Krooninen sairaus

tiivistelmä

Background

On mahdollista päätellä aiemmin populaatioiden vertaamalla genomien yksilöiden välillä. Yleensä vanhemmat väestö on enemmän genomista monimuotoisuus kuin nuoremmissa. Voima valinta voidaan myös päätellä väestön monimuotoisuuden. Jos valinta on vahva ja usein eliminoi heikompikuntoinen variantteja, monimuotoisuus on rajoitettu, koska uusia, aluksi homogeeninen populaatiot jatkuvasti esiin.

Menetelmät ja tulokset

Tässä kääntää väestögenetiikka lähestymistapa ihmisen somaattisten syöpä solupopulaatioiden mittaamalla genomista monimuotoisuuden ja pienten peräsuolen syöpä (CRC) rauhaset. Ohjaus kudosviljelmässä ja vierassiirrekokeissa osoittavat, että väestön monimuotoisuuden tiettyjen matkustaja DNA metylaation pienenee kloonauksen jälkeen, mutta myöhemmin kasvaa ajan. Kun mitataan CRC rauhasen populaatioissa, matkustaja metylointi monimuotoisuus eri puolilla yhdeksän CRC oli suhteellisen korkea ja yhtenäinen, johdonmukainen isompien, vakaa suvusta sijaan seoksia nuoremmat homogeenisen väestön johtuvat usein sykliä valinnan. Monimuotoisuus kuusi etäpesäkkeitä oli korkea, mikä viittaa levittämisen varhainen transformaation jälkeen. Diversity oli alhaisempi DNA mismatch korjaus puutteellinen CRC rauhaset, mikä voi viitata enemmän valinnan ja poistaminen heikompikuntoinen varianttien kun mutaatio hinnat kohoavat.

Päätelmä /merkitys

paljon liftaamista matkustaja-varianttien havaittu primaarinen ja metastaattinen CRC solupopulaatioiden ovat yhdenmukaisia ​​suhteellisen vanhoja väestö, mikä viittaa siihen, että klonaalinen kehitys johtaa valikoivaan sweeps voi olla harvinaisia ​​transformaation jälkeen. Valinta ihmisen syövissä näyttää olevan heikompi kuin oletettu voima transformaation jälkeen, sopusoinnussa havaittu harvinaisuus kuljettajan mutaatioiden syövän genomeja. Fenotyyppiset plastisuus eikä portaittain hankintaa uuden ohjaimen mutaatiot voivat paremmin huomioon, että monista eri fenotyyppejä sisällä ihmisen kasvaimista.

Citation: Siegmund KD, meirami P, Tavare S, Shibata D (2011) Korkea DNA metylaatiokuvion kasvaimensisäisenä Diversity Edellyttää Heikko valinta Monet Human kolorektaalisyövissä. PLoS ONE 6 (6): e21657. doi: 10,1371 /journal.pone.0021657

Editor: Chris T. L. Chan, University of Hong Kong, Hongkong

vastaanotettu: 14 joulukuu 2010; Hyväksytty: 6 kesäkuu 2011; Julkaistu: 28 kesäkuu 2011

Copyright: © 2011 Siegmund et ai. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Tämä työ tukivat avustuksia National Institutes of Health (R33 CA111940 ja R21 CA149990). ST tukee osittain avustusta CRUK. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

este ymmärtää paremmin ihmisen syövän on kyvyttömyys suoraan tarkkailla kuinka syöpiä kehittyvät. Progression on kliinisesti merkittävä, paikallisluonteisia syövät enemmän helppo käsitellä kuin syvästi invasiivisia tai metastaattinen syöpiä. Looginen oletus on, että eteneminen tapahtuu vaiheittain transformaation jälkeen (kuvio 1) kanssa peräkkäinen valikoiman uusia kuljettajan mutaatioiden ja pahanlaatuisten fenotyyppien kloonivalinnalla evolution [1] kasvainsolujen kohtaavat ja sitten asuttaa uusia mikroympäristöihin. Kuitenkin viime syöpä Genomikartoituksen tutkimus [2] osoitti, että etäpesäkkeet ovat suhteellisen vähän ylimääräistä mutaatiota verrattuna ensisijaisen kolorektaalisyövissä (CRC). Noin 97% mutaatioiden läsnä etäpesäkkeitä havaittiin myös niiden ensisijainen kasvaimia, ja muutamia muita mutaatioita ei ollut ilmeinen metastaattinen rooleja.

Vaiheittainen valinta ja klonaalisen kehittyminen luo populaatioita eri erot ja fenotyyppejä, koska ne luodaan eri aikoina eri vanhempaini transformaation jälkeen. Sen sijaan monimuotoisuus yhden kloonilaajenemisen on suhteellisen yhtenäinen.

