Spinocelulární karcinom (SCC), také známý jako trn karcinom, je jedním z hlavních příčin rakoviny souvisejících úmrtí ve světě. SCC je maligní epiteliální nádor, vznikající v tkáních, které poskytují bariéru mezi organismem a prostředím, jako je kůže, ústní dutina, jícen a plíce . V dřívější fázi je SCC doprovázena epidermální keratinizací a tvorbou vředů na povrchu sliznice a hlubší tkáně jsou napadeny SCC v pozdější fázi. Pro mikroskopický vzhled jsou buňky SCC uspořádány v hnízdech, které jsou obklopeny polygonálními buňkami s odlišnými buněčnými hranicemi a hyperchromními jádry. SCC mají vysokou tendenci metastázovat, obvykle prostřednictvím regionálních lymfatických uzlin, a mohou způsobit systematické poškození více orgánů. Chirurgie, laserová terapie a záření jsou i nadále nejrozšířenější léčbou SCC . Jedinečné cytomorfologické vlastnosti SCC variant vedou k odlišné léčbě a výsledkům .

Cell surface antigen CD109 je glycosylphosphatidylinositol (GPI)-souvisí glykoprotein přibližně 170 kDa a členem a2 makroglobulin (s příponou a2m)/C3, C4, C5 rodiny thioester-obsahující proteiny . Lidský gen CD109 je umístěn v chromozomu 6q, což představuje přibližně 3, 3% celkové genomové sekvence CD109 se svými 33 exony . Izolovaná CD109 cDNA obsahuje 4335 bp otevřený čtecí rámec kódující 1445 aminokyselinu (aa) . Na CD109 proteinu obsahuje 21 aa N-terminální vedoucí peptid, jakousi návnadu regionu (aa 651-683), thioester vazebné místo (aa 918-924), thioester reaktivita definování hexapeptidu (aa1030–1035) a C-terminální konsensu GPI-kotva signál sekvence s výstřihem předpověděl nastat po aminokyseliny 1420 (Obr. 1) . N-terminální vedoucí peptid ukotvení proteinu do vnitřní membrány v periplasm a N-terminální fragment CD109 vylučován z buněk po štěpení pomocí furin proteázy . Proteázy štěpení převážně neuspořádané návnadu regionu aktivuje CD109, což má za následek konformační změnu, která zachycuje proteázy v kleci-jako struktura a odhaluje vysoce reaktivní thioester dluhopisů. Vazebné místo thioesteru, které po aktivaci může kovalentně propojit CD109 s lysinovými zbytky na povrchu útočící proteázy. Kromě toho je C-terminální konsensus GPI-kotevní signální sekvence známá také jako doména vázající receptor .

CD109 byl poprvé identifikován jako buňky povrchový antigen pomocí monoklonálních protilátek, které byly vzneseny proti primitivní lymfoidní/myeloidní buněčné linie KG1a . Předchozí studie uvádějí, že CD109 je vyjádřena na podmnožinu plodu a dospělých CD34+ pozitivních kostní dřeně mononukleární buňky, aktivované T lymfoblasty, aktivovaných krevních destiček, endoteliální buňky, mezenchymální kmenové buňky, podskupiny a několika lidských nádorových buněčných linií , ale ne vyjádřený v klidové lidských T-buněk, trombocytů nebo leukocytů periferní krve . Zejména CD109 byl detekován v SCC několika orgánů, včetně plic , jícnu , děložního děložního čípku , kůže , penisu, ústní dutiny a žlučníku . CD109 je součástí receptorového systému transformujícího růstového faktoru-β1 (TGF-β1 )a negativně reguluje signalizaci TGF-β1. Ztráta a zisk funkce studií naznačují, že CD109 může být molekulární cíl pro vývoj nových léčiv pro Vvbs z různých tkání původu . V tomto přehledu představíme shrnutí současných znalostí CD109 a jeho vztahu s SCCs.

