Embryonal nyreudvikling, stamceller og oprindelsen af ​​Wilms-tumor

Kontakt:joanna.jia@wecistanche.com/ WhatsApp: 008618081934791

Abstrakt:Det voksne pattedyrnyreer et dårligt regenererende organ, der mangler de stamceller, der kan genopbygge funktionel homeostase på samme måde som f.eks. hud eller det hæmatopoietiske system. I modsætning til en modennyre,det embryonalenyrevært for mindst tre typer af afstamningsspecifikke stamceller, der giver anledning til (a) et urinleder- og samlekanalsystem, (b) nefroner og (c) mesangiale celler sammen med bindevæv i stroma. Der er blevet rejst stor interesse for disse embryonale stamceller, som normalt går tabt før fødslen hos mennesker, men forbliver en del af de udifferentierede nefrogene hviler i den pædiatriskenyrekræft Wilms tumor. Her diskuterer vi den nuværende forståelse afnyre-specifik embryonal progenitor-regulering i det medfødte miljø af den udviklende nyre og de typer af forstyrrelser i deres afbalancerede regulering, der fører til dannelsen af ​​Wilms-tumor.

Nøgleord:nyre; organogenese; pædiatrisk cancer; stamceller; differentiering; selvfornyelse, Renal

IntroduktionStamceller danner et grundlæggende grundlag ikke kun for normal udvikling og vævshomeostase, men også for tumorgenese. Den voksne pattedyrsnyre er for det meste blottet for stamceller og betragtes derfor som et ikke-regenerativt organ, især når regenerering er defineret af evnen til at generere nye nefroner og genvinde filtreringskapaciteten[1]. I modsætning hertil er den embryonale nyre vært for mindst tre typer af afstamningsspecifikke stamceller (her omtalt som progenitorer), der giver anledning til urinlederen og opsamlingskanalsystemet, nefroner og bindevævet i stroma[2,3]. Disse progenitorceller har vakt betydelig interesse for brug i regenereringsbaseret nyremedicin, men sikkerheden ved den udifferentierede cellevedligeholdelse i postnatale nyrer er et væsentligt mindre diskuteret emne.

En integreret del af sikkerhedsvurderingen er en grundig forståelse af regulering af vævsresidente stamceller. Mekanismerne, der styrer vedligeholdelsen og differentieringen af ​​vævsspecifikke progenitorer, reaktiveres aberrant i mange cancerformer[4]. Dette er især tydeligt i embryonal-afledte tumorer, såsom Wilms tumor (WT; figur 1), medulloblastom og retinoblastom.

Nefroner 一 de funktionelle filtrationsenheder af pattedyrs nyrer 一 og renal stroma er afledt af metanephric mesenchyme indeholdende distinkte progenitor-puljer for begge slægter[5,6]. Metanefrit væv går normalt tabt før fødslen hos mennesker, men forbliver en del af de udifferentierede nefrogene hvile hos Wilms tumorpatienter[7,8]. Forståelse af forskellene mellem normale vævsresidente stamceller og kræftfremkaldende stamceller er påkrævet for at sætte scenen for bedre karakterisering af transformationer, der gør normale nyreprogenitorer til Wilms tumorstamceller. Dette kan i det væsentlige hjælpe med at forudsige individualiseret sygdomsprognose og tumor kemosensitivitet og dermed lette en bedre patientstratificering og identifikation af de patienter, der har behov for aggressive behandlingsstrategier[9]. Denne anmeldelse giver et overblik overnyreudvikling efterfulgt af et resumé af, hvordan samlende kanal- og nefron-progenitorer bidrager til normal nyremorfogenese for bedre at lette forståelsen af ​​deres grundlæggende ligheder og forskelle med Wilms tumorbiologi.

Figur 1. Nephroblastomatosis og Wilms tumor. (A) Et eksempel på den menneskelige postnatalenyremed nefrogene hviler (stjerner) af nefroblastomatose, som ses som tætpakkede mørkere blå celler inyrecortex. (B) Et eksempel på mennesketnyremed den klassiske morfologi af Wilms tumor. Det ligner en embryonalnyreved at udvise blastemale (B), stromale (S) og epitelceller (a rows), som dog ikke formår at organisere sig i typiske vævsstrukturer.

