Sarcomas are a heterogeneous group of mesenchymal tumours, with a great variability in their clinical behaviour. While our knowledge of sarcoma initiation has advanced rapidly in recent years, relatively little is known about mechanisms of sarcoma progression. JUN-murine fibrosarcoma progression series consists of four sarcoma cell lines, JUN-1, JUN-2, JUN-2fos-3, and JUN-3. JUN-1 and -2 were established from a single tumour initiated in a H2K/v-jun transgenic mouse, JUN-3 originates from a different tumour in the same animal, and JUN-2fos-3 results from a targeted in vitro transformation of the JUN-2 cell line. The JUN-1, -2, and -3 cell lines represent a linear progression from the least transformed JUN-2 to the most transformed JUN-3, with regard to all the transformation characteristics studied, while the JUN-2fos-3 cell line exhibits a unique transformation mode, with little deregulation of cell growth and proliferation, but pronounced motility and invasiveness. The invasive sarcoma sublines JUN-2fos-3 and JUN-3 show complex metabolic profiles, with activation of both mitochondrial oxidative phosphorylation and glycolysis and a significant increase in spared respiratory capacity. The specific transcriptomic profile of invasive sublines features very complex biological relationships across the identified genes and proteins, with accentuated autocrine control of motility and angiogenesis. Pharmacologic inhibition of one of the autocrine motility factors identified, Ccl8, significantly diminished both motility and invasiveness of the highly transformed fibrosarcoma cell. This progression series could be greatly valuable for deciphering crucial aspects of sarcoma progression and defining new prognostic markers and potential therapeutic targets.
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
Urothelial carcinoma is a tumor type featuring pronounced intertumoral heterogeneity and a high mutational and epigenetic load. The two major histopathological urothelial carcinoma types - the non-muscle-invasive and muscle-invasive urothelial carcinoma - markedly differ in terms of their respective typical mutational profiles and also by their probable cells of origin, that is, a urothelial basal cell for muscle-invasive carcinomas and a urothelial intermediate cell for at least a large part of non-muscle-invasive carcinomas. Both non-muscle-invasive and muscle-invasive urothelial carcinomas can be further classified into discrete intrinsic subtypes based on their typical transcriptomic profiles. Urothelial carcinogenesis shows a number of parallels to a urothelial regenerative response. Both of these processes seem to be dominated by specific stem cell populations. In the last years, the nature and location of urothelial stem cell(s) have been subject to many controversies, which now seem to be settled down, favoring the existence of a largely single urothelial stem cell type located among basal cells. Basal cell markers have also been amply used to identify urothelial carcinoma stem cells, especially in muscle-invasive disease, but they proved useful even in some non-muscle-invasive tumors. Analyses on molecular nature of urothelial carcinoma stem cells performed till now point to their great heterogeneity, both during the tumor development and upon intertumoral comparison, sexual dimorphism providing a special example of the latter. Moreover, urothelial cancer stem cells are endowed with intrinsic plasticity, whereby they can modulate their stemness in relation to other tumor-related traits, especially motility and invasiveness. Such transitional modulations suggest underlying epigenetic mechanisms and, even within this context, inter- and intratumoral heterogeneity becomes apparent. Multiple molecular aspects of urothelial cancer stem cell biology markedly influence therapeutic response, implying their knowledge as a prerequisite to improved therapies of this disease. At the same time, the notion of urothelial cancer stem cell heterogeneity implies that this therapeutic benefit would be most probably and most efficiently achieved within the context of individualized antitumor therapy.
