サリノマイシンのきじがったので転載する。

ウイークス先生のサイトからである。サリノマイシンが転移性のがんにどのように働くがを説明している。がん細胞の分化を促進することがかぎになっているようである。

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癌幹細胞スクリーニング

2014年4月1日にブラッドフォードS.週博士によって掲示される

ウイークス博士のコメント:癌幹細胞に対する治療は、がん細胞が緩解(一時的に縮小するなど改善すること)することや、緩解状態にとどまるために必要である。癌幹細胞は、我々を殺す細胞である。あなたのがん治療の主治医が癌幹細胞について何を知っているかがあなたの未来を決定する、もしなにも知らないとしたら、逃げ出すことだ!!

「…最も強力に幹細胞に打撃を与えると確認されているものはサリノマイシンsalinomycinである。これは、非常に選択的なカリウム・イオノフォアである。そして、双方向性イオンflux…を容易にする」

乳癌幹細胞:細胞分化療法による根絶?

ハルトムートBeug1、*

分子病理学研究所、Bohrgasse博士7、1030のウィーン、オーストリア

*Correspondence:beug@imp.ac.at

DOI 10.1016/j.cell.2009.08.007

転移の間、移動性の乳癌幹細胞は、上皮to-mesenchymal移行(EMT)につながっている両極性の損失を受ける。グプタその他は(2009)、癌幹細胞のこの属性をうまく、特に分化の誘導を通して癌幹細胞増殖を阻害する小分子を特定する高処理のスクリーンを開発するのに用いられる。

腫瘍転移が80%以上の癌患者における死因であるにもかかわらず、転移を支持している分子機構はまだ十分に理解されない。しかしながら、最近の効果から現れた1つのテーマは、転移が障害を上皮両極性のために、そして、それ故、epithelial-to-mesenchymalな移行(EMT)(Kalluriとワインバーグ(2009))のために責任があるmolecularmachinesに関係させるということである。上皮細胞両極性は、細胞骨格および血漿膜蛋白質の分極化する輸送、拡散バリア(密着結合)(小アンベールが、al.(2008)である)の維持と受容体、癒着タンパク質と隣接細胞(Tanosとロドリゲス-Boulan(2008))から細胞外情報を集積する3D組織機構を含む複数の細胞プロセスまでに確立される。それ故、EMTの間の上皮両極性の損失は、細胞接着と両極性に関係する多くの異なるシグナル伝達経路、転写制御因子、染色質調節装置とタンパク質の変えられた調節から生じることがありえる(Kalluriとワインバーグ(2009);Tanos、そして、ロドリゲス-Boulan(2008))。

実際、細胞両極性を調整するオンコジーンと腫瘍抑制器のリストは、長くて、成長している(小アンベールは、al.(2008)である;Tanos、そして、ロドリゲス-Boulan(2008))。最近の効果において、上皮幹細胞がEMTを受ける可能性がある、そして、EMT誘導が上皮細胞に幹細胞の顕著な特徴を与えることが示された。これらの細胞は、腫瘍形成のRas(小マニが、al.(2008)である)の過剰発現に、癌幹細胞の特性を示すこともできる。それらの現在の仕事において、問題をこれで発行するセル、グプタその他は(2009)、乳房上皮細胞(すなわちEMTの誘導と定義済みの遺伝子の変更による幹細胞機能)のこれらの新しく発見される属性を選択的に癌幹細胞を目標とする合成物のために高処理のスクリーンを確立するのに用いられる。グプタその他は、RNA干渉によるEカドヘリンのノックダウンがEMTとCD44の高水準を含む癌幹細胞、CD24の低レベルと乳房球体(図1)を形成する能力を代表する特徴の獲得を促進するテロメラーゼを不滅にされた人間の乳房上皮(HMLE)細胞を使用する。

Eカドヘリンの減少する細胞も、いくつかの確立した腫瘍化学療法学にさらなる抵抗を見せる。この点で、彼らは生体内で腫瘍再発の一因となる人間の乳癌幹細胞に似ている。グプタその他は、これらの細胞が選択的に癌幹細胞(図1)を除去する合成物のために高処理の、細胞スクリーンに理想的に適していると確認する。それらのスクリーンから最も広範囲に確認された衝突はsalinomycin(非常に選択的なカリウム・イオノフォア)である。そして、双方向性イオン流動(三谷ら.(1975)である)を促進する。Salinomycinは、癌幹細胞の特徴で、選択的に細胞の生存度を損なう。若干の細胞がEMTを示すRas変わるHMLE細胞の人工混合物と幹細胞が特徴とする、そして、若干の細胞がそうしない癌において、salinomycinは癌幹細胞特性で選択的に細胞を根絶する。対照的に、確立した癌化学療法薬(例えばパクリタキセル)には逆の効果がある。そして、癌幹細胞強化にさえ至る。加えて、4T1ネズミ癌細胞を使用している肺転移の正常位マウス・モデルにおいて、彼らが上皮現象型を採用するという点で、salinomycinは完全にこれらの細胞の部分的なEMT-現象型を逆転させる。salinomycinのための作用機序がまだ明白でないにもかかわらず、それがトリガー細胞毒性よりむしろ細胞周期停止が付随する終端の上皮分化を誘導するかもしれないように見える。これは、salinomycinがいくつかの他の人間の乳癌細胞系で増殖を妨げないことを示している証拠と整合している。