Wilms Tumor Wilms-tumorer (Figur 1) er en af ​​de mest almindelige solide tumorer hos børn med en forekomst på 1:10,000, som normalt optræder før de er fem år gamle. Selvom der findes gode behandlingsmuligheder for nogle histologiske tumortyper, og deres overlevelsesrater er gode, har andre typer, såsom anaplastiske Wilms-tumorer, stadig en 5-yfar-overlevelse på kun 50 procent. Derfor er der fortsat et klart klinisk behov for forbedring af Wilms tumorterapeutiske muligheder; for at opnå dette er en bedre grundlæggende forståelse af disse tumorer afgørende.Som gennemgået udførligt andetsteds[7], Wilms-tumorer har været spændende klinikere, patologer og kræftgenetikere i lang tid. Tumorerne er det direkte resultat af problemer under den embryonale udvikling afnyre,og det var en af ​​de kræfttyper, der var baseret på, Alfred Knudson udviklede sin to-hit-model for tumorsuppressorgener[10]

anthocyanin tilskudVILJEFORBEDRE NYRE/NYRESYGDOMME

Embryonal nyre Nyremorfogenese er et klassisk eksempel på afbalancerede gensidige vævsinteraktioner[11-13]. Meget af vores grundlæggende forståelse af, hvordannyreudvikler stammer fra de klassiske in-video-vævsrekombinations-/induktionseksperimenter i forskellige modelorganismer, der er komplementeret med in vivo-geninaktiveringsundersøgelser i mus[14,15]. Disse eksperimenter har vist, at pattedyretnyrestammer fra den mellemliggende mesoderm, som giver anledning til de tre spatiotemporalt adskilte nyrer kaldet pro-, meso- og metanephros[15—17]. Organogenese af metanephros, den definitivenyre,anvender epithelial ureteric knop (UB) forgrenende morfogenese til vækst og mønsterdannelse af det fremtidige organ, mens nefrondifferentiering forekommer i det begyndende metanephric mesenchym, der omgiver hver UB-spids (figur 2). Hver nydannet UB er ansvarlig for at holde størstedelen af ​​den metanephric mesenchympopulation intakt, mens den inducerer dens subpopulation til at gennemgå en trinvis mesenkym-til-epitel-transformation i armhulerne af T-knop-epitel for at danne et funktionelt nefron[18]. Orkestreret gentagelse af denne cyklus på en meget reguleret måde sikrer opretholdelsen af ​​alle relevante celletyper indtil afslutningen afnyreorganogenese.Renalstroma er en del af den mesenkymale population, der dækker det nefrondannende mesenchym og er kritisk ikke kun for dannelsen af ​​mesangiale celler og interstitium, men deltager også aktivt i reguleringen af ​​forgrenende morfogenese og den korrekte differentiering af nefroner og vaskulatur.[19—24]. Mens innervationen og vaskulær netværksdannelse er væsentlige træk ved funktionelnyreudvikling og nyere undersøgelser indikerer en tilstedeværelse af endotelprækursorer i eanbryonalnyre,disse emner diskuteres ikke her (for Sesights, se[25-33]).

Figur 2. Illustrationen afnyreslægter og deres oprindelse. Den venstre illustration viser en skematisk præsentation af en embryonalnyremed den bifurcerede ureteriske knop (UB, blå), som er afledt af epitelomdannelsen af ​​den mellemliggende mesoderm kaldet Wolffian-kanalen. Som illustreret i det midterste skema er ureterknoppen opdelt i trunk- og spidsregioner, hvor spidser repræsenterer udifferentierede celler, og trunker er optaget af differentierings-forpligtede celler. Ved epitelmodning differentierer forbindende duktale celler til specialiserede interkalerede og primære celletyper. Metanephric mesenchyme (MM, grøn), som omgiver epitelial UB, slægter er afbildet til højre. Metanephric mesenchyme er sammensat af cap condensate mesenchyme, som indeholder nephron progenitorer og stromale celler. Nephron-progenitorerne i cap-kondensatet gennemgår mesenkym-til-epitelovergang for at initiere differentiering af alle segmenterne af nefron (glomerulus og segmenterede tubuli) i armhulerne af UB. De stromale celler af MM differentierer tilnyrestroma slægter.