CD109 výraz v Vvbs

V nádorových tkáních, CD109 byl immunohistochemically detekován v Vvbs, stejně jako urothelial karcinomy , maligní melanomy , basal-like karcinomů prsu , myxofibrosarcoma , epiteliálních zhoubných nádorů a gliom . Zejména Shiraki a kol. hlásil, CD109-pozitivní perivaskulární nádorové buňky v lidském nižší-grade gliom tkání a v myším modelu zrekapituloval lidských gliomů, což naznačuje klíčovou roli CD109 pro toto onemocnění. Předchozí studie ukázaly, že vysoká exprese CD109 v SCC a omezená exprese v normálních dlaždicových buňkách (Tabulka 1). Kromě toho, CD109 je vysoce exprimován v dobře diferencovaných Vvbs, spíše než v mírně nebo špatně diferencované Vvbs, tedy vyjádření úrovně CD109 je nepřímo koreluje s nádorem grade .

CD109 a plic SCC

Plicní spinocelulární karcinom (LSCC) je jedním z hlavních podtypů non-small-cell lung cancer (NSCLC), a představuje přibližně 20-30% případů NSCLCs . CD109 exprese byla zkoumána v lidských plicních buněk karcinomů pomocí kvantitativní RT-PCR, která prokázala významně vyšší expresi CD109 ve spinocelulární karcinomy, ale ne v adenokarcinom, velkobuněčný karcinom nebo malobuněčný karcinom . Kromě toho Sato et al. používá protilátku CD109 k analýze exprese CD109 v normálních tkáních plic a plicního karcinomu. V normálních plicních tkáních byla exprese CD109 omezena hlavně na bazální buňky bronchiálního a bronchiolárního epitelu . V tkáních plicního karcinomu byla silná imunoreaktivita přednostně detekována u Lscc, ale ne u jiných typů plicních karcinomů . Tato zjištění naznačují, že CD109 je specificky up-regulován v Lscc.

CD109 a SCC jícnu

Jícnu-spinocelulární karcinom (ESCC) představuje jednu šestinu všech úmrtnost na rakovinu, vyskytující se na vyšší výskyt v Asijských zemích . Prognóza ESCC zůstává špatná a 5letá míra přežití ESCC je asi 14-22% . Nedávné studie naznačují, že změněná exprese TGF-β receptorů přispívá k progresi ESCC a zvýšená exprese inhibičních proteinů signalizace TGF-β koreluje se špatnou prognózou ESCC . Hašimoto et al. zkoumaná exprese CD109 v tkáních ESCC kvantitativním RT-PCR a transkripce mRNA CD109 byla upregulována přibližně u 50% ESCC. Později byla hladina proteinu CD109 v ESCC vyšetřena imunohistochemií na tkáňových mikroarrays (TMA). V neonemocněné tkáni jícnu byla exprese CD109 omezena v cytosolu stratifikovaných epiteliálních buněk na slabé úrovni. Ve všech vzorcích ESCC z TMAs vykazovaly řetězce maligních dlaždicových epiteliálních buněk silné zabarvení CD109 v cytosolu. U jiných typů buněk nebylo pozorováno žádné pozitivní barvení CD109. Kromě toho byla exprese CD109 vyšší u dobře a středně diferencovaných ESCC než u špatně diferencovaných .

CD109 a SCC děložního čípku

rakovina děložního čípku (děložního čípku) představuje asi 12% úmrtí žen souvisejících s rakovinou . SCC představují 80-85% všech rakovin děložního čípku . Zhang et al. ukázalo se, že exprese CD109 byla významně vyšší u cervikálních SCC než u endometriálních adenokarcinomů. Zkoumali také expresi CD109 v pěti lidských buněčných liniích karcinomu děložního hrdla a pozorovali vysoké hladiny exprese CD109 ve dvou buněčných liniích SCC.