重要なことに、salinomycinもマウスで癌幹細胞特性で細胞を根絶する。4T1細胞(またはRas変わるHMLE細胞から)に由来する腫瘍は、salinomycinで細胞の処置の後、マウスでより能率的に形をなさない。面白いことに、SUM159ヒト乳癌細胞を接種されるマウスにおいて、salinomycinまたはパクリタキセルでの治療は、14日で腫瘍形成を遅延させる。さらにまた、salinomycinはこれらの腫瘍で形質膜-E-カドヘリンの発現を誘発する。そして、salinomycinがそれらの分化を誘導することによって癌幹細胞を除去するかもしれないという更なる証拠を提供する。有意に、salinomycinも肺に4T1細胞の転移を抑制する。これはパクリタキセルと異なる。そして、それはこのモデルで肺転移の有病率を上昇させる。

このように、salinomycinはEMTを受けた移動性の癌幹細胞で分化を誘導することによって、転移を選択的に抑制するかもしれない。著者は、それから、ショーにそれの側面図を作っている世界的な発現を使用する幹細胞が遺伝子発現署名に自然の乳房幹細胞で、そして、人間の腫瘍からの癌幹細胞で創立させる癌の特性によるRas変わるHMLE細胞の分数。彼らは、3つの細胞州を比較した:健康人乳腺と乳癌と分類されるにつれて、(1)パクリタキセル治療対Ras変わるHMLE細胞、(2)乳房球体対始原人間の乳房上皮細胞の分化培養と高さを表している(3)細胞のsalinomycin処置はCD44対CD24の高水準を表しているそれらの水平になる。彼らは、upregulatedされる25の遺伝子と上記の比較の全てで一貫して下方制御される14を報告する。この分析は、salinomycinによって除去されるRas変わるHMLE細胞には乳房および癌幹細胞に特有の遺伝子発現署名があると明らかに確認する。おそらく化学療法耐性乳癌幹細胞の結果としての腫瘍再発のため、確立した乳癌療法は、しばしば長期の患者生存を成し遂げるのに失敗する。

 このように、特にこれらの癌幹細胞を目標とする新しい治療的な戦略は、緊急に必要とされる。グプタその他は(2009)、特に乳癌幹細胞を目標とする薬のために映ることが可能である原理でぶりの明白な証明を示すことによって、この分野を有意に前進させる。彼らが選んだアプローチは正常な乳腺幹細胞と癌幹細胞が非常にプラスチック上皮現象型を示す概念から進化した。そして、それによって彼らが細胞培養(小マニが、al.(2008)である)でEMTを受けることができる。

しかしながら、それは不明なままである。それによって、機序salinomycinはEMTの後、選択的に細胞を目標とする。Salinomycinは動物における真核生物寄生虫に対する抗生物質としてisusedして、骨成長(小ピータースが、al.(2002)である)の間、軟骨低下を阻害する。それが非常に選択的なカリウム・イオノフォアであると想定すれば、salinomycinは癌幹細胞でカリウムチャネルの機能に干渉する可能性がある。腫瘍細胞がさまざまなカリウムチャネルの高い濃度を表すことが示された。それらの過剰発現は増殖を強化する、そして、チャネル遮断薬として作用している薬は細胞増殖を阻害する(小Le Guennecは、al.(2007)である;小チャンは、al.(2009)である)。おそらくより重要なことに、特定のカリウムチャネルは、遊走を調整する。類似の静脈で、特定のGタンパク質結合型カリウムチャネルは、乳癌リンパ節転移(小チャンが、al.(2009)である)で過剰発現する。細胞両極性機械の細胞遊走(エチエンヌ-Manneville、2008)に対する重要性を与える、それがsalinomycinによって目標とされるカリウムチャネルにはsalinomycin.によって規制撤廃されることができる上皮両極性と転移で臨界機能があると推測するよう誘っている

