Preview

Инновационная медицина Кубани

Расширенный поиск

Патогенетические особенности эпителиально-мезенхимального перехода при онкологических заболеваниях

https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-85-92

Полный текст:

Аннотация

Эпителиально‑мезенхимальный переход (ЭМП) – это клеточно‑биологический механизм, происходящий в широком диапазоне тканей под воздействием белков‑маркеров (E‑кадгерина, виментина, SNAIL, TWIST, SLUG, ZEB1, EMT‑TF), опухолевого микроокружения и генетических особенностей; представляет собой многоступенчатое развитие и преобразование клеток эпителиального фенотипа в клетки, приобретающие мезенхимальные черты разной степени выраженности. Данные квазимезенхимальные клетки характеризуются такими свойствами, как стволовость, опухолевая гетерогенность, повышенная инвазивность, лекарственная устойчивость и склонность к отдаленному метастазированию, что способствует пролиферации неопластических клеток, опухолевой диссеминации и инициации метастазирования. Это в свою очередь индуцирует возникновение резистентности к медикаментозной терапии и рецидива онкологических заболеваний.

В рамках данной работы проведен литературный обзор актуальных, индексированных в PubMed научных публикаций, посвященных феномену ЭМП. Целью исследования являлась оценка биохимических и молекулярных патогенетических механизмов ЭМП и влияние его маркеров на прогрессирование неопластических процессов и эффективность проводимого лечения.

На данный момент еще не составлена единая схема ЭМП, которая объединяла бы все молекулярные преобразования клеток с квазимезенхимальным фенотипом, однако анализируя особенности данной клеточной программы, можно выявить методы терапии, нацеленные на подавление пластичности раковых клеток, предотвращение индукции ЭМП путем блокирования контекстных сигналов и индукцию мезенхимально‑эпителиальный переход на определенных этапах развития опухоли, что позволит уменьшить риск опухолевой диссеминации и повысить эффективность лечения онкологических заболеваний.

Об авторах

Е. А. Пасечникова
Кубанский государственный медицинский университет
Россия

Пасечникова Елизавета Александровна, аспирант кафедры онкологии с курсом торакальной хирургии ФПК и ППС

350063, Краснодар, ул. Седина, 4



В. Н. Бодня
Кубанский государственный медицинский университет; Научно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. Очаповского
Россия

Бодня Вадим Николаевич, д. м. н., врач‑онколог; доцент кафедры онкологии с курсом торакальной хирургии ФПК и ППС

Краснодар



Д. В. Кадомцев
Клинический онкологический диспансер № 1
Россия

Кадомцев Дмитрий Вадимович, врач‑онколог

Краснодар



А. Ю. Георгиева
Кубанский государственный медицинский университет
Россия

Георгиева Анастасия Юрьевна, аспирант кафедры онкологии с курсом торакальной хирургии ФПК и ППС

Краснодар



В. А. Порханов
Кубанский государственный медицинский университет; Научно-исследовательский институт – Краевая клиническая больница № 1 им. проф. С.В. Очаповского
Россия

Порханов Владимир Алексеевич, академик РАН, д. м. н., профессор, главный врач; заведующий кафедрой онкологии с курсом торакальной хирургии ФПК и ППС

Краснодар



Д. Д. Шевчук
Кубанский государственный медицинский университет
Россия

Шевчук Даниил Дмитриевич, студент 5‑го курса, лечебный факультет

Краснодар



Список литературы

1. Lamouille S, Xu J, Derynck R. Molecular mechanisms of epithelial–mesenchymal transition. Nat Rev Mol Cell Biol. 2014;15(3):178–196. PMID: 24556840. PMCID: PMC4240281. https://doi.org/10.1038/nrm3758

2. Nieto MA, Huang RYJ, Jackson RA, et al. EMT: 2016. Cell. 2016;166(1):21–45. PMID: 27368099. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.06.028

3. Van de Putte T, Maruhashi M, Francis A, et al. Mice lacking ZFHX1B, the gene that codes for Smad‑interacting protein‑1, reveal a role for multiple neural crest cell defects in the etiology of Hirschsprung disease‑mental retardation syndrome. Am J Hum Genet. 2003;72(2):465–470. PMID: 12522767. PMCID: PMC379238. https://doi.org/10.1086/346092

4. Caja L, Tan E‑J. Epithelium to mesenchyme transition. Encyclopedia of Cancer (Third Edition). 2019:14–23. https://doi.org/10.1016/B978‑0‑12‑801238‑3.65024‑9

5. Sato M, Shames D, Hasegawa Y. miRNAs in Transitions: EMT, MET, and EndoMT. MicroRNA in Regenerative Medicine. 2015:893–915. https://doi.org/10.1016/B978‑0‑12‑405544‑5.00034‑4