CD109 a kožní SCC

kožní spinocelulární karcinom (CSCC) je druhým nejčastějším typem nemelanomového karcinomu kůže (NMSC) s neustále se zvyšujícím výskytem . Přestože CSCC má obecně příznivou prognózu, stále na toto onemocnění umírá přibližně 1, 5-2% pacientů . Exprese CD109 v CSCCs byla zkoumána imunohistochemií na TMAs . V normální kůže, CD109 byl slabě vyjádřený v bazální vrstvě epidermálních buněk, zatímco prameny maligní skvamózní epidermální buňky zobrazeny silné CD109 barvení. Kromě toho byla exprese CD109 nepřímo korelována s CSCC stupni. Stejně jako ESCC byla exprese CD109 vyšší u dobře a středně diferencovaných CSCC než u špatně diferencovaných . Karcinom skvamózních buněk penisu (PSCC) je podtypem CSCC a byl zřídka studován . Dong a kol. prokázal, že protein CD109 je vysoce exprimován v maligních dlaždicových buňkách PSCC ve srovnání s normálními tkáněmi penisu na TMAs. Kromě toho výrazu je ověřena na čerstvé chirurgické PSCC vzorků pomocí imunofluorescence, zásahovou jednotku-PCR a western blotting, což naznačuje, že CD109 může být biomarker pro PSCC .

CD109 a SCC ústní dutiny

orální spinocelulární karcinom (OSCC) představuje 2-3% všech rakovin na celém světě . Ztráta funkční mutace v receptoru TGF-β typu II je častou událostí pro SCC v ústní dutině . Exprese CD109 v normálních orálních tkáních a tkáních OSCC od 124 pacientů byla vyšetřena imunohistochemickým barvením. Vysoké hladiny exprese CD109 byly často detekovány v SCC a premaligních lézích ústní dutiny, ale ne v normálním dlaždicovém epitelu . Navíc, hladina exprese CD109 byla významně vyšší u dobře diferencovaných OSCCs než v mírně nebo špatně diferencované OSCCs, což znamená, že CD109 výraz je v korelaci s diferenciací fází OSCCs . Kromě toho, OSCC buněčné linie se zvýšenou expresí CD109 vystavoval zrychlil růst buněk in vitro , svědčí, že CD109 zahrnuje v progresi OSCCs.

CD109 a SCC žlučníku

rakovina žlučníku (GBC) je nejagresivnější z karcinomů žlučových cest s nejkratším mediánem přežití . Karcinom skvamózních buněk žlučníku (GSCC) představuje 3% maligního novotvaru tohoto orgánu . Podtypy Vop tkání včetně adenokarcinomu (AC), spinocelulární karcinom (SCC), a adenoskvamózní karcinomy (ASC) byly zkoumány na TMAs o imunohistochemické barvení s CD109 protilátek. Barvení CD109 bylo negativní ve všech normálních tkáních žlučníku a tkáních AC. Mezitím bylo CD109 pozitivních buněk nalezeno v 86,7% SCC a 91,7% asc. Protože CD109 je zřetelně exprimován v maligních sqamózních buňkách žlučníku, CD109 může být diagnostickým markerem pro SCC a ASC žlučníku .

TGF-β signální dráhy a SCCs

TGF-β signální dráha je zapojena v mnoha buněčných procesů včetně buněčného růstu, buněčné diferenciace, apoptózy a buněčné homeostázy . Rodiny TGF-β ligandy, TGF-β1, TGF-β2 a TGF-β3, se váže na specifické transmembránové typu I a typu II serin/threonin kinázy receptory (TGF-ßR1 a TGF-ßR2) , což má za následek aktivaci TGF-ßR1 kinázy . Aktivovaný TGF-ßR1 pak šíří signál fosforylací jeho intracelulárních substrátů, R-Smad (Smad2 a Smad3). Smad2 a Smad3 interakce s TGF-ßR1 a SARA (Smad anchor for receptor activation), FYVE doménu proteinu, která interaguje přímo s Smad2 a Smad3, SARA funkce zaměstnat Smad2 na TGF-β receptor , pak fosforylované R-SMADs formě heteromeric komplexy s Co-SMAD (Smad4) . Po fosforylaci a následné komplexy s Smad4, tyto R-Smads komplexy jsou propuštěn z TGF-ßR1 a SARA , pak přemístit do jádra, kde interagují s transkripčními faktory, které rekrutovat je, aby konkrétní promotor prvky cílových genů .