参考文献

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図1。Salinomycin Targets Breast Cancer Stem Cells

グプタ朝により用いられるスクリーニング・アプローチその他は(2009)、表される。対照人間の乳房上皮(HMLE)細胞は、側底の標識Eカドヘリンを表す

そして、CD24の高水準。これらの細胞は、懸濁培養で乳房球体を形成しない。対照的に、HMLE細胞は、Ecadherinを目標としている短いヘアピンRNAと交渉した

一貫した変化を受ける上皮間充織標識ビメンチンの上方制御を含む間充織移行(EMT)に。これら

細胞は、CD44発現の高水準と懸濁培養で乳房球体を形成する能力を含む癌幹細胞の特徴を示す。これらの二つ

細胞型はそれから、細胞生存度を測定している高処理の化学スクリーンに従属した。そして、それは合成物としてそれをsalinomycinの同定に導いた

選択的に乳癌幹細胞を目標とする。

Cancer STEM cell screening

Posted by Bradford S. Weeks, MD on April 1, 2014

Dr. Weeks’ Comment: Cancer STEM cells need to be doctors for cancer to go to remission and stay in remission. Cancer STEM cells are what kill us. Determine what your oncologist knows about cancer STEM cells… if nothing… flee!

“…The most extensively validated hit from their screen is salinomycin, a highly selective potassium ionophore, facilitating bidirectional ion flux…”

Breast Cancer Stem Cells: Eradication by  Differentiation Therapy?

Hartmut Beug1,*

1The Institute of Molecular Pathology, Dr. Bohrgasse 7, A 1030 Vienna, Austria

*Correspondence: beug@imp.ac.at

DOI 10.1016/j.cell.2009.08.007

During metastasis, migrating breast cancer stem cells undergo a loss of polarity leading to an epithelial-to-mesenchymal transition (EMT). Gupta et al. (2009) use this attribute of cancer stem cells to develop a high-throughput screen, which successfully identifies small molecules that specifically inhibit cancer stem cell proliferation through the induction of differentiation.

Although tumor metastases are the cause of death in more than 80% of human cancer patients, the molecular mechanisms underpinning metastasis are still poorly understood. However, one theme that has emerged from recent work is that metastasis involves defects in the molecularmachines responsible for epithelial polarity and hence for the epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) (Kalluri and Weinberg, 2009). Epithelial cell polarity is established by multiple cellular processes, including polarized trafficking of cytoskeletal and plasma membrane proteins, the maintenance of a diffusion barrier (tight junctions) (Humbert et al., 2008), and a 3D organization machinery that integrates extracellular information from receptors, adhesion proteins, and neighboring cells (Tanos and Rodriguez-Boulan, 2008). Hence, the loss of epithelial polarity during EMT can result from altered regulation of many different signaling pathways, transcription factors, chromatin regulators, and proteins involved in cell adhesion and polarity (Kalluri and Weinberg, 2009; Tanos and Rodriguez-Boulan, 2008).

Indeed, the list of oncogenes and tumor suppressors that modulate cell polarity is long and growing (Humbert et al., 2008; Tanos and Rodriguez-Boulan, 2008). In recent work, it has been shown that epithelial stem cells may undergo EMT and that EMT induction endows epithelial cells with salient features of stem cells. These cells can also exhibit properties of cancer stem cells upon overexpression of oncogenic Ras (Mani et al., 2008). In their current work, published in this issue of Cell, Gupta et al. (2009) use these newly discovered attributes of mammary epithelial cells (that is, induction of EMT and stem cell features by defined genetic alterations) to establish a high-throughput screen for compounds that selectively target cancer stem cells.  Gupta et al. use telomerase-immortalized human mammary epithelial (HMLE) cells, in which knockdown of E-cadherin by RNA interference promotes EMT and the acquisition of features typical of cancer stem cells, including high levels of CD44, low levels of CD24, and the capacity to form mammospheres (Figure 1).