Vaihtoehtoisesti, kyky hyökätä tai etäpesäkkeitä voi jo olla läsnä aikaan muutoksen [3], mikä mahdollistaa etenemisen ilman klonaalinen kehittyminen (kuvio 1). Fenotyyppiset erot kasvainsolujen syntyisi toissijainen Fenotyyppinen joustavuus [4], [5] eikä hankintaan uuden ohjaimen mutaatioita. Keskeinen ero näiden mallien on tehokkuus valinnan vaikuttamaan variantti soluista, jotka väistämättä kertyy lisää ajan mittaan. Valinta riippuu vaihtelua, mutta valinta ei saa helposti syrjiä syöpäsoluja, koska useimmat mutaatiot näyttävät olevan neutraali matkustajan mutaatiot [6], [7]. Vaikka positiivinen tai negatiivinen valinta on vaikea mitata, on pitkä historia käyttäen vaihtelun neutraalissa tai liftaamista matkustaja lokusten populaatiossa mitata voima valinta, joka vastustaa drift poistamalla heikompikuntoinen variantteja [8]. Koska neutraali matkustaja muutokset ovat yleisempiä kuin kuljettaja muutoksia [6], [7], monet matkustaja muutokset voivat kertyä kasvainpopulaatiot selektiivisten pyyhkäisee.

Kasvain heterogeenisyys mittaukset ovat monimutkaisia, koska monet mekanismit voivat edistää monimuotoisuutta [4 ]. Mittaaminen monimuotoisuutta suuri kasvain väestö on ongelmallinen, koska jos valinta on vahva, useita erilaisia ​​muunnoksia voidaan valita, kunkin optimaalinen säilyminen sisällä monia eri mikroympäristöihin kasvaimen. Minimoida ympäristön heterogeenisyys ja koska välittömin taistelu eloonjäämisestä esiintyy vierekkäisten solujen herkkä testi valinta on määrä vaihtelua pienryhmien naapurisolujen yksittäisessä mikroympäristön, varsinkin kun kiinnitys on nopeampi pienemmillä populaatioissa [9]. Vaikka jälkeläiset yksittäisen valitun solun ei saa lakaista laajalti, vähintään valinnan pitäisi pystyä homogenoidaan sen välittömässä läheisyydessä ja microenvironment. Laaja heterogeenisyys vierekkäisten syöpäsoluja Ehdottaisin valinta ei usein optimoida kunto jopa pienissä populaatioissa.

peräsuolen adenokarsinooman on neoplastisia rauhaset että osion kasvainsolut erillisiin pieniin lähiöissä. Laajuus liftaamista monimuotoisuuden ja välillä rauhaset riippuu ajankohdasta viimeisen kloonilaajenemisen tai valikoiva lakaista (kuvio 2). Valittu muunnos solu ja sen jälkeläiset aluksi hallitsevat sen rauhanen ja voi myöhemmin muodostaen lisää lähialueiden rauhaset, luoden polttoväli väestön suhteellisen yhtenäinen monimuotoisuutta. Sen äärimmäinen, kokonainen kasvain voidaan luoda yhdellä klonaalinen laajentuminen. Tässä mitataan syöpä genomin matkustaja DNA metylaatiokuvion vaihtelua pienissä (2,000 10,000 soluun) rauhanen fragmentteja eri puolilta saman ihmisen CRC ja päättelevät klonaalinen kehittyvä pullonkauloja esiintyy harvoin transformaation jälkeen.

mies syöpäsolu sisältää single metylaatiokuvion on CpG rikas alue X-kromosomi. Matkustajan metylaatiokuvion ajautuvat ja liftata kanssa kohtalo solunsa. Sen jälkeen kloonilaajenemisen, syöpäsolun väestöstä on aluksi homogeeninen mutta vaihtelevan soluja (eri värejä) ja matkustaja metylaation syntyy drift (replikointi virheitä). Monipuolinen väestö on kolme kohtaloita. Jos valinta tapahtuu, populaatio jatkaa ajelehtia ja monipuolistunut. Vahva positiivinen valinta variantin (sininen) solu johtaa lakaista tai klonaalisen evoluution kanssa homogenointi väestön ja liftaamista matkustaja metylaatio. Heikko negatiivinen tai tausta valinta johtaa menetykseen Variantin solun (sininen) ja vähentää monimuotoisuutta liftaamista metylaatiovyöhykkeiden. Siksi vahvuus valinta voidaan päätellä mittaamalla PWDs on liftaamista matkustaja metylaatiovyöhykkeiden populaatiossa.