Hlavní stanovisko práce: Nádorové buněč- né linie a na jejich základě odvozené progresivní série představují jeden z klíčových experimentálních nástrojů k objasnění základních biologických mechanizmů karcinogeneze, včetně terapeutické odpovědi. Článek poskytuje podrobný přehled aplikačních možností nádorových buněčných kultur ve studiu uroteliálního karcinomu, s důrazem na mechanizmy chemorezistence. Karcinom močového měchýře představuje v naší populaci sedmý nejčastější nádor. Jedná se o biologicky i klinicky velmi heterogenní skupinu onemocnění, se dvěma základními skupinami představovanými povrchovými papilárními karcinomy na jedné straně a svalově invadujícími nádory na druhé straně. Karcinom močového měchýře patří mezi relativně dobře in vitro kultivovatelné typy nádorů, s více než 50 dostupnými etablovanými nádorovými buněčnými liniemi, většina z nich byla nicméně odvozena od nádorů pozdního stadia progrese, zatímco buněčných linií odvozených z časných karcinomů je pouze několik. Studium ná- dorové progrese v experimentálních modelových systémech buněčných kultur probíhá často s využitím tzv. progresivních sérií buněčných linií, kdy studujeme současně několik buněčných linií totož- ného genetického pozadí, z nichž každá odpovídá jinému stadiu progrese nádoru. Prakticky všechny progresivní série uroteliálního karcinomu mají experimentální charakter, kdy z klinického nádoru je odvozena pouze tzv. mateřská buněčná linie, a dceřiné buněčné linie odpovídající pokročilejším stadiím progrese jsou odvozeny experimentálně, ať už in vitro (tj. postupy buněčné kultivace) nebo in vivo (tj. spontánní progresí po transplantaci do vhodného zvířecího hostitele). Důležitou variantou takových progresivních sérií buněčných linií je odvození chemorezistentních dceřiných linií selekcí rezistentních klonů po aplikaci studovaného cytostatika dané mateřské buněčné linii. Tato specifická varianta progresivních sérií nádorových buněčných linií může podstatně přispět k našemu pochopení různých biologických mechanizmů terapeutické rezistence nádorů. Důležitým poznatkem v této oblasti je, že u většiny chemorezistentních sérií nádorových buněčných linií dochází k paralelní- mu vývoji několika mechanizmů chemorezistence současně. Vedle této experimentální roviny poskytují chemorezistentní nádorové buněčné linie i významné preklinické modely testování nových terapeutických možností zaměřených na obnovení chemosenzitivity
Major statement: Cancer cell lines and progression series thereof represent a crucial experimental tool to unravel basic biological mechanisms of carcinogenesis, including therapeutic response. The article gives an overview of current cell culture models of urothelial carcinoma, focusing on chemoresistance mechanisms. Urothelial bladder carcinoma is the seventh most frequent tumor type in our population. From both biological and clinical points of view, it represents a very heterogeneous group of cancers, from non-muscle-invasive superficial papillary carcinoma to muscle-invasive carcinoma as the two major subtypes. Cell culture of urothelial carcinoma is relatively feasible, with more than 50 established tumor cell lines. Most of them were derived from late stage muscle-invasive tumors. In contrast, cell lines derived from early stages and/or papillary superficial tumors are relatively scarce. Studying tumor progression is largely facilitated by use of progression cell line series – an array of several cell lines established on the same genetic background with gradually increasing transformation status. All available progression series of urothelial carcinoma cell lines have been experimentally established either by various in vitro manipulations or in vivo, following a spontaneous progression of an original cancer cell line after its introduction into a suitable host animal. An important variant of cancer cell line progression series is provided by derivation of chemoresistant daughter cell lines after administration of cytostatics to a chemosensitive parental cell line. This specific variant can substantially contribute to our understanding of various biological mechanisms of chemoresistance. An important new finding in this respect is the fact that in many if not all chemoresistant daughter cell lines, several biologically distinct chemoresistance mechanisms seem to be co-expressed. In addition to these entirely experimental applications, such chemoresistant cancer cell lines can provide valuable preclinical models to test new therapeutic options aimed at recovery of chemosensitivity.