receptorová endocytóza je klíčovým regulačním mechanismem při signální transdukci. TGF-β receptory jsou internalizovány jak dráhami závislými na klathrinu, tak na caveolae. Internalizace receptorů TGF-β přes jámy potažené klatrinem byla spojena se signalizací prostřednictvím Smad2 / 3 a recyklace receptorů. V kontrastu, TGF-β receptor lokalizace v caveolae je spojeno s down-regulaci Smad2/3 signalizace a degradace receptoru následující ubikvitinace tím, E3-ubiquitin ligázy Smurf2 . Inhibiční Smad (Smad6 a Smad7) však tvoří odlišnou podtřídu Smad, které působí proti R-Smad a antagonizují signalizaci . Mohou soutěžit s R-Smad o vazbu na aktivovaný TGF-ßR1, a tím inhibovat fosforylaci R-Smad . Kromě toho rekrutují E3-ubichitinové ligázy do aktivovaného TGF-ßR1, což vede k ubikvitinaci a degradaci receptoru a ukončení signalizace .

dysregulace dráhy TGF-β byla zapojena do více typů rakoviny . Studie prokázaly, že signalizace TGF-β vyvolává preventivní účinek během dřívějších stadií tumorigeneze, ale potlačující účinek během pozdějšího vývoje nádoru . Mutace TGF-ßR1 genu byly nalezeny i v Vvbs kůže, což naznačuje, že inaktivace TGF-β vede k zahájení SCCs .

CD109 a TGF-β signální dráhy

CD109 je TGF-β ko-receptory a moduluje TGF-β signalizace receptory v buňce-specifickým způsobem . Na povrchu buňky CD109 negativně reguluje signální dráhu TGF-β1 prostřednictvím tvorby receptorového komplexu s TGF-ßR1 a TGF-ßR2 v lidských keratinocytech . TGF-β receptory degradate následující ubikvitinace tím, E3-ubiquitin ligázy Smurf2 , a jsou internalizovány prostřednictvím obou clathrin-závislé a caveolae-závislé dráhy . Bizet a kol. prokázal, že CD109 se spojuje s caveolin-1 a podporuje endocytózu receptoru TGF-β. Kromě toho CD109 podporuje lokalizaci TGF-β receptorů do kaveolárního kompartmentu v přítomnosti ligandu a usnadňuje degradaci TGF-β receptoru. CD109 také reguluje lokalizaci a asociaci Smad7 / Smurf2 s TGF-ßR1. Inhibiční účinky CD109 vyžadují expresi Smad7 a aktivitu ubiquitin ligázy Smurf2 . Kromě toho může být CD109 uvolňován z buněčného povrchu buněčnými lipázami, jako je fosfatidylinositol-specifická fosfolipáza C (PI-PLC). Rozpustná forma CD109 si zachovává svou schopnost vázat TGF-β1 a zabavit ji od receptorů TGF-β .

nicméně Vorstenbosch et al. hlásil, že CD109 diferenciálně regulované TGF-β indukovanou ALK1-Smad1/5 versus ALK5-Smad2/3 dráhy (ALK1 a ALK5 jsou TGF-β typu I receptory). Zjistili, že signalizace TGF-β inhibuje proliferaci a migraci endotelových buněk, zatímco signalizace TGF-β také indukuje tyto procesy prostřednictvím ALK1-Smad1 / 5 . Oni prokázat, že ALK1 je vyjádřeno a co-lokalizuje s CD109 v myši keratinocyty a že myší se zvýšenou expresí CD109 v epidermis zobrazení rozšířené ALK1-Smad1/5 signalizace, ale snížil ALK5-Smad2/3 signalizace .

kromě toho je TGF-β1 silným inhibitorem růstu ve většině epiteliálních buněk . Hagiwara et al. prokázala, že orální SCC buněčné linie zvýšená exprese CD109 akcelerované proliferaci buněk a zhoršení anti-proliferační působení zprostředkované TGF-β1. Naproti tomu SCC buňky s KNOCKDOWNEM CD109 vykazovaly pomalejší růst buněk . Vysoká úroveň exprese CD109 inhibovala fosforylaci Smad2, tedy oslabenou signalizaci TGF-β1/Smad2 a narušuje potlačení růstu buněk zprostředkovaného TGF-β1, knockdown CD109 zvýšil fosforylaci Smad2 stimulací TGF-β1 . Ačkoli CD109 také reguluje signalizaci Smad1 / 5, nebyla spojena s vývojem SCC. Společně CD109 usnadňuje vývoj SCC prostřednictvím inhibice dráhy TGF-β-Smad2 / 3(obr. 2).