Tulokset

havaitseminen valinta ja Clonal Evolution kokeellisessa System

koska somaattisista mutaatioista ovat suhteellisen harvinaisia ​​ihmisen CRC ( 1 per 100000 emäkset [6], [10]), olemme palkanneet 5 ’-3’ henkilöautojen DNA: n metylaatio lyhyellä CpG rikkaita alueita epigeneettiset somaattinen solu molekyylikello [11]. 5 ’-3’ metylaation käytetään (kuten 5 ’-3’ emässekvenssien) mittaamiseksi genomista vaihtelua, jonka pitäisi liftata kanssa kohtalot niiden solujen (kuvio 2). Matkustaja metylaation pitäisi olla aluksi homogeeninen ja sen jälkeen yhä polymorfinen jälkeen klonaalinen kehitys pullonkaula. Ensimmäisessä kokeissa olemme vahvistaneet, että nämä matkustaja metylaation tai tunnisteita voi tallentaa yksinkertainen klonaalinen kehitys sykli: polyklonaalinen populaatio → monoklonaalisia väestö → polyklonaalisia väestöstä. Tämä pullonkaula (kuvio 2) voidaan simuloida kloonaamalla ja sitten laajentamalla yksittäisiä soluja kudosviljelmässä ja myöhemmin ihon alle nude-hiirissä (kuvio 3A). X-kromosomi tunnisteet (BGN ja LOC, tag sekvenssit ja näytedatan annetaan kuvassa S1) ja uros diploidinen CRC solulinja (Lovo) tutkittiin (yksittäinen epiallele solua kohti). LOC tag näyttää olevan korkeampi replikointi virheprosentti kuin BGN tunnisteen [12], ja siksi tulisi Monimuotoinen nopeammin. Epialleles otettiin näytteet bisulfiitti sekvensoimalla kloonattu PCR-tuotteiden DNA uutettiin viljelmistä tai pieni ksenograftin fragmentteja (5-6 fragmentit per ksenografti, ~2,000 10000 solua per fragmentti). Monimuotoisuutta mitataan pareittain etäisyyden (PWD).

. Kaaviokuva Lovo yksittäisen solun kloonaus, ensin kulttuuri ja sitten ksenografteissa, simuloidaan klonaalinen kehitys pullonkaula. B. Liftaaminen monimuotoisuus vähenee ja sitten kasvattaa viljelmässä ja ksenografteissa jälkeen yksisoluisia kloonauksen. (X: n edustamaan itsenäinen yksisoluklooneista viljelmässä, ja O edustaa PWD keskiarvoja keskuudessa tunnisteet eristetty 5-6 pientä ksenografti fragmentteja) LOC tag on korkeampi virheprosentti verrattuna BGN tag [12], ja nopeammin palauttaa monimuotoisuutta nähnyt in polyklonaalista populaatioissa. C. vertailut fragmenttien osoittaa intergland PWDs ovat pienempiä välillä kloonaamalla liittyviä kasvaimia ja suurempien välillä jotka eivät liity kasvaimia, osoittaa kykyä LOC tai BGN tunnisteet tunnistaa ja erotella uudet ja vanhempien klonaalinen laajennukset (ympyrät ovat keskiarvoja fragmentti vertailuja eri ksenografteja, ja baarit ovat yleinen keskiarvo) D. Vieraslajisiirteen intragland PWDs ovat tyypillisesti lähes yhtä suuri kuin niiden intergland PWDs, mikä osoittaa, että pienet kasvain fragmentit ovat lähes yhtä monipuolinen kuin niiden kasvaimia.

polyklonaalinen kulttuuri ja pieniä palasia sen ksenograftien olivat eri väestöryhmien, monia erilaisia ​​tag malleja ja suhteellisen korkea PWDs (kuvio 3). Kerta solukloonausta, tag monimuotoisuus vähentynyt mutta se kasvoi myöhemmin. Tämä vähennys ja lisääntyminen myöhemmin tunnisteen monimuotoisuuden kerta solukloonausta ollut tiukasti kelloa kaltainen, koska jotkut nuoremmat kloonit monipuolisempi kuin jotkut vanhemmat klooneja (kuvio 3B). Kuitenkin tag kuvio muuttuu yleensä kirjattu kokeellisen klonaalinen kehitys skenaario yhden solun pullonkaulan seurasi kloonilaajenemisen ja kasvu PWDs.

havaitseminen Stepwise Progression kokeellisessa System

Edellä Tutkimuksissa mitattiin monimuotoisuus yksittäinen kasvain rauhanen fragmentteja. Toinen menetelmä mitata monimuotoisuus on verrata epialleles eri osista saman kasvaimen. Täällä PWDs solujen välillä verrataan fyysinen etäisyydet solujen kysyä viereiset solut vastaavat paremmin kuin kaukainen soluja. Yhden nopean kloonilaajenemisen (tähti phylogeny), kaukainen solut lähes liittyvät kuin vierekkäisten solujen, koska sen eri osien olennaisesti luodaan samanaikaisesti. Siksi PWDs on riippumaton fyysisestä etäisyydestä tai sijainnista. Sitä vastoin, jos kasvaimet syntyvät vaiheittain valinta ja klonaalisen kehittyminen, PWDs riippuu fyysisen sijainnin soluja. Vanhemmat alueiden pitäisi olla monipuolisempi kuin nuorempia alueita, ja PWDs pitäisi kasvaa, kun tehdään vertailuja välillä nuorempien ja vanhempien kasvaimen alueet (kuvio 1).