Mellemliggende mesoderm differentierer sig ind i den epiteliale nefriske (Wolffian) kanal, der efterfølgende vokser mod den bageste ende af embryoet og samtidig specificerer det metanephriske mesenchym i den posteriore del af embryoet[34]. Efter tilslutning til cloaca (den fremtidige urogenitale sinus), som forekommer på fosterdag 10.5 (E10.5) i mus, induktion af den definitivenyrefinder sted, når den epiteliale nefriske kanal danner en enkelt knop, der vokser ind i tilstødende metanephric mesenchyme for at etablere den ureteriske knop (UB)[35,36]. Nyreudvikling hos mennesker begynder omkring svangerskabsdage 28 til 30. I løbet af de sidste par år er der sket store spring i forståelsen af ​​den detaljerede udviklingstid for menneskernyredifferentiering og dens molekylære og morfologiske mekanismer[37—39]. Disse undersøgelser understøtter det tidligere synspunkt, der er etableret baseret på tidligere undersøgelser, at på trods af nogle forskelle,nyredifferentiering hos mus og mennesker er velbevaret.

Det er almindeligt accepteret, at efternyreinduktion, den spirende og den første UB-forgreningsbegivenhed er cellulært og molekylært adskilte fra de efterfølgende forgreningsbegivenheder, som er tæt forbundet med nefrogenese[40,41]. For eksempel er den nefriske kanal, der udsender den indledende UB og selve UB'en, sammensat af et pseudostratificeret epitel, og transkriptionsprofilen af ​​tidligt metanephric mesenchym afviger fra den for cap-mesenchymet, der repræsenterer nefron-progenitor-populationen(https://www.gudmap.org/chaise/record/#2/RNASeq:Replicate/RID=16-2PQ2(tilgået den 27. januar 2021))[42-46]. Den indledende UB-dannelse efterfølges af forlængelse, efterfølgende udvidelse af UB-spidsen til en ampulla og til sidst bifurkation af ampullen til T-formede grene[41]. På en eller anden måde, skønt for det meste ukendte mekanismer, etablerer dannelsen af ​​den første T-knop et molekylært maskineri, der er i stand til at opretholde det nefrogene program i det spirende metanephric mesenchym indtil ca. gestationsuge 30 til 32 hos mennesker og tidlige postnatale dage hos mus, som begge er hinsides ophøret af selve forgreningsmorfogenesen[47-50].

