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Jun 07, 2023

損傷によりモザイク皮膚における Ras 変異細胞の増殖が妨げられる

Nature volume 619、pages 167–175 (2023)この記事を引用 11k アクセス数 154 Altmetric メトリクスの詳細 健康な皮膚は野生型クローンと変異型クローンのモザイクです 1,2。 怪我は協力できますが、

Nature volume 619、pages 167–175 (2023)この記事を引用

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154 オルトメトリック

メトリクスの詳細

健康な皮膚は野生型と変異型クローンのモザイクです1、2。 傷害は、変異した Ras ファミリータンパク質と連携して腫瘍形成を促進する可能性がありますが 3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、遺伝的にモザイクになった皮膚における影響は不明です。 今回我々は、損傷後に野生型細胞が発がん性Rasによって誘導される異常な増殖を抑制することを示す。 HrasG12V/+ および KrasG12D/+ 細胞は、損傷を受けていないモザイク組織において野生型細胞と競合しますが、損傷後に増殖する野生型細胞の割合が増加するため、その増殖が妨げられます。 機構的には、HrasG12V/+細胞とは異なり、野生型細胞はEGFRリガンドの自己分泌および傍分泌に応答することを示し、EGFR経路のこの差次的活性化が損傷修復中の競合スイッチを説明する。 薬剤または遺伝的アプローチによる EGFR シグナル伝達の阻害は、損傷後に分裂する野生型細胞の割合を減少させ、HrasG12V/+ 細胞の増殖を引き起こします。 細胞周期阻害剤 p21 の構成的喪失による野生型細胞の増殖の増加は、損傷がない場合でも HrasG12V/+ 細胞の増殖を妨げます。 したがって、損傷は、遺伝的にモザイクされた皮膚における発がん性細胞と野生型細胞の間の競合バランスを切り替える役割を果たします。

私たちは生涯を通して、環境の攻撃に絶えずさらされ​​ているため、皮膚に突然変異を獲得します。 その結果、表現型的には正常な皮膚には、GTPase Ras ファミリーなどのがんの発生に関連する遺伝子など、体細胞変異を伴う上皮幹細胞のモザイクが含まれています 1,2。 Ras 癌遺伝子の構成的活性化は、ヒト皮膚扁平上皮癌 (cSCC) の 3 ～ 30% およびマウスの実験的に誘導された cSCC の初期遺伝的事象として特定されています 16、17。 Hras の構成的活性型 (HrasG12V/+) をモザイク上皮発現するマウス モデルでは、変異細胞が野生型細胞と競合し、損傷のない皮膚表皮で増殖します 18、19、20。 活性化 Hras 変異細胞は、野生型で損傷を受けていない皮膚上皮内では許容されますが 18、19、20、さまざまなマウス モデルでは、損傷が発がん性変異と連携して腫瘍形成を引き起こすことが示されています 3、4、5、6、7、8、9 、10、11、12。 我々は、表皮における HrasG12V/+ 細胞の拡大が損傷に対する脆弱性を表している可能性があると仮説を立てました。 HrasG12V/+ 細胞はさらに増殖し、腫瘍を引き起こす可能性があります。 たとえば、損傷修復中に生成される過剰増殖環境は、変異細胞の増殖挙動をさらに刺激し、組織の耐性を破壊する可能性があります。 ここで我々は、遺伝的にモザイク的で表現型的に関連する状況の中で、傷害が HrasG12V/+ の発癌能にどのような影響を与えるかを調査しました。

重層皮膚表皮は、直接観察するために独自にアクセスできるため、単一細胞の解像度で異常増殖の出現を視覚化することができます。 基底層には表皮幹細胞が含まれており、自己複製してより多くの基底細胞を生成したり、上方に分化して剥離して外側のバリア形成細胞を置き換えたりすることができます21、22（拡張データ図1a）。 我々は、損傷修復がHras癌遺伝子（HrasG12V）の構成的活性化と連携して、表現型が正常な遺伝的にモザイク状の皮膚における腫瘍形成を促進するのではないかと仮説を立てた。 この仮説を検証するために、野生型上皮内の HrasG12V/+ 変異細胞 (Krt14-CreER; flox and replace (FR)-HrasG12V/+; Lox-STOP-Lox (LSL)) の集団を誘導して追跡できるマウスを作成しました。 )-tdTomato; Krt14-H2B–GFP; 方法)。 これらのマウスでは、タモキシフェン治療によりケラチン 14 発現基底細胞の Cre が活性化され、その結果、内在性プロモーターと変異細胞に近い細胞質蛍光 tdTomato レポーターからの HrasG12V/+ の共発現が誘導されます。 さらに、これらのマウスは基底細胞でもヒストン H2B-GFP を発現し、これは分化を通じて持続するため 23、すべての基底幹細胞とその子孫の視覚化が可能になります（図 1a）。 我々は、生後3週目にマウスをタモキシフェンで治療し、3日後に片耳に軟骨に至る全層損傷（直径4 mmのパンチ生検）を導入しました。 我々は、均質モデルの以前の研究を再現するために基底細胞の約 99% (HrasG12V/+ max) で HrasG12V/+ 発現を促進するために 2 回の用量のタモキシフェンを使用しました 3、4、5、24、25、または基底細胞の約 65% で HrasG12V/+ 発現を促進しました。 (HrasG12V/+ モザイク) 遺伝的にモザイクされた皮膚を模倣します (図 1b)。 対照として、Krt14-CreERも設計しました。 LSL-tdトマト; Krt14-H2B-GFP マウスを同様に処理して、野生型基底細胞の約 65% で tdTomato の発現を促進しました（野生型モザイク）（図 1b）。 皮膚表皮の同じ領域を縦断的にイメージングし、HrasG12V/+ モザイク モデルを野生型モザイク モデルと常に比較することにより、CreER システムの潜在的な漏洩を制御し、組織に対する HrasG12V/+ 発現の影響を研究することができました。全体的な動作とセルの動作 (「メソッド」を参照)。