ksenografteissa simuloivat näiden eri etenemistä skenaarioita. Yksi viimeaikainen kloonilaajenemisen edustaa ksenografteissa aloitetaan samasta yhden solun kantaisä. Vaiheittainen klonaalinen kehitys edustaa vertailuja polyklonaalinen ja klonaalinen ksenograftit. Intergland PWDs olivat alhaisemmat klonaalisia ksenograftien, suurempi polyklonaalinen ksenografteissa ja suuremmat välillä klonaalinen ksenografteissa ja niiden vanhempien polyklonaalisia ksenografteissa tai muun riippumattoman klonaalisia ksenograftin (kuvio 3C). Nämä kokeet osoittavat, että matkustaja metylaatio tunnisteita voidaan erottaa yhden kloonilaajenemisen kasvaimista koostuu eri ikäisten populaatioiden.

puute pullonkauloja Vieraslajisiirteen Formation

kloonauskokeista potentiaalisesti mutkistavat näkymätön johtuvia pullonkauloja luonnonvalinta (kuvio 2). ”Polyklonaalinen” luonne Lovo solulinjan kudosviljelmässä ennen yksisoluisia kloonausta ei ehkä odottamatonta, koska tämä on vakiintunut solulinjassa [13], ja oletettavasti jälkeläiset ovat samoin kunnossa. Kuitenkin pullonkauloja voi esiintyä ksenografti muodostumista, koska vain osa soluista sisällä kudosviljelmän sovitettu solulinjassa voi viihtyvät nude hiiren mikroympäristön. Todellakin, ksenografti kasvu voi olla näkyvissä, kun alle miljoona solua istutetaan, ilmiö usein käytetään mittaamaan taajuuksia ”syöpä aloittamisesta solut”, joka voi edustaa syövän kantasolut (CSCS) [14]. Pullonkauloja voi ilmetä myös, jos eri mikroympäristöihin kohdatut kasvua tehokkaasti valita vain vahvimmat variantteja, jolloin saatiin lokalisoitu klonaalisia evoluutio.

Jos merkittäviä pullonkauloja aikana tuumorigeneesiprosessin ksenografti- monimuotoisuutta on samoin rajattu onko alkuperäisen siirrostetaan oli klonaalinen tai polyklonaalinen . BGN tag monimuotoisuus oli merkittävä vähemmän kun ksenografteja aloitettiin yhden solun klooneja verrattuna polyklonaalisella ympätään (keskiarvo intragland PWDs 1,2 vs. 2,1, p = 0,007), mikä osoittaa, että valikoiva pullonkauloja ei esiinny kanssa Lovo solulinjan aikana ksenograftin tuumorigeneesin ( kuvio 3B). LOC tag monimuotoisuus oli samanlainen klonaalinen ja polyklonaalisia ksenograftin fragmentteja (keskiarvo intragland PWDs 2,5 versus 2,4, p = 0,86), mutta LOC tag näyttää olevan korkeampi replikointi virheprosentti kuin BGN [12]. Siksi yhtäläisyyksiä LOC tag monimuotoisuus näyttävät johtuvan nopeampaa LOC tag monipuolistaminen kanssa yksisoluklooneista sijaan kasvaimen kehittymisen pullonkauloja.

Toinen tapa havaita paikallisia valinta on verrata monimuotoisuutta rauhaset kanssa väliset erot rauhaset. Koska valinta, vanhemmat monimuotoisempi kasvaimia pitäisi olla vanhempia monipuolisempaa rauhaset. Jos valinta tapahtuu rauhaset, monimuotoisuus pienenee variantti solut poistetaan (kuvio 2), ja intragland PWDs tulisi olla paljon pienempi kuin intergland PWDs. Yhdenmukainen puute valinta, intragland PWDs olivat lähes yhtä suuret kuin intergland PWDs kloonikasvuun ja polyklonaalinen ksenograftit (kuvio 3D).

Deeper Näytteenotto Vahvistaa korkea Passenger Tag Diversity

Edellä tutkimuksissa vain kahdeksan tagit otokseen valittiin per yksilö. Vahvista monimuotoisuuden pieniä palasia, 24 tunnisteet otettiin näytteet (kuvio 4A). Muita uusi tagi kuvioita havaittiin kanssa näytteenottoon, vaikka PWDs olivat suhteellisen vakaita näytteenoton jälkeen vain kahdeksan tageja. Keskimääräinen monimuotoisuus oli suurempi polyklonaalinen versus klonaalisen ksenografteista, jossa keskiarvot 10,8 BGN ja 17.2 LOC ainutlaatuisia kuvioita per 24 näytteet tageja polyklonaalinen ksenografteissa. Huomattavia tag vaihtelu on läsnä pieniä 2,000 10,000 kasvain fragmentteja, vielä viittaa siihen, että valikoituminen johtaa klonaalisia evoluution harvoin tapahtuu ksenografti muodostumisen kanssa Lovo solulinjan nude mouse ympäristössä.