6. Ribatti D, Tamma R, Annese T. Epithelial‑Mesenchymal Transition in Cancer: A Historical Overview. Translational oncology. 2020;13(6):100773. PMID: 32334405. PMCID: PMC7182759. https://doi.org/10.1016/j.tranon.2020.100773

7. Williams ED, Gao D, Redfern A, et al. Controversies around epithelial‑mesenchymal plasticity in cancer metastasis. Nature Reviews Cancer. 2019;19(12):716–732. PMID: 31666716. PMCID: PMC7055151. https://doi.org/10.1038/s41568‑019‑0213‑x

8. Lambert AW, Pattabiraman DR, Weinberg RA. Emerging biological principles of metastasis. Cell. 2017;168(4):670– 691. PMID: 28187288. PMCID: PMC5308465. https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.11.037

9. Gotoh O, Sugiyama Y, Takazawa Y, et al. Clinically relevant molecular subtypes and genomic alteration‑independent differentiation in gynecologic carcinosarcoma. Nature communications. 2019;10(1):4965. https://doi.org/10.1038/s41467‑019‑12985‑x

10. Ocaña OH, Córcoles R, Fabra A, et al. Metastatic colonization requires the repression of the epithelial‑mesenchymal transition inducer Prrx1. Cancer Cell. 2012;22(6):709–724. PMID: 23201163. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.10.012

11. Bornes L, Belthier G, van Rheenen J. Epithelial‑toMesenchymal Transition in the Light of Plasticity and Hybrid E/M States. Journal of clinical medicine. 2021;10(11):2403. PMID: 34072345. PMCID: PMC8197992. http://doi.org/10.3390/jcm10112403

12. Peinado H, Olmeda D, Cano A. Snail, Zeb and bHLH factors in tumour progression: an alliance against the epithelial phenotype? Nat Rev Cancer. 2007;7(6):415–428. PMID: 1708028. https://doi.org/10.1038/nrc2131

13. Gheldof A, Berx G. Cadherins and epithelial‑to‑mesenchymal transition. Prog Mol Biol Transl Sci. 2013;116:317–336. PMID: 23481201. http://doi.org/10.1016/B978‑0‑12‑394311‑8.00014‑5

14. Petrova YI, Schecterson L, Gumbiner BM. Roles for E‑cadherin cell surface regulation in cancer. Mol Biol Cell. 2016;27(21):3233–3244. PMID: 27582386. PMCID: 5170857. http://doi.org/10.1091/mbc.E16‑01‑0058

15. Wong SHM, Fang CM, Chuah LH, et al. E‑cadherin: Its dysregulation in carcinogenesis and clinical implications. Crit Rev Oncol Hematol. 2018;121:11–22. PMID: 29279096. http://doi.org/10.1016/j.critrevonc.2017.11.010

16. Liu CY, Lin HH, Tang MJ, et al. Vimentin contributes to epithelial‑mesenchymal transition cancer cell mechanics by mediating cytoskeletal organization and focal adhesion maturation. Oncotarget. 2015;6(18):15966–15983. PMID: 25965826. PMCID: PMC4599250. http://doi.org/10.18632/oncotarget.3862

17. Siemens H, Jackstadt R, Hünten S, et al. miR‑34 and SNAIL form a double‑negative feedback loop to regulate epithelial‑mesenchymal transitions. Cell Cycle. 2011;10(24):4256–4271. PMID: 22134354. http://doi.org/10.4161/cc.10.24.18552

18. Watanabe K, Villarreal‑Ponce A, Sun P, et al. Mammary morphogenesis and regeneration require the inhibition of EMT at terminal end buds by Ovol2 transcriptional repressor. Dev Cell. 2014;29(1):59–74. PMID: 24735879. PMCID: PMC4062651. http://doi.org/10.1016/j.devcel.2014.03.006

19. Shapiro IM, Cheng AW, Flytzanis NC, et al. An EMT‑driven alternative splicing program occurs in human breast cancer and modulates cellular phenotype. PLoS Genet. 2011;7(8):e1002218. PMID: 21876675. PMCID: PMC3158048. http://doi.org/10.1371/journal.pgen.1002218

20. Warzecha CC, Sato TK, Nabet B, et al. ESRP1 and ESRP2 are epithelial cell‑type‑specific regulators of FGFR2 splicing. Mol Cell. 2009;33(5):591–601. PMID: 19285943. PMCID: PMC2702247. http://doi.org/10.1016/j.molcel.2009.01.025

21. Conn SJ, Pillman KA, Toubia J, et al. The RNA binding protein quaking regulates formation of circRNAs. Cell. 2015;160(6):1125–1134. PMID: 25768908. http://doi.org/10.1016/j.cell.2015.02.014