CD109 a STAT3 signalizace

Signál snímače a aktivátor transkripce faktor 3 (STAT3), je rozhodující pro buněčnou proliferaci, diferenciaci, migraci, přežití, a onkogenezi . Litvínov a spol. uvádí se, že exprese proteinu CD109 byla výrazně snížena u psoriatické epidermis ve srovnání se sousední nezúčastněnou kůží. Exprese mRNA CD109 je však v psoriatických placích nezměněna ve srovnání s normální kůží, což naznačuje možnost, že uvolňování proteinu CD109 je zvýšeno v psoriatických keratinocytech . Oni navrhli, že propuštěn/rozpustný CD109 je schopen vyvolat molekulární změny, které se vyskytují u psoriázy . In vitro, zjistili, že transfekce CD109 siRNA down-reguluje STAT3, uvolnění CD109 z povrchu buněk kultivovaných lidských keratinocytů. Kromě toho exogenní / rekombinantní CD109 indukuje signalizaci STAT3 v lidských keratinocytech . Kromě toho, Chuang a kol. hlásil, že CD109 výraz byl dramatický upregulated v metastazující adenokarcinom plic buňky, a buňky vyjadřující CD109 shRNA (shCD109) ukázal dramatické snížení fosforylace STAT3. STAT3 knockdown výrazně snížil metastázy a obnovení aktivity STAT3 zvýšilo schopnost buněk exprimujících shCD109 metastázovat . Po aktivaci STAT3 je fosforylován non-receptorových protein tyrosin kináz janus kinázy 2 (JAK2), což vede k tvorbě STAT3 dimeru a translokaci do jádra . Nicméně, inhibice JAK kinázy v fibroblasty expresí CD109 snižuje hladinu fosforylovaného STAT3 na úroveň podobnou té v rodičovské buňky vykazující nízké hladiny CD109, což naznačuje, že CD109-indukované fosforylace STAT3 vyžaduje JAK kinázy. Signalizace JAK / STAT3 tedy může zprostředkovat účinky CD109 na růst nádoru a metastázy .

ačkoli knockdown CD109 v lidských keratinocytech a buňkách plicního adenokarcinomu snižuje signalizaci STAT3 in vitro, myši s deficitem CD109 vykazovaly opačné výsledky. Mii et al. generované myši s deficitem CD109, které vykazovaly kožní abnormality včetně epiteliální hyperplazie a infiltrace zánětlivých buněk. Uvedli, že fosforylace STAT3 u myší s deficitem CD109 byla významně vyšší ve srovnání s myší divokého typu. Kromě toho je up-regulace signalizace STAT3 spojena se zvýšenou proliferací a zhoršenou diferenciací keratinocytů .

nesoulad výsledků studií in vitro a in vivo může být způsoben systematickými změnami mikroprostředí v tkáních myší s deficitem CD109. Ztráta CD109 ve všech buňkách u myší může modifikovat subkutánní mikroprostředí, které aktivuje signalizaci STAT3 v keratinocytech. Kromě toho může CD109 vykazovat odlišné regulační účinky v různých typech buněk, což vede ke specifické modifikaci buněčného typu v signalizaci STAT3. Kromě keratinocytů je CD109 exprimován v endotelových buňkách, epiteliálních buňkách a fibroblastech, které se účastní kožní tkáně. Dosud však nebyl v těchto typech buněk zkoumán vztah signalizace CD109 a STAT3.