. Enemmän ainutlaatuinen epiallele kuviot havaita polyklonaalisia kulttuureissa ja pieni ksenograftissa palasia, kun näytteenotto nostetaan 24 tageja. PWD arvot ovat suhteellisen vakaita jälkeen 8 näytteitä tunnisteet (viitteellisiä, katko- punaiset viivat ovat polyklonaalinen solulinja arvot). B. Syvempi näytteenotto rauhaset viidestä ihmisen CRC. Kolme syövät vasemmalla ovat suhteellisen nuorempi syöpiä monimuotoisuus samanlainen klonaalisen ksenografteista. Kaksi syövät oikealla ovat suhteellisen vanhemmat syövät monimuotoisuutta samanlainen polyklonaalisen solulinjan tai ksenograftit. Yhdenmukainen yhdellä kloonilaajenemisen, monimuotoisuus on samanlainen oikean ja vasemman osa samaa CRC.

Korkea monimuotoisuutta Yhden ihmisen peräsuolen syövän rauhaset

Tekniikan tutkimus päätteli, että pienet ihmisen CRC rauhaset ovat eri väestöryhmien [12], mutta näytteitä vain kahdeksan tageja per rauhanen. Sen vahvistamiseksi, että ihmisen CRC rauhanen monimuotoisuus voi olla korkea ja vertailuja kanssa ksenografteista, 24 tunnisteet näytteet 2,000 10,000 soluun rauhanen fragmentteja viidestä CRC. Rauhaset otettiin näytteet vastakkaisilta puolilta ( ”vasen” ja ”oikea”) saman kasvain, jolloin voi vertailla solujen sijaitsevat rauhaset ja välillä rauhaset vastakkaisilta kasvain puolilta.

Human CRC rauhanen erilaisuudet olivat korkeat ( välillä 3-23 ainutlaatuisia kuvioita per 24 näyte epialleles) osoittaa, että naapurisolut eivät liity läheisesti (kuvio 4B). Kolmen vähemmän monipuolinen ( ”nuoremmat”) syöpiä (Syövät A, B, C), rauhanen PWDs ja numerot ainutlaatuisia tunnisteita per 24 otokseen tunnisteet olivat samanlaiset arvot klonaalinen ksenografteissa. Kahden monipuolisempi ( ”vanhempi”) syöpiä (Syövät D, E), rauhanen PWDs ja numerot ainutlaatuinen tunnisteet olivat samanlaiset arvot polyklonaalisen ksenograftin. Yhdenmukainen yhdellä kloonilaajenemisen, moninaiset oli samanlainen vasemman ja oikean kasvain puolelta, mikä osoittaa, että molemmat kasvain osapuolet ovat todennäköisesti samanlainen mitoottisiin ikäisiä tai numerot osastojen koska muutoksen [12].

Ala Gland Diversity suuremmilla mutaatio hinnat

Low syöpä rauhanen monimuotoisuus ei kerro suoraan valintaan, koska ilman valintaa uuden kloonilaajenemisen olisi aluksi homogeeninen. Korjaamiseksi kasvaimen ikä, koska karkeita arvioita, ikä kasvain on aika tai numerot jakoja solujen vastakkaisilta kasvain puolilta, koska nämä solut viimeksi ollut yhteinen esi-isä aikoihin muutosta [12], [15] . Siksi voi verrata rauhanen iässä kasvain iän vertaamalla intragland PWDs kanssa PWDs välillä rauhaset vastakkaisilta syöpään puolilta (kuvio 5A). Yleensä vanhemmat kasvaimet oli vanhempi rauhaset, jossa intragland PWDs korreloi intergland PWDs.

. Intra- ja intergland PWDs yleensä korreloivat. Suuntaus linja perustuu kolmeen ihmisen CRC, jossa kaksi MMR puutteellinen syövät paljon pienempi intragland PWDs. (Ympyrät ovat ihmisen CRC, kolmiot ovat klonaalisia ja polyklonaalisia ksenograftit). B. tunnusluvut sisäisten ja intergland PWDs olivat suurempia kuin 0,5, paitsi MMR puutteellinen CRC, mikä osoittaa paljon suurempi sammuminen sisällä rauhaset MMR puutteellinen CRC.

