Failure of traditional cancer therapy to eradicate anaplastic thyroid cancers is mainly due to resistance of cancer stem cells (CSCs), which are responsible for cancer initiation, progression, metastasis and drug resistance. Anticancer effects of vitamin D compounds have been indicated by considerable data, including on thyroid anaplastic cancer cells. However, there is still a lack of understanding of the effects of vitamin D on thyroid CSCs or cancer stem- like cells. To uncover the effects of vitamin D on thyroid anaplastic cancer stem-like cells, a sphere formation assay was performed in HTh74 cells and a derived doxorubicin resistant cell line HTh74R. Cell cycle arrest and apoptotic analyses were employed in thyroid cancer stem-like cells derived from both cell lines with flow cytometry. Furthermore, the putative pro- differentiation effects of vitamin D were explored by morphological characteristics and an investigation of mRNA expression profile. The present study demonstrated the antiproliferative effects of calcitriol on anaplastic thyroid cancer cell line HTh74 and its derived cancer stem-like cells. Sphere formation from HTh74 cells was significantly suppressed by calcitriol intervention. G2/M cell cycle arrest without enhanced apoptosis was involved in the mechanism of growth arrest of HTh74 stem-like cells. Calcitriol showed a similar inhibitive effect in the doxorubicin resistant HTh74 cell line HTh74R and its derived cancer stem-like cells. In addition, cell morphological changes implied a pro-differentiation role of calcitriol on thyroid anaplastic stem-like cells, despite the absence of the gene expression profile changes. In conclusion, the in vitro antiproliferative effect of calcitriol in anaplastic thyroid cancer stem-like cells was illustrated. Further studies are necessary to explore the underlying mechanism for the effect of growth arrest and to uncover the differentiation-inducing effect of calcitriol on thyroid CSCs.
Ein wesentlicher Grund für das Versagen der traditionellen Tumortherapie in der Behandlung anaplastischer Schilddrüsenkarzinome ist die Resistenz gegenüber so genannten cancer stem cells (CSC). Diese sind verantwortlich für die Tumorinitiierung, -progression, die Metastasierung und die Resistenz gegenüber Chemotherapeutika. Die Wirksamkeit von Vitamin D-Präparaten in der Tumortherapie wurde durch zahlreiche Untersuchungen, einschließlich Untersuchungen an Schilddrüsenkarzinomzellen, belegt. Unbekannt ist jedoch die Wirkung von Vitamin D auf Schilddrüsen-CSCs oder -carcinomstammzell-ähnliche Zellen. Um die Wirksamkeit von Vitamin D auf Stammzell-ähnliche Zellen von anaplastischen Schilddrüsenkarzinomen zu untersuchen, wurde ein so genannter Sphere-Formation-Assay an HTh74-Zellen und der Doxorubicin-resistenten Zelllinie HTh74R durchgeführt. Zellzyklusanalysen und Apoptoseuntersuchungen wurden in diesen Stammzell-ähnlichen aus beiden Zelllinien isolierten Zellen mit Flow-Zytometrie-Methoden durchgeführt. Ferner wurde ein möglicher Differenzierungseffekt von Vitamin D durch Nachweis morphologischer Veränderungen und durch Untersuchungen von mRNA-Expressionsprofilen untersucht. Die vorliegende Studie zeigte einen antiproliferativen Effekt des Vitamin-D-Präparates Calcitriol auf die anaplastische Schilddrüsenkarzinomzelllinie HTh74 und die von dieser Zelllinie abgeleiteten Carcinomstammzell-ähnlichen Zellen. Die Bildung von Spheren aus HTh74-Zellen wurde signifikant unterdrückt durch die Gabe von Calcitriol. Es fand sich ein G2/M-Zellzyklusarrest; eine gesteigerte Apoptose war in der Wachstumshemmung der HTh74-Stammzell-ähnlichen Zellen jedoch nicht nachweisbar. Calcitriol zeigte ähnliche wachstumshemmende Effekte in der Doxorubicin-resistenten HTh74-Zelllinie HTh74R. Veränderung der Zellmorphologie deuteten auf einen positiven Effekt von Calcitriol auf die Differenzierung der von anaplastischen Schilddrüsenkarzinomen abgeleiteten Carcinomstammzell-ähnlichen Zellen hin, obwohl Veränderungen der Gen-Expressionsprofile nicht nachweisbar waren. Zusammenfassend wurde in vitro ein antiproliferativer Effekt von Calcitriol auf die Stammzell-ähnlichen Zellen anaplastischer Schilddrüsenkarzinome nachgewiesen. Weitere Studien sind notwendig, um die zugrunde liegenden Mechanismen der Wachstumshemmung und den Differenzierungs-induzierenden Effekt von Calcitriol auf Schilddrüsenkarzinom-Stammzellen aufzuklären.