signalizace CD109 a EGFR

receptor epidermálního růstového faktoru (EGFR)je členem rodiny receptorů ErbB. Při vazbě ligandu EGF tvoří EGFR dimery, buď homodimery nebo heterodimery s jiným členem rodiny ErbB HER2 . Dimerizované receptory se navzájem auto-fosforylují a poté fosforylují nereceptorový protein tyrosin C-Src kinázu, která aktivuje STAT3 . Aktivace EGFR podporuje migraci buněk, přežití a proliferaci. U maligních nádorů je nadměrná exprese EGFR korelována s hloubkou invaze nádoru a spojena s horší prognózou . Mutace, které vedou k nadměrné expresi EGFR, jsou detekovány v plicním SCC, SCC hlavy a krku a SCC jícnu . Membrána zakotvená CD109 v SK-MG-1 na buňky přímo interaguje s EGFR a zvyšuje EFG signalizace, což následně zvyšuje buněčnou migraci a invazi, zatímco vylučován CD109 nemá žádný vliv na EFG signalizace . EGFR může zprostředkovat účinky CD109 na signalizaci STAT3, což vyžaduje další studie k objasnění (obr. 3).

K dnešnímu dni širokého obrazu tumorigenezi a rozvoj SCC zůstávají neúplné. Existují křížové rozhovory mezi signálními drahami TGF-β a STAT3 nebo EGFR. CD109 je pravděpodobně jedním z klíčových efektorů signalizační sítě regulující SCC. Nebyly však hlášeny žádné přímé důkazy, které by vymezovaly roli CD109 v patogenezi SCC.

perspektivy

studie ze vzorků lidské tkáně ukazují, že CD109 je vysoce exprimován v SCC více orgánů, zejména v dobře diferencovaných maligních dlaždicových buňkách . Podle zjištění CD109 výraz s imunohistochemie v lidských tkáních, CD109 může potenciálně působí biomarker pro stanovení progrese SCC. Aktuální studie naznačují, že CD109 je vysoce exprimován v dobře diferencovaných Vvbs a jeho exprese je nižší v osn-diferencované SCCs . Není však jasné, zda je CD109 spojeno s vaskulární invazí, metastázami a prognózou po operaci. Proto jsou zapotřebí další studie k prozkoumání klinickopatologického významu CD109 v SCC ve větší velikosti vzorku.

CD109 je glykoprotein vázaný na GPI, který umožňuje jeho uvolnění z membrány . Rozpustná forma CD109 také ovlivňuje vazbu TGF-β na jeho receptory a následně moduluje progresi SCC . Litvínov a spol. zjistil, že CD109 propuštěn z povrchu buňky do extracelulárního prostředí a uvolněné formě CD109 zachovává jeho schopnost vyvolání intracelulární signální dráhy. Kromě toho, Sakakura a kol. hlásil, že sérum CD109 byl propuštěn xenografted nádoru a zvyšuje proporcionálně s objemem nádoru xenograft. Proto detekce hladiny CD109 v séru může pomoci monitorovat nádory nadměrně exprimující CD109 včetně SCC.

exosomy komunikují primární nádorovou lézi a její výklenek prostřednictvím obalu obsahujícího vybrané proteiny nebo jiné molekuly . Izolace a analýzy cirkulujícího exosomu spojeného s nádorem mohou sloužit jako biomarkery pro diagnostiku pacientů s rakovinou. Exogenní CD109 byl identifikován jako složka exosomu vylučovaného z transfekovaných 293 buněk, což z něj činí slibný cíl pro diagnostiku exosomu . Dosud však CD109 nebyly hlášeny v exosomech odvozených od SCC nebo jiných nádorových buněk. Základní mechanismy balení CD109 do exosomů si zaslouží podrobnější zkoumání.

kromě potenciálu biomarkeru může být CD109 cílem terapeutických přístupů. CD109 je membránový protein, který může být zaměřen přímo specifickými protilátkami nebo enzymy. CD109 může být také rozpoznán cílenými vozidly pro dodávku drog. Podrobné role CD109 v patogenezi SCC jsou však stále nejasné. Například je třeba definovat vztah nižší exprese CD109 a nediferencovaných SCC. Intervence CD109 může být v klinické praxi zvážena až po pečlivém vyhodnocení rizik a přínosů.