Jos valinta riippuu mutaatioita, yksinkertainen ennustus on, että valinta pitäisi tapahtua useammin, jos mutaatio hinnat kohoavat. Kaksi viidestä CRC (Syövät B, C) olivat puutteelliset DNA mismatch korjaus (MMR), joka liittyy 100- 1000-kertainen mutaationopeudet [16]. Rauhanen PWDs MMR puutteellinen CRC olivat pienempiä (intragland on intergland PWDs alle 50%) verrattuna MMR taitavia CRC (kuvio 5B). Alempi intragland on intergland PWD suhdelukuja MMR puutteellinen CRC ehdottaa valinta voi tehokkaammin poistaa vähemmän sopivaksi variantteja kun mutaatio hinnat ovat korkeammat. Intragland on intergland PWD suhteet kolmelle MMR taitavia CRC ja Lovo ksenograftit olivat samanlaisia ​​(yli 50%), mikä viittaa valinta tapahtuu harvemmin näissä kasvaimissa.

Syöpä kantasolut näyttävät Usein in Human CRC

kvantitatiivinen tapa kuvata valinta on arvioida numerot pitkäikäisen suvusta kohti syöpä rauhanen, jotka ovat tehokkaasti CSCS [12]. Jos valinta tai päättymiseen toistuu usein, niin pitkäikäinen CSC suvusta on muutamia. Lukumäärä CSCS kohti syövän tiivistysholkki voidaan arvioida sen monimuotoisuus — genomien sisällä rauhanen vastaavat enemmän pienempiä määriä CSCS koska somaattisen muutoksia voi kerääntyä lyhytaikaisemmaksi kuin CSCS että nopeasti sukupuuttoon.

aiempi tietojen analysointi kahdeksan tagit per rauhanen arvioitu suhteellisen suuri CSC taajuuksia [12]. 24 tunnisteet per rauhanen, parempi arvio CSC taajuudet ovat mahdollisia (taulukko 1). Syöpä rauhanen monimuotoisuus oli liian suuri yhden CSC kohti rauhanen ja liian alhainen skenaario, jossa ei sukupuuttoon tapahtuu. Sen sijaan, syöpä rauhanen vaihtelu oli yhdenmukainen rajoitettu syöpäsolun sukupuuttoon, jota voidaan mallintaa kantasoluja hierarkia, jossa on useita CSCS per rauhanen tuottaa rajoitettu määrä muita kuin CSC jälkeläisiä. Probabilistic CSC selviytymisen sijasta deterministinen epäsymmetrinen CSC jako oli yhdenmukainen tietoihin. Arvioitu määrä Todennäköisyyspohjaisia ​​CSCS kohti 8000 soluun rauhanen oli välillä 128 ja 2048. Pienin arvioitu CSC vuoroa rauhanen (128 ja 256 per rauhasen) olivat kaksi MMR puutteellinen Syövät B ja C, suuntaus aiemmin todettiin verrattaessa välillä MMR taitavia ja puutteellinen CRC [12]. Yhteenvetona syöpäsolun sukupuuttoon näyttää tapahtuneen kaikissa CRC, mutta laajemmin MMR puutteellinen CRC rauhaset.

Clonal Evolution Ihmisen kasvainpopulaatiot

EDTA rauhanen eristysmenetelmässä voi bias näytteenotto pinnallinen kasvain alueille, jotka voivat olla vanhin osa kasvain, joka etenee kautta klonaalinen kehitys (kuvio 1). Laser capture mikroskopia (LCM) voivat nauttia useita pinnallisia, invasiivisia ja metastaattisen osia samasta CRC (kuvio 6A). Vain BGN tag käytettiin analyysiin, koska sen pienempi näennäinen virheprosentti helpottaa havaitsemista viime klonaalisen evoluution. Huonontuneen DNA kiinteän yksilöiden ja pieniä määriä genomien näytteet LCM estää luonnehdinta intragland PWD, mutta on mahdollista verrata intergland PWDs etsiä polttovälin alueille homogeenisuuden luotu viime klonaalinen kehitys. Yhdenmukainen kyky mitata kasvaimen monimuotoisuuden kanssa LCM, intergland PWDs olivat samanlaiset Syövät A-E, onko laskettu LCM tai EDTA rauhanen data (kuva S2).

. Kaavio LCM näytteenoton Syövät A ja D. Dots ovat sijainnit pinnallinen (sininen), invasiivisia (musta), ja metastaattinen (punainen) alueilla. (Pituus 1 cm leveä). B. Vertailu intergland PWDs pintasuoniin (sininen), invasiivisia (musta) ja metastaattinen (punainen) alueilla yhdeksän CRC. PWDs yksittäisten LCM näytteiden ( ”X”) ovat hajallaan, jossa keskiarvojen edustaa baareissa. Hajonta on PWDs yksittäisten rauhaset odotetaan koska stokastisen luonteen replikointi virheitä, ja alueita saman kasvain, joka oli merkitsevästi erilainen (nuolet) niiden pinnallinen alueet tunnistettiin simulaatiot (katso menetelmät). Ilmenee, että intergland PWDs klonaalisen (siroteltu vihreä viiva) ja polyklonaalista ksenograftit (kiinteä vihreä linja) on esitetty. C. vertailut intergland PWDs fyysisiä etäisyyksiä osoittavat, että kaukainen ja viereiset rauhaset ovat samalla tavoin liittyvät pintasuoniin (sininen), invasiivisia (musta) ja metastaattinen (punainen) alueilla. Merkittävä kasvu PWDs fyysisen etäisyyden (p 0,05) havaittiin vain pintapuolisesti alueille Cancer B ja D.