De vigtigste transskriptionsfaktorer, der kræves tilnyreinduktion inkluderer Eya1, Hox11 paralog A og D, Pax2, Sall1, Six1 og Wt1[45,51-55], og deres roller er blevet grundigt gennemgået andre steder[56,57]. Det er også veletableret, at den samtidige aktivering af receptortyrosinkinasesignalering, især nedstrøms for den glialcellelinjeafledte neurotrofiske faktor (GDNF), omarrangeres under transfektion (RET) og fibroblast vækstfaktor (FGF) receptor sammen med hæmmende handlinger af knoglemorfogenetisk proteinsignalering er påkrævet for UB-dannelse og metanephrisk mesenkym-induktion[43,58-60]. Man ved mindre om de detaljerede regulatoriske sammenhænge mellem signalveje og transkriptionsfaktorer, men af ​​de ovennævnte transkriptionsfaktorer kræves Eya1, Hox11-paralogerne, Pax2 og Six1 for Gdnf-ekspression og dermed aktiveringen af ​​RET-signalering, som igen medierer dens virkninger gennem transskriptionsfaktorer Etv4 og -5[43,61-63]. Der er behov for væsentligt mere arbejde for at kortlægge de nøjagtige regulatoriske roller af signalveje, transkriptionelle mål og phosphoproteomic kontrol af cellulære hændelser under de tidligenyreinduktion.Ureteriske knop forgrenende morfogenese orkestre EmbryonaleNyreVækst og nefrondannelseEfter den første UB-bifurkation og etablering af metanephric mesenchyme fortsætter forgrening i 12 vellykkede cyklusser for at fuldføre 85 procent af forgreningsbegivenheder med E16.5, hvorefter UB-stammeforlængelsefasen og færdiggørelse af de sidste grengenerationer forekommer før fødslen[49,50,64]. Cellulært sker UB-forgrening gennem spredning i både spidserne og stammerne, med den forskel, at cellecyklusserne er betydeligt hurtigere i spidserne end i stammerne.[63,65]. Celledelinger i UB anvender en unik proces med luminal mitose, hvor epitelceller delvist delaminerer fra epitelpladen for at dele sig i det luminale sted efterfulgt af genindsættelse af moder- og dattercellerne tilbage til epitelet nogle få celler fra hinanden.[66]. En sådan proces kræver omfattende cellulære bevægelser,som er muliggjort gennem den dynamiske og konstante ombygning af adhæsioner og det aktincytoskelet, der kræves for at normal forgrening kan udvikle sig[42,63,67—69]. Ud over proliferation forekommer UB-stammeforlængelse og -udtynding gennem orienterede celledelinger og cellulære omarrangementer kendt som en konvergent forlængelse[70,71], hvilket også sandsynligvis fortsat bidrager tilnyrevækst efter fødslen.En kombination af matematisk modellering og meget nøjagtig billeddannelse har genereret ny information, der udfordrer det traditionelle syn på, at UB-forgreningsmønsteret er en stereotyp gentagelse af dikotome bifurkationer med lejlighedsvis spidstrifurkation og meget sjældne laterale forgreningsbegivenheder, der hovedsageligt observeres i dyrkedenyrer [50,72]. Et bi-fasisk, tidsafhængigt forgreningsmønster blev for nylig foreslået baseret på resultaterne af, at hurtig og reproducerbar forgrening i løbet af de tidligenyreudvikling (op til E15,5 hos mus) efterfølges af flere ikke-stereotypiske forgreningshændelser tættere på fødslen, når hastigheden af ​​nye spidsformationer også er betydeligt øget[64]. Dette foreslås for fremskridt ivt at generere variabilitet i UB-optagelsens 3D-struktur. Understøttelse af asymmetri i UB-forgrening findes[73], men de signaler, der bidrager 4o til opbremsningen og endelig ophør af UB-morfogenese, forbliver uhåndgribelige.

Renale stamfaderpopulationerDet embryonalenyre,indeholder i modsætning til i sin modne form progenitorceller, der kan samle hele samlingskanalen, bindevævet i stroma og hele nefronet med dets funktionelle segmenter (figur2) [43,74,75]. Voldgravens UB-spids-tilstødende metanephric mesenchym, tertaed 'cap mesenchyme', er kilden til nefron {progenitors一en cellepopulation, der fornyer sig selv under hver runde af UB-spidsbifurkation og opretholdes indtil sen drægtighed i menneskelige og tidlige postnatale stadier i mus, hvorefter denne kilde til nye nefroner går irreversibelt tabt[13,47,50]. Nephron-progenitorer, som omgiver hver UB-spids, er de bedst karakteriseredenyreprogenitor-population og diskuteres separat i det ad esignerede afsnit. UB-spidser er vært for en anden embryonal progenitorpopulation, som er i stand til at befolke det modne opsamlingskanalsystem.nyremen er også allerede permanent tabt i utero. Selvfornyende stromale progenitorer omgiver nefron-progenitor-populationen og differentierer sig til aesangiale iells og rrenall ssttrroaall Hneages (figur 3) [75].

