Новости

Jun 07, 2023

Травма предотвращает распространение мутантных клеток Ras в мозаичной коже.

Том Nature 619, страницы 167–175 (2023 г.) Цитировать эту статью 11k Доступов 154 Подробности Altmetric Metrics Здоровая кожа представляет собой мозаику дикого типа и мутантных клонов1,2. Хотя травма может сочетаться с

Nature, том 619, страницы 167–175 (2023 г.) Процитировать эту статью

11 тысяч доступов

154 Альтметрика

Подробности о метриках

Здоровая кожа представляет собой мозаику дикого типа и мутантных клонов1,2. Хотя травма может взаимодействовать с мутировавшими белками семейства Ras, способствуя онкогенезу3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, последствия для генетически мозаичной кожи неизвестны. Здесь мы показываем, что после повреждения клетки дикого типа подавляют аберрантный рост, индуцированный онкогенным Ras. Клетки HrasG12V/+ и KrasG12D/+ превосходят клетки дикого типа в неповрежденной мозаичной ткани, но их экспансия предотвращается после повреждения из-за увеличения доли пролиферирующих клеток дикого типа. Механистически мы показываем, что, в отличие от клеток HrasG12V/+, клетки дикого типа реагируют на аутокринную и паракринную секрецию лигандов EGFR, и эта дифференциальная активация пути EGFR объясняет конкурентное переключение во время восстановления повреждений. Ингибирование передачи сигналов EGFR с помощью лекарственных препаратов или генетических подходов уменьшает долю делящихся клеток дикого типа после повреждения, что приводит к размножению клеток HrasG12V/+. Повышенная пролиферация клеток дикого типа за счет конститутивной потери ингибитора клеточного цикла p21 противодействует размножению клеток HrasG12V/+ даже при отсутствии повреждения. Таким образом, травма играет роль в переключении конкурентного баланса между онкогенными клетками и клетками дикого типа в генетически мозаичной коже.

На протяжении всей жизни мы приобретаем мутации в нашей коже из-за постоянного воздействия на нее воздействия окружающей среды. В результате фенотипически нормальная кожа содержит мозаику эпителиальных стволовых клеток с соматическими мутациями, в том числе в генах, связанных с развитием рака, таких как семейство ГТФаз Ras1,2. Конститутивная активация онкогенов Ras была идентифицирована как начальное генетическое событие в 3–30% плоскоклеточных карцином кожи человека13,14,15 (cSCC) и в экспериментально индуцированных cSCC у мышей16,17. В моделях мышей с мозаичной эпителиальной экспрессией конститутивной активной формы Hras (HrasG12V/+) мутантные клетки вытесняют клетки дикого типа и размножаются в неповрежденном эпидермисе кожи18,19,20. Хотя активированные мутантные клетки Hras переносятся в неповрежденном эпителии кожи дикого типа18,19,20, было показано, что повреждение взаимодействует с онкогенными мутациями, вызывая онкогенез на различных моделях мышей3,4,5,6,7,8,9 ,10,11,12. Мы предположили, что распространение клеток HrasG12V/+ в эпидермисе может представлять собой уязвимость при повреждении; Клетки HrasG12V/+ могут в дальнейшем размножаться и приводить к опухолям. Например, гиперпролиферативная среда, создаваемая во время восстановления повреждений, может дополнительно стимулировать пролиферативное поведение мутантных клеток и нарушать толерантность ткани. Здесь мы исследовали, как травма влияет на онкогенный потенциал HrasG12V/+ в генетически мозаичном и фенотипически значимом контексте.

Многослойный эпидермис кожи является уникальным доступным для прямого наблюдения, что позволяет визуализировать появление аберрантного роста с разрешением отдельных клеток. Базальный слой содержит эпидермальные стволовые клетки, которые могут самообновляться, создавая больше базальных клеток, или дифференцироваться и расслаиваться вверх, чтобы заменить внешние, образующие барьер клетки21,22 (Расширенные данные, рис. 1a). Мы предположили, что заживление повреждений будет сотрудничать с конститутивной активацией онкогена Hras (HrasG12V), способствуя опухолеобразованию в фенотипически нормальной, генетически мозаичной коже. Чтобы проверить эту гипотезу, мы создали мышей, у которых мы могли индуцировать и отслеживать популяции мутантных клеток HrasG12V/+ в эпителии дикого типа (Krt14-CreER; flox and replace (FR)-HrasG12V/+; Lox-STOP-Lox (LSL). )-tdTomato; Krt14-H2B–GFP; Методы). У этих мышей обработка тамоксифеном активирует Cre в базальных клетках, экспрессирующих кератин 14, и, в свою очередь, индуцирует совместную экспрессию HrasG12V/+ с его эндогенного промотора и цитоплазматического флуоресцентного репортера tdTomato, который обеспечивает приближение мутантных клеток. Более того, эти мыши также экспрессируют гистон H2B-GFP в базальных клетках, который сохраняется на протяжении всей дифференцировки23, что позволяет визуализировать все базальные стволовые клетки и их потомство (рис. 1а). Мы лечили мышей тамоксифеном в возрасте 3 недель, а через три дня наносили рану на всю толщину хряща (биопсия пункцией диаметром 4 мм) в одном ухе. Мы использовали две дозы тамоксифена для стимулирования экспрессии HrasG12V/+ либо примерно в 99% базальных клеток (HrasG12V/+ max), чтобы повторить предыдущие исследования гомогенных моделей3,4,5,24,25, либо примерно в 65% базальных клеток. (HrasG12V/+ мозаика) для имитации генетически мозаичной кожи (рис. 1б). В качестве контроля мы также разработали Krt14-CreER; LSL-tdTomato; Мышей Krt14-H2B-GFP и обрабатывали их аналогичным образом, чтобы стимулировать экспрессию tdTomato примерно в 65% базальных клеток дикого типа (мозаика дикого типа) (рис. 1b). Продольно визуализируя одни и те же участки эпидермиса кожи и всегда сравнивая мозаичные модели HrasG12V/+ с мозаичными моделями дикого типа, мы смогли контролировать любые потенциальные утечки системы CreER и изучать последствия экспрессии HrasG12V/+ в ткани. общее поведение и поведение клеток (см. Методы).