缺氧诱导具有干细胞特性的多倍体巨细胞形成及不对称分裂机制

Polyploid giant cancer cells(PGCCs) have been observed by pathologists in human cancers for more than a century. However, little attention has been given to these cells. Furthermore, presence or absence of cancer stem cells is highly controversial.PGCCs have been purified and maintained by chemical hypoxia mimicks cobalt chloride in 22 kinds of cancer cell lines including HEY and MDA-MB-231. PGCCs have the properties of cancer stem cells including asymmetric division, sefl-renewal and tumor foramtion from single PGCC in mice. PGCCs generate daughter cells by budding, split and burst patterns used by simple organisms. PGCCs were positive for most of stem cells markers. Single PGCC can form tumor in SCID mice.Cell-cycle related proteins and cell fusion play an important role in the formation of PGCCs. In addition, the different expression and redistribution of cell division control protein 42 and cytoskeleton can regulate the budding of PGCCs generating daughter cells.Based on these results, the molecular of PGCCs formation and division will be discussed in the project.Also, the clinical and pathologic significances of PGCCs with budding will be clarified.

肿瘤组织存在多倍体瘤巨细胞（PGCCs），其功能和临床意义尚不清楚。本研究前期利用化学缺氧在HEY和MDA-MB-231等22种肿瘤细胞系中诱导并纯化了PGCCs的形成。PGCCs具有干细胞的相关特性，表达多种干细胞标志物。单个PGCC在SCID小鼠体内成瘤。PGCCs采用酵母、病毒等出芽、裂殖和裂解等不对称分裂方式产生子代肿瘤细胞，其中出芽为最常见的分裂方式。前期研究工作证实细胞周期相关蛋白表达及细胞内定位异常在PGCCs形成过程中具有重要作用；二倍体肿瘤细胞通过细胞融合产生PGCCs；细胞内骨架蛋白的表达及再分布与PGCCs出芽产生子代细胞关系密切。本研究拟研究细胞周期蛋白表达及定位在PGCCs形成过程中的分子机制，研究细胞分裂调控蛋白42与细胞骨架蛋白之间关系及其在细胞内再分布，阐述其在PGCCs出芽过程中的作用，以及具有出芽的PGCCs相关临床病理意义。

肿瘤组织存在多倍体瘤巨细胞（PGCCs），其功能和临床意义尚不清楚。本研究前期利用CoCl2在22种肿瘤细胞系中诱导PGCCs的形成。PGCCs具有肿瘤干细胞特性。单个PGCC在SCID小鼠体内成瘤。此外PGCCs通过不对称分裂方式产生子代肿瘤细胞。本研究结果显示PGCCs产生的子代肿瘤细胞表达间质细胞表型，上皮细胞表型表达降低。细胞周期蛋白表达异常和亚细胞定位以及细胞融合蛋白表达能促进PGCCs产生。PGCCs出芽产生的子代肿瘤细胞侵袭转移能力强，肿瘤间质中是否出现的单个PGCCs及其出芽产生的子代肿瘤细胞是预测肿瘤淋巴结和/或远处转移一个重要指标。此外，与对照组乳腺癌细胞系BT-549和卵巢癌细胞系HEY相比，cyclinB1 敲低组中PGCCs的数目增多；跟对照组和cyclinB1敲低组相比较，PGCCs及其子代细胞组中细胞周期相关蛋白cyclinB1，CDC25B，CDC25C和激酶Aurora A的表达水平均下调，而激酶Chk2的表达水平明显升高；cyclinB1在对照组和cyclinB1敲低组中在胞浆和胞核中均表达，而PGCCs及其子代细胞组中主要在胞浆中表达；cyclinB1敲低和Cocl2处理后的细胞具有更强的迁移、侵袭和增殖能力。乳腺癌组织的免疫组化染色结果显示伴有淋巴结转移的乳腺癌组织中PGCCs的数目、PGCCs中cyclinB1的表达水平和胞浆阳性率均明显高于浸润性乳腺癌组织；卵巢肿瘤组织统计数据显示，淋巴结转移灶组织中PGCCs的数目最多且cyclinB1的表达水平和胞浆阳性率均明显高于伴有淋巴结转移的卵巢癌原发灶组织，不伴有淋巴结转移的乳腺癌原发灶组织中PGCCs的数目少于上述两组。第三，PGCCs中syncytin 1，CD9和CD47的表达高于对照组细胞，且在细胞质中表达。 PGCCs中PKARІα和JNK1的表达较对照组细胞低，c-Jun的表达较对照组细胞高。Syncytin 1的表达分别在高分化结直肠癌和高分化结直肠癌转移灶，中分化结直肠癌组和中分化结直肠癌转移灶组，低分化结直肠癌组和低分化结直肠癌转移组中表达均存在显著差异。肿瘤间质中单个PGCC可以作为肿瘤淋巴结转移的一个重要预测指标。研究结果可为临床治疗恶性肿瘤，诱导PGCCs细胞分化，抑制PGCCs形成提供实验依据。