peräkkäinen vaiheittainen eteneminen, olisi moninaisuus kaltevuus (pinnallinen invasiivisia etäpesäkkeitä), kun taas kaikki alueet samalla monipuolinen jos kasvain on oleellisesti yhden klonaalinen laajentuminen. Yhdeksän CRC tutkittiin (kuvio 6B). Diversity oli yleensä korkea, eikä kukaan näytti olevan viime kloonilaajenemisen koska heillä kaikilla oli keskimäärin intergland PWDs suurempi kuin klonaalinen ksenografteissa.

Intergland PWDs oli samanlainen pinnallisia ja invasiivisia osia kolmen vaiheen II syöpiä (B, C , E). Kahden kuudesta metastasoituneen syöpien (D ja F), pinnallinen, invasiivisia, ja metastaattinen alueet olivat yhtä monipuolisia, mukaan lukien kolme erilaista imusolmukemetastaaseja of Cancer F. Merkittävät monimuotoisuus erot olivat läsnä neljästä primaarisyöpien ja niiden etäpesäkkeitä. Sekä invasiivisia ja metastaattisen alueilla Syövät H ja I olivat merkitsevästi vähemmän monipuolinen kuin niiden pinnallinen syöpä alueilla. For Cancer G, vain metastaattinen vaurio oli merkittävästi vähemmän monipuolinen. Etäispesäkemuodostuk- Cancer A oli merkitsevästi monipuolisempi kuin sen ensisijainen.

Jos haluat etsiä alueellisia klonaalisia evoluution intergland PWDs verrattiin fyysiset etäisyydet (kuvio 6C). Pinnallinen invasiivisia ja metastaattisen alueilla seitsemän syöpien näytti olevan yksi klonaalisia laajennuksia, koska ei ollut merkittäviä muutoksia PWDs fyysisiä etäisyyksiä. Pinnallinen alueet Syövät B ja D osoittivat merkittävää kasvua PWDs fyysisen etäisyydet, mikä viittaa vieressä kasvain alueet olivat siihen liittyviä kaukaisia ​​alueita. Yhteenvetona, monimuotoisuus eri osien sama syöpä ei voi ennustaa, esimerkkejä metastaattisen alueiden intergland PWDs, jotka olivat samoja, suurempi tai pienempi kuin pinnallinen alueilla. Kuitenkin nähtävissä äskettäistä vaiheittaisen etenemisen puuttui, koska kaikki alueet olivat suhteellisen monipuolinen (keskimäärin PWDs suurempi kuin klonaalinen ksenografteissa) ja polttovälin alueellinen tasalaatuisuus ollut yleensä ole havaittavissa.

Keskustelu

Kasvaimen solut kohtaavat ja asuttaa monia eri mikroympäristöihin aikana tuumorigeneesiprosessin ja käsitteellisesti valinta tehokkaasti maksimoi kunto ajaa tätä etenemistä. Klonaalisia kehittyminen riippuu uuden ohjaimen mutaatioita, jotka olisi helposti syntyy genominen ”epävakauden” ajatellaan olevan läsnä monissa syövissä [17]. Kuitenkin viime aikoina CRC genomia tiedot osoittavat suhteellisen pieni mutaatio taajuuksilla (alle 1 per 100000 emäkset), sopusoinnussa normaali mutaatio ja divisioona hinnat [10]. Neutraali matkustaja mutaatiot ovat vallitsevia [6], [7], ja siksi bona fide kuljettaja mutaatiot voivat vain harvoin syntyä suhteellisen lyhyen välejä muutosta ja kasvaimen poisto. Jos kuljettaja muutokset ovat harvinaisia, klonaalinen kehitys olisi harvinainen.