- MeSH
- chemorezistence * MeSH
- karcinogeneze MeSH
- karcinom z přechodných buněk * farmakoterapie genetika MeSH
- lidé MeSH
- molekulární biologie metody MeSH
- molekulární modely MeSH
- nádorové buněčné linie * MeSH
- viabilita buněk účinky léků MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
- přehledy MeSH
Hlavní stanovisko práce: Nově odvozená chemorezistentní buněčná linie karcinomu močového měchýře jako experimentální model pro studium mechanizmů mnohočetné terapeutické rezistence pokročilých nádorů močového měchýře. Cíl: Cílem práce bylo odvodit a charakterizovat novou progresivní chemorezistentní buněčnou linii uroteliálního karcinomu. Materiál a metody: Mateřská buněčná linie uroteliálního karcinomu BC44 byla odvozena z papilárně diferencované části pokročilého karcinomu močového měchýře (pT4 G3) a z ní ustanovená dceřiná linie BC44DoxoR byla získána selekcí rezistentních klonů po aplikaci zvyšujících se koncentrací doxorubicinu. Mikroskopická analýza chemorezistentního fenotypu byla fotograficky dokumentována po aplikaci jednotlivých cytostatik (doxorubicin, metotrexát, vinblastin, cisplatina a gemcitabin). Pro stanovení viability buněk v prostředí různých koncentrací cytostatik byl použit test funkce mitochondriálních dehydrogenáz. Ke kvantitativnímu vyhodnocení mitochondriální funkce byla využita metoda absorpční spektrofotometrie a výsledné naměřené hodnoty absorbancí byly zhodnoceny pomocí neparametrického Mann- -Whitney U testu pro hladinu významnosti α = 0,05. Výsledky: Podařilo se nám odvodit z mateřské buněčné linie karcinomu močového měchýře BC44 dceřinou buněčnou linii BC44DoxoR, která vykazuje mnohočetnou lékovou rezistenci vůči všem cytostatikům používaným ve standardní systémové chemoterapii uroteliálního karcinomu (doxorubicin, metotrexát, vinblastin, cisplatina a gemcitabin). Závěr: Nově ustanovená chemorezistentní nádorová buněčná linie BC44DoxoR představuje cenný modelový systém, jehož další molekulární analýza může přinést důležité nové poznatky pro pochopení terapeutické rezistence pokročilých nádorů močového měchýře
Major statement: New chemoresistant urothelial bladder cancer cell line as an experimental model for studying the mechanisms of multidrug resistance in advanced bladder cancer. Aim: The aim of the study was to establish and characterize a new multidrug resistant urothelial cancer cell line. Materials and methods: The parental cancer cell line BC44 was previously established from the large exophytic and better differentiated papillary part of a progressive tumor (pT4 G3) of a female patient. The daughter cell line BC44DoxoR has been derived by prolonged culture in increasing doxorubicin concentrations. Morphological response of parental and daughter cells after application of the individual drugs (doxorubicin, methotrexate, vinblastine, cisplatin, and gemcitabine) has been followed by phase-contrast microscopy. Cell viability has been determined using mitochondrial dehydrogenases assay and quantified by absorption spectrophotometry. Man-Whitney U Test (significance level α = 0.05) has been applied for statistical evaluation. Results: The derivative cell line BC44DoxoR exhibited chemoresistance to all cytostatics tested. To the best of our knowledge, this is the first report of such a multidrug resistant urothelial carcinoma cell line. Conclusion: The new multidrug resistant urothelial bladder cancer cell line could provide important new insights into understanding the therapeutic resistance of advanced bladder cancer.
- MeSH
- chemorezistence * MeSH
- cytostatické látky MeSH
- karcinom z přechodných buněk * farmakoterapie MeSH
- lidé MeSH
- mnohočetná léková rezistence MeSH
- nádorové buněčné linie * účinky léků MeSH
- nádory močového měchýře farmakoterapie MeSH
- teoretické modely MeSH
- viabilita buněk účinky léků MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- klinická studie MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