22. Hong J, Zhou J, Fu J, et al. Phosphorylation of Serine 68 of Twist1 by MAPKs stabilizes Twist1 Protein and Promotes Breast Cancer Cell Invasiveness. Cancer Res. 2011;71(11):3980– 3990. PMID: 21502402. PMID: PMC3107354. http://doi.org/10.1158/0008‑5472.CAN‑10‑2914

23. Xu J, Lamouille S, Derynck R. TGF‑beta‑induced epithelial to mesenchymal transition. Cell Res. 2009;19(2):156–172. PMID: 19153598. PMCID: PMC4720263. http://doi.org/10.1038/cr.2009.5

24. Quail DF, Joyce JA. Microenvironmental regulation of tumor progression and metastasis. Nat Med. 2013;19(11):1423–1437. PMID: 24202395. PMCID: PMC 3954707. http://doi.org/10.1038/nm.3394

25. Puram SV, Tirosh I, Parikh AS, et al. Single‑Cell Transcriptomic Analysis of Primary and Metastatic Tumor Ecosystems in Head and Neck Cancer. Cell. 2017;171(7):1611– 1624.e24. PMID: 29198524. PMCID: PMC5878932. http://doi.org/10.1016/j.cell.2017.10.044

26. Shibue T, Weinberg RA. EMT, CSCs, and drug resistance: the mechanistic link and clinical implications. Nat Rev Clin Oncol. 2017;14(10):611–629. PMID: 28397828. PMCID: PMC: 5720366. http://doi.org/10.1038/nrclinonc.2017.44

27. Long H, Xiang T, Qi W, et al. CD133+ ovarian cancer stem‑like cells promote non‑stem cancer cell metastasis via CCL5 induced epithelial‑mesenchymal transition. Oncotarget. 2015;6(8):5846–5859. PMID: 25788271. PMCID: PMC4467406. http://doi.org/10.18632/oncotarget.3462

28. Bierie B, Pierce SE, Kroeger C, et al. Integrin‑β4 identifies cancer stem cell‑enriched populations of partially mesenchymal carcinoma cells. Proc Natl Acad Sci U S A. 2017;114(12):E2337–E2346. http://doi.org/10.1073/pnas.1618298114

29. Mehlen P, Puisieux A. Metastasis: a question of life or death. Nat Rev Cancer. 2006;6(6):449–458. PMID: 16723991. http://doi.org/10.1038/nrc1886

30. Krebs AM, Mitschke J, Lasierra Losada M, et al. The EMTactivator Zeb1 is a key factor for cell plasticity and promotes metastasis in pancreatic cancer. Nat Cell Biol. 2017;19(5):518–529. PMID: 28414315. http://doi.org/10.1038/ncb3513

31. Aceto N, Bardia A, Miyamoto DT, et al. Circulating tumor cell clusters are oligoclonal precursors of breast cancer metastasis. Cell. 2014;158(5):1110–1122. PMID: 25171411. PMCID: PMC4149753. http://doi.org/10.1016/j.cell.2014.07.013

32. Revenu C, Gilmour D. EMT 2.0: shaping epithelia through collective migration. Curr Opin Genet Dev. 2009;19(4):338–342. PMID: 19464162. http://doi.org/10.1016/j.gde.2009.04.007

33. Tsai JH, Donaher JL, Murphy DA, et al. Spatiotemporal regulation of epithelial‑mesenchymal transition is essential for squamous cell carcinoma metastasis. Cancer Cell. 2012;22(6):725– 736. PMID: 23201165. PMCID: PMC3522773. http://doi.org/10.1016/j.ccr.2012.09.022

34. Braun S, Vogl FD, Naume B, et al. A pooled analysis of bone marrow micrometastasis in breast cancer. N Engl J Med. 2005;353(8):793–802. PMID: 16120859. http://doi.org/10.1056/NEJMoa050434

35. Klein CA. Selection and adaptation during metastatic cancer progression. Nature. 2013;501(7467):365–372. PMID: 24048069. http://doi.org/10.1038/nature12628

36. Dagogo‑Jack I, Shaw AT. Tumour heterogeneity and resistance to cancer therapies. Nat Rev Clin Oncol. 2018;15(2):81–94. PMID: 29115304. http://doi.org/10.1038/nrclinonc.2017.166

37. Koren S, Reavie L, Couto JP, et al. PIK3CA(H1047R) induces multipotency and multi‑lineage mammary tumours. Nature. 2015;525(7567):114–118. PMID: 26266975. http://doi.org/10.1038/nature14669

