Untersuchung des Transkriptoms und Phänotypisierung der Side Population von Magenkarzinom-Zelllinien

Abstract

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass es möglich war, eine reproduzierbare SP in Zelllinien des Magenkarzinoms des Menschen darzustellen und zu isolieren. Diese Zellen unterschieden sich sowohl morphologisch als auch hinsichtlich ihres biologischen Verhaltens von der Restpopulation. Sie besaßen die Fähigkeit, eine der Ausgangspopulation entsprechende Gesamtpopulation zu bilden und zeigten so die Fähigkeit zur Ausdifferenzierung ebenso wie die der asymmetrischen Zellteilung. Die SP-Zellen exprimierten vermehrt stammzelltypische Oberflächenmarker wie MSI1 und CD133 und zeigten auch in der genomischen Analyse eine vermehrte Expression von Genen, die für Stammzelleigenschaften kodieren. Die so identifizierten Faktoren waren bei der Färbung eines Magenkarzinomkollektivs selektiv unterschiedlich stark in den Tumoren exprimiert und zeigten einen eindeutigen Zusammenhang zum Überleben der Patienten und könnten als prognostische Faktoren des Magenkarzinoms Anwendung finden. SP-Zellen eignen sich somit zur Identifikation und Charakterisierung von Stammzelleigenschaften von Magenkarzinom-Zellinien.

The side population (SP) of tumor cell lines shares characteristics with tumor stem cells. The objective of this study was to phenotypically and genotypically characterize the SP of gastric cancer cell lines. SP cells were obtained from AGS and MKN45 gastric cancer cells using Hoechst 33342 staining and fluorescence- activated cell sorting. The cells were subsequently studied morphologically at cytology and immunocy- tochemistry, on the transcriptional level via gene ar- ray, and in cell culture using recultivation assays. Genes differentially expressed in SP cells were evalu- ated at immunohistochemistry in tissue samples from 486 patients with gastric cancer. The SP cells were smaller and rounder then non-SP cells. SP cells self- renewed in recultivation experiments and differenti- ated into SP and non-SP cells. Recultivated SP and non-SP cells exhibited distinct phenotypes in culture insofar as cell shape and colony formation. SP cells demonstrated increased levels of the stem cell mark- ers CD133 and Musashi-1. Transcriptional analyses demonstrated that SP cells express genes that encode for stem cell properties including FZD7, HEY1, SMO, and ADAM17. It was observed that ADAM17 and FZD7 are differentially expressed in human gastric cancer, and FZD7-positive cancers are associated with signifi- cantly shorter patient survival. In conclusion, human gastric cancer cell lines enclose a phenotypically and genotypically distinct cell population with tumor stem cell features. Phenotypic characteristics of this distinct cell population are also present in gastric cancer tissue, and correlate with patient survival.