Figur 3. Illustrationen af ​​embryonalnyre/s stamcellepopulationer. (A) Skematisk præsentation af forskelligenyrestamceller i deres medfødte nicher, der er til stede under pattedyretnyreorganogenese. Forgrenet ureterisk knop (UB, lyseblå) har to spidser, der er vært for samlende kanaler (CDP, mørkeblå rektangler). Umiddelbart ved siden af ​​den epiteliale ureteriske knopp er nefron-progenitorer (NR mørkerøde cirkler), som er placeret i cap mesenchyme (CM) kompartment af metanephric mesenchyme (MM, grøn). Nephron-forfædres stamhed afhænger af deres lokalisering i deres forhold til ureteriske knopspidser. Nephron-progenitorer, der er i armhulerne af den ureteriske knopp, repræsenterer mere differentierings-forpligtede nefron-progenitorer (CNP, røde cirkler), som kan shuffle frem og tilbage af nefron-progenitorerne i cap-mesenchymrummet (NP, mørkerøde cirkler). Fuldt engagerede nefronforfædre ender til peritubulære aggregater (PA, lilla kugler), som er de første forløberformer for differentierende nefroner. De mest kortikale metanefriske mesenkymale (MM, grøn) celler er stromale (S) celler, som også indeholder de stromale stamceller (SP, gul-brunlige rektangler), der omgiver det yderste lag af nefron stamceller. (B) Embryonalnyrepå dag 14.5 af

museudvikling farvet med NCAM (rød), som mærker alle nefron-progenitor- og stromale progenitorceller af det metanephric mesenchym. CALBINDIN-farvning (grøn) visualiserer ureterisk knopepitelet. Pile peger på en omtrentlig nefron-til-stromal progenitor-grænse, stjerner markerer ureteriske knopper (grønne) spidser, hvor samlekanalens progenitorer befinder sig, og PA afgrænser prætubulært aggregat. (C) Embryonalnyrepå dag 14.5 af museudvikling farvet med SIX2 (pink), som specifikt kun visualiserer nefron-progenitorer og calbindin (grøn) mærker ureterisk knopepitelet. Pile peger på de mest kortikale nefron-progenitorer, som er i direkte kontakt med de omgivende stromale progenitorer visualiseret ved nuklear Hoechst-farvning (blå). Stjerner markerer ureteriske knopper (grønne) spidser, hvor samlekanalens progenitorer befinder sig, diamant peger på de engagerede nefronprogenitorer, PA afgrænser prætubulært aggregat og RV ernyrevesikel.

Indsamling af KanalforfædreDet har været kendt i lang tid, at GDNF udtrykt af nefronprogenitorerne i det metanephriske mesenchym både er påkrævet og tilstrækkeligt til UB-udvækst fra nefriske kanaler[13,76-80]. For nylig har GDNF-aktiveret RET-signalering vist sig at koordinere cellulære hændelser relateret til opsamling af kanal-progenitor-adfærd[43]. Identifikationen af ​​Etv4 og Etv5 som transkriptionsfaktorer, der medierer GDNF/RET-signaleffekterne til målcellerne i UB-spidserne sammen med genetiske mærkningseksperimenter viste, at et betydeligt antal cellulære bevægelser konstant forekommer ikke kun i UB-spidserne, men også fra tip til stammeregionerne[41,42,61-63,81]. Det er tydeligt fra kimæreksperimenterne, at de vildtype-afledte epitelceller er kompetente til at befolke UB-spidser og -stammer, mens RET-signal-mangelfulde celler ikke formåede at sætte sig i spidserne. Således påvirker GDNF/RET-signalering de cellulære bevægelser og positionen af ​​en individuel celle i en given UB, hvilket ikke kun antyder, at den måde, celler bevæger sig inden for epitelet, påvirker UB-forgreningsmorfogenesen, men også at cellens lokalisering i UB i høj grad påvirker dens styrke .