Cells depleted of E-cadherin also show increased resistance to several established tumor chemotherapeutics. In this respect, they resemble human breast carcinoma stem cells that contribute to tumor relapse in vivo. Gupta et al. establish that these cells are ideally suited for a high-throughput, cellular screen for compounds that selectively eliminate cancer stem cells (Figure 1). The most extensively validated hit from their screen is salinomycin, a highly selective potassium ionophore, facilitating bidirectional ion flux (Mitani et al., 1975). Salinomycin selectively impairs the viability of cells with features of cancer stem cells. In artificial mixtures of Ras-transformed HMLE cells in which some cells exhibit EMT and cancer stem cell features and some cells do not, salinomycin selectively eradicates cells with cancer stem cell properties. In contrast, established cancer chemotherapeutics (such as paclitaxel) have the opposite effect, even leading to cancer stem cell enrichment. In addition, in an orthotopic mouse model of lung metastasis using 4T1 murine carcinoma cells, salinomycin fully reverses the partial EMT-phenotype of these cells in that they adopt an epithelial phenotype. Although the mechanism of action for salinomycin is not yet clear, it appears that it might induce terminal epithelial differentiation accompanied by cell-cycle arrest rather than trigger cytotoxicity. This is consistent with evidence showing that salinomycin does not block proliferation in several other human mammary carcinoma cell lines.

Importantly, salinomycin also eradicates cells with cancer stem cell properties in mice. Tumors derived from 4T1 cells (or from Ras-transformed HMLE cells) form less efficiently in mice after treatment of the cells with salinomycin. Interestingly, in mice inoculated with SUM159 human breast cancer cells, treatment with salinomycin or paclitaxel delays tumor formation by 14 days. Furthermore, salinomycin induces expression of plasma membrane-E-cadherin in these tumors, providing further evidence that salinomycin might eliminate cancer stem cells by inducing their differentiation. Significantly, salinomycin also suppresses the metastasis of 4T1 cells to the lung. This differs from paclitaxel, which increases the prevalence of lung metastases in this model.

Thus, salinomycin might selectively suppress metastasis by inducing differentiation in the migrating cancer stem cells that have undergone EMT. The authors employ then global expression profiling to show that the fraction of Ras-transformed HMLE cells with properties of cancer stem cells have a gene expression signature found in natural mammary stem cells and in cancer stem cells from human tumors. They compared three cell states: (1) paclitaxel treatment versus salinomycin treatment of Ras-transformed HMLE cells, (2) mammospheres versus differentiation cultures of primary human mammary epithelial cells, and (3) cells expressing high levels of CD44 versus those expressing high levels of CD24 as sorted from normal human mammary glands and mammary carcinomas. They report 25 genes that are upregulated and 14 that are downregulated consistently in all of the above comparisons. This analysis clearly establishes that the Ras-transformed HMLE cells eliminated by salinomycin have a gene expression signature characteristic of mammary and cancer stem cells. Established breast cancer therapies often fail to achieve long-term patient survival, possibly because of tumor relapse as a result of chemotherapyresistant mammary cancer stem cells.

 Thus, new therapeutic strategies to specifically target these cancer stem cells are urgently required. Gupta et al. (2009) significantly advance this field by presenting the first clear proof of principle that it is feasible to screen for drugs that specifically target breast cancer stem cells. The approach they chose evolved from the concept that normal mammary gland stem cells and cancer stem cells display a highly plastic epithelial phenotype, which allows them to undergo EMT in cell culture (Mani et al., 2008).

It remains unclear, however, by which mechanisms salinomycin selectively targets cells after EMT. Salinomycin isused as an antibiotic against eukaryotic parasites in animals and inhibits cartilage degradation during bone development (Peters et al., 2002). Given that it is a highly selective potassium ionophore, salinomycin may interfere with the function of potassium channels in cancer stem cells. It has been shown that tumor cells express elevated levels of various types of K+ channels. Their overexpression enhances proliferation, and drugs acting as channel blockers inhibit cell proliferation (Le Guennec et al., 2007; Zhang et al., 2009). Perhaps more importantly, certain K+ channels regulate migration. In a similar vein, certain G protein-coupled K+ channels are overexpressed in breast cancer lymph node metastases (Zhang et al., 2009). Given the importance of the cell polarity machinery to cell migration (Etienne-Manneville, 2008), it is tempting to speculate that K+ channels targeted by salinomycin have a critical function in epithelial polarity and metastasis, which can be deregulated by salinomycin.

References

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Figure 1. Salinomycin Targets Breast Cancer Stem Cells

Depicted is the screening approach used by Gupta et al. (2009). Control human mammary epithelial (HMLE) cells express the basolateral marker E-cadherin

and high levels of CD24. These cells do not form mammospheres in suspension culture. In contrast, HMLE cells treated with a short hairpin RNA targeting Ecadherin

undergo changes consistent with an epithelial to mesenchymal transition (EMT), including upregulation of the mesenchymal marker vimentin. These

cells exhibit features of cancer stem cells, including high levels of CD44 expression and the ability to form mammospheres in suspension culture. These two

cell types were then subjected to a high-throughput chemical screen measuring cell viability, which led to the identification of salinomycin as a compound that

targets breast cancer stem cells selectively.