Ilman mitta valinta on vaikea arvioida roolit lukuisten mutaatioiden ja epigeneettiset muutokset löytyy syöpä genomeja. Valinta tehokkaasti optimoi kunto missä ja milloin mahdollisuuksia syntyy, vaan käytännön kysymys on, kuinka paljon solut eroavat ennen valintaa ensimmäisten toimenpiteiden. Vaikka valinta on vaikea mitata, selektiivinen pyyhkäisy tuottaa pullonkaula ja menetys solujen moninaisuuden. Siksi monimuotoisuutta liftaamista matkustaja muutoksia populaation (kuva 2) on mitta valinta [8]. Herkkä testi valinta on määrä liftaamista vaihtelua pienissä syövän rauhaset koska kiinnitys on nopeampi pienemmillä populaatioissa [9]. Korkea matkustaja metylaatiokuvion monimuotoisuutta mitattiin tässä tutkimuksessa sisällä ja pienten CRC rauhanen palasia viittaa valinta on heikko voima, joka yleensä puuttuu vähintään kyky lakaista jopa lähellä soluja. Tämä päätelty puute valikoiva pyyhkäisee jälkeen muutos on johdonmukainen kyvyttömyys helposti tunnistaa muita metastaattisen kuljettaja mutaatiot huolimatta syvä sekvensointi [2], [18]. Tuore analyysi syövän genomin dataa hyvin erilainen lähestymistapa päätellä, että vaikka kuljettaja mutaatiot voivat antaa suhteellisen pieni valikoivia etuja [19], mikä olisi myös sopusoinnussa korkea matkustaja metylaation monimuotoisuus havaittu syöpäsolun populaatioissa.

Jos valinta on heikko ja vaiheittain hankkia uusia ominaisuuksia tapahtuu harvoin, ensimmäinen transformoitu solu voi jo tuottaa hyvin järjestetty ja monipuolinen jälkeläisiä kykyjä on hyökätä tai etäpesäkkeitä [3]. Fenotyyppiset etenemisen jälkeen muutos riippuu Fenotyyppiresistenssitutkimuksiin plastisuus [4], [5], jossa invaasio ja etäpesäkkeiden poikkeavasta erilaistumista sijaan valintaa uuden ohjaimen mutaatioita. Yksittäinen laajennus on yhdenmukainen vastaavien eroavuuksiin rauhaset riippumatta fyysisestä etäisyydestä pinnalliseen, invasiivisia, ja etäpesäkeleesioita. Suhteellisen suuri monimuotoisuus CRC etäpesäkkeiden tarkoita suhteellisen vanhoja väestön sopusoinnussa varhainen levittäminen kasvainsolujen havaittu kokeellisissa järjestelmissä [20]. Merkittävät monimuotoisuus eroja toisinaan havaittu pinnallinen invasiivisia, ja metastaattinen alueilla sama kasvain. Tällaiset erot voivat edustaa vaiheittainen valinta, mutta se voi myös syntyä ilman klonaalisia evoluutio eri saapumisajat, millä on erittäin invasiivinen ja metastaattinen alueita asuttivat myöhemmin etenemiseen. Alueelliset erot mitoosi hinnat voisivat tuottaa myös eroja, mukaan lukien tilanteet, joissa etäpesäkkeet ovat monipuolisempia kuin niiden ensisijainen kasvaimia. Korkea matkustaja metylaatio eroavaisuuksien useimmissa CRC ja niiden etäpesäkkeiden osoittavat suhteellisen vanhoja ja pysyviä populaatioita, monia erimielisyyksiä muutosta ja kirurgia.

Ilman klonaalinen kehitys, nykypäivään kasvainsolujen muodostaisivat yhden väestö mutkaton tähti-muotoinen ancestries ja usein pitkäikäinen suvusta. Suhteellinen monimuotoisuudesta rauhaset versus välillä rauhaset (intragland kohteeseen intergland PWD suhteet) osoittaa, kuinka paljon remontin tai lakkaamista tapahtuu rauhaset. Simulaatiot syövän rauhasen monimuotoisuuden ehdotettu rajoitettu syöpäsolun sukupuuttoon tai olivat kantasolujen hierarkiat useita pitkäikäinen CSC suvusta per rauhanen sijaan äärimmäisen harvinaisia ​​CSCS. CRC ovat usein resistenttejä kemoterapiaa [21], ja suurempi määrä pitkäikäisen suvusta olisi tehokkaammin kerääntyä ennestään hoitoa resistenttejä variantteja.

Kasvaimen kehittyminen on yleisesti ajatellaan lisäävän kuntoa, mutta jos ensimmäinen transformoidussa solussa on jo optimaalisesti ”sovi”, sen jälkeläiset voivat kärsiä progressiivinen lasku kunto, suvuton lisääntyminen ilmiö nimeltä Mullerin Ratchet [22]. Rajallinen mutta suhteellisen kaikkialla sukupuuttoon päätellyt CRC: t saattavat enemmän edustaa menetystä heikompikuntoinen variantin soluja (tai tausta valinta [8]) eikä määräävää hyväkuntoisemmiksi variantteja (kuvio 2). Mielenkiintoista, matkustaja metylaatiokuvion monimuotoisuutta ja arvioitu määrä CSCS olivat vähemmän MMR puutteellinen CRC, jossa mahdollisuudet valinnan teoriassa olla suurempi, koska mutaatio hinnat ovat noin 100 1000-kertainen [16]. Mahdollisesti tämä alempi moninaisuus voi heijastaa alemman leviämisen hinnat, vaikka intergland tag vertailuja pitäisi auttaa normalisoimaan mitoosi aikojen välillä MMR puutteellinen ja taitavia CRC.