38. Pastushenko I, Brisebarre A, Sifrim A, et al. Identification of the tumour transition states occurring during EMT. Nature. 2018;556(7702):463–468. PMID: 29670281. http://doi.org/10.1038/s41586‑018‑0040‑3

39. Thiery JP, Acloque H, Huang RY, et al. Epithelialmesenchymal transitions in development and disease. Cell. 2009;139(5):871–890. PMID: 19945376. http://doi.org/10.1016/j.cell.2009.11.007

40. Saxena M, Stephens MA, Pathak H, et al. Transcription factors that mediate epithelial‑mesenchymal transition lead to multidrug resistance by upregulating ABC transporters. Cell Death Dis. 2011;2(7):e179. PMID: 21734725. PMCID: PMC3199722. http://doi.org/10.1038/cddis.2011.61

41. Byers LA, Diao L, Wang J, et al. An epithelial‑mesenchymal transition gene signature predicts resistance to EGFR and PI3K inhibitors and identifies Axl as a therapeutic target for overcoming EGFR inhibitor resistance. Clin Cancer Res. 2013;19(1):279–290. PMID: 23091115. PMCID: PMC3567921. http://doi.org/10.1158/1078‑0432.CCR‑12‑1558

42. Hata AN, Niederst MJ, Archibald HL, et al. Tumor cells can follow distinct evolutionary paths to become resistant to epidermal growth factor receptor inhibition. Nat Med. 2016;22(3):262–269. PMID: 26828195. PMCID: PMC4900892. http://doi.org/10.1038/nm.4040

43. Terry S, Savagner P, Ortiz‑Cuaran S, et al. New insights into the role of EMT in tumor immune escape. Mol Oncol. 2017;11(7):824–846. PMID: 28614624. PMCID: PMC5496499. http://doi.org/10.1002/1878‑0261.12093

44. Dongre A, Rashidian M, Reinhardt F, et al. Epithelial‑toMesenchymal Transition Contributes to Immunosuppression in Breast Carcinomas. Cancer Res. 2017;77(15):3982–3989. PMID: 28428275. PMCID: PMC5541771. http://doi.org/10.1158/0008‑5472.CAN‑16‑3292

45. Noman MZ, Janji B, Abdou A, et al. The immune checkpoint ligand PD‑L1 is upregulated in EMT‑activated human breast cancer cells by a mechanism involving ZEB‑1 and miR‑200. Oncoimmunology. 2017;6(1):e1263412. PMID: 28197390. PMCID: PMC5283623. http://doi.org/10.1080/216240 2X.2016.1263412

46. Kudo‑Saito C, Shirako H, Takeuchi T, et al. Cancer metastasis is accelerated through immunosuppression during Snailinduced EMT of cancer cells. Cancer Cell. 2009;15(3):195–206. PMID: 19249678. http://doi.org/10.1016/j.ccr.2009.01.023

47. Byers LA, Gerber D, Peguero J, et al. A phase I/II and pharmacokinetic study of BGB324, a selective AXL inhibitor as monotherapy and in combination with erlotinib in patients with advanced non‑small cell lung cancer (NSCLC). Eur J Cancer. 2016;69(1):S18–S19. http://doi.org/10.1016/S0959‑8049(16)32636‑3

48. Pattabiraman DR, Bierie B, Kober KI, et al. Activation of PKA leads to mesenchymal‑to‑epithelial transition and loss of tumor‑initiating ability. Science. 2016;351(6277):aad3680. PMID: 26941323. PMCID: PMC5131720. http://doi.org/10.1126/science.aad3680

49. Herbertz S, Sawyer JS, Stauber AJ, et al. Clinical development of galunisertib (LY2157299 monohydrate), a small molecule inhibitor of transforming growth factor‑beta signaling pathway. Drug Des Devel Ther. 2015;9:4479–4499. PMID: 26309397. PMCID: PMC4539082. https://doi.org/10.2147/DDDT.S86621


Рецензия

Для цитирования:


Пасечникова Е.А., Бодня В.Н., Кадомцев Д.В., Георгиева А.Ю., Порханов В.А., Шевчук Д.Д. Патогенетические особенности эпителиально-мезенхимального перехода при онкологических заболеваниях. Инновационная медицина Кубани. 2022;(2):85-92. https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-85-92

For citation:


Pasechnikova E.A., Bodnya V.N., Kadomtsev D.V., Georgieva A.Yu., Porhanov V.A., Shevchuk D.D. The epithelial-to-mesenchymal transition in cancer: pathogenetic features. Innovative Medicine of Kuban. 2022;(2):85-92. (In Russ.) https://doi.org/10.35401/2541-9897-2022-25-2-85-92

Просмотров: 82


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2541-9897 (Online)