GDNF/RET-signalering regulerer indsamling af kanalforfædre gennem MAPK/ERK-aktivitet

Yderligere indsigt i GNDF's funktion i UB-celleskæbneregulering kom fra studierne, der anvender en Gdnf-musemodel, som mangler genets 3'-utranslaterede region (3'-UTR)[82]. Indsættelse af et stærkt bovint væksthormon polyA-signal efter stopkodonet i Gdnf endogent locus ophæver normal 3'UTR-funktion og resulterer i overskydende produktion af endogen GDNF på mRNA- og proteinniveauerne (Gdnf-hypermorf allel). Den øgede ekspression skyldes sandsynligvis manglen på bindingssteder for mikroRNA og andre RNA-bindende proteiner, der normalt er til stede i sådanne regulatoriske regioner[82,83]. Den forhøjede, men rumligt intakte ekspression af GDNF i mutantmusene resulterer i alvorligt udvidede UB-spidser med korte stammer, der gav anledning til korte og udvidede urinledere med fejlplacerede forbindelser til blæren[84]. Analysen af ​​mutantnyrerviste, at dannelsen af ​​en forstørret primær UB i det mindste delvist tilskrives den forbigående øgede mitose i den kaudale nephric duct ved E10.5, stadiet hvor primær UB-dannelse begynder. Derefter normaliseres det mitotiske indeks for UB-spidsepitelceller hurtigt samtidig med en stigning i apoptose i UB-lumen. Dette kan tyde på, atnyrehar en iboende mekanisme, der forsøger at rehabilitere den normale morfologi under patologiske forhold. Cellulære sporingseksperimenter afslørede emigrationshindringen i spidsepitelcellerne, som satte sig fast i spidserne og undlod at befolke og forlænge UB-stammerne. Dette demonstrerer, at GDNF understøtter opsamling af kanalens progenitorudvidelse, da UB-spidser forbliver forstørrede på grund af emigrationsdefekten gennem nyremorfogenesen.

CISTANCHE pulvere VIL FORBEDRE NYRE/NYRESMERTER

Vores egne resultater viser, at GDNF påvirker opsamling af kanalens stamceller via aktivering af mitogenaktiveret proteinkinase (MAPK)/ekstracellulær signalreguleret kinase (ERK)[84]. Dette understøttes af de tidligere RET-mutantmodeller, hvor MAPK/ERK-aktivering blev blokeret[85,86]. Kun MAPK/ERK-hæmning, ikke PI3K/AKT- eller SRC-hæmning, redder UB-spidsens morfologi og trunklængde inyrermed endogent øget GDNF. Live-billeddannelse af udviklingnyrerat udtrykke en fluorescensresonansenergioverførsel (FRET)-baseret biosensor for ERK har demonstreret det dynamiske aktiveringsmønster med betydelig heterogenitet ikke kun mellem væv (UB-spidser vs. cap-mesenchyme), men også blandt tilsyneladende homogene cellepopulationer[87]. Heterogenitet i MAPK/ERK-aktivering er bemærkelsesværdigt tydelig i UB-spidserne, hvor høj og lav MAPK/ERK-aktivering tilsyneladende er tilfældigt spredt blandt epitelet, hvilket tyder på en rolle for cellesortering. UB-specifik genetisk MAPK/ERK-inaktivering (Hoxb7Cre;Mek1fl/fl;Mek2-/-) viser en fuldstændig modsat fænotype til udvidede UB-tips i Gdnf-hypermorfenyrer, da MAPK/ERK-mangelfulde spidser forbliver tynde og ikke udvider sig til ampullestrukturer[88]. Dette demonstrerede det væsentlige krav til MAPK/ERK-aktivering for ny grendannelse i UB-spidser, som forlænger, men meget sjældent ændrer vækstretning, hvilket resulterer i et oversimplificeret UB-træ ognyrehypodysplasi. Molekylært ser MAPK/ERK-aktivitet ud til at være vigtig ikke kun for G-til-S-cellecyklusfaseprogressionen, men også normale PAXILLIN- og E-CADHERIN-medierede cellulære adhæsioner. I betragtning af vigtigheden af ​​MAPK/ERK og E-CADHERIN i embryonale stamceller[89-92], fremtidige eksperimenter, der adresserer deres regulatoriske forhold i forbindelse mednyreudvikling kan give interessante indsigter i regulering af indsamlingskanalprogenitor.

Baseret på den observation, at UB-forgrening kun finder sted i spidserne i de fleste tilfælde og altid giver anledning til nye spidser med et lignende potentiale for forgrening, etablerede de her beskrevne undersøgelser først en hypotese om, at UB-spidser er forskellige fra stammerne. Den uddybