BMB代表50:285-298。(Ref)

  33. 王T，Shigdar S，Gantier MP，Hou Y，Wang L等。（2015）癌症干细胞靶向治疗：在争议中进展。onCotarget 6：44191-44206。(Ref)

  34. Ghosh SC, Neslihan Alpay S, Klostergaard J (2012)专家意见目标16:635-650。(Ref)

  35. Waldron NN, Kaufman DS, Oh S, Inde Z, Hexum MK, et al.(2011)在人类头颈部肿瘤异种移植模型中，用dCD133KDEL靶向肿瘤启动细胞显示出惊人的肿瘤减少。Mol Cancer Ther 10: 1829-1838。(Ref)

  36. Skubitz AP, Taras EP, Boylan KL, Waldron NN, Oh S, et al.(2013)靶向CD133在体内卵巢癌模型中可降低卵巢癌进展。妇科妇科130:579-587。(Ref)

  37. Fesnak AD, June CH, Levine BL(2016)工程T细胞:癌症免疫治疗的希望和挑战。癌症16:566-581。(Ref)

  38. Maude SL, Frey N, Shaw PA, Aplenc R, Barrett DM, et al.(2014)嵌合抗原受体T细胞在白血病持续缓解中的作用。中国医学杂志371:1507-1517。(Ref)

  39. Ahmed N, Salsman VS, Kew Y, Shaffer D, Powell S, et al. (2010) HER2特异性T细胞靶向原发性胶质母细胞瘤干细胞，诱导自体实验肿瘤的消退。临床癌症研究16:474- 485。(Ref)

  40. Zhu X, Prasad S, gaedike S, Hettich M, Firat E, et al.(2015)患者来源的胶质母细胞瘤干细胞被cd133特异性CAR - T细胞杀死，但诱导T细胞老化标志物CD57。Oncotarget 6: 171 - 184。(Ref)

  41. Cortina C, Turon G, Stork D, hernando momblona X, Sevillano M, et al.(2017)一种研究人类肿瘤中癌症干细胞的基因组编辑方法。EMBO Mol Med 9:869 -879。(Ref)

  42. Yallapu MM, Maher DM, Sundram V, Bell MC, Jaggi M, et al.(2010)姜黄素诱导卵巢癌细胞化疗/放射敏化，姜黄素纳米颗粒抑制卵巢癌细胞生长。J卵巢研究3:11。(Ref)

  43. 关键词:吉西他滨，双波纳米疗法，间质靶向，小鼠胰腺癌ACS Nano 7: 10048-10065。(Ref)

  44. Bauerschmitz GJ, Ranki T, Kangasniemi L, Ribacka C, Eriksson M, et al. (2008) CD44+CD24-/低乳腺癌细胞中的组织特异性启动子活跃。癌症文献68:5533-5539。(Ref)

  45. Enadenotucirev (Enadenotucirev)是一种嵌合B组人类特异性溶瘤腺病毒。Mol Ther溶瘤学5:62 -74。(Ref)

创作共用许可证

这个作品是根据
知识共享、署名、非商业、相似共享4.0国际许可。
创新资讯版权所有
脸谱网
推特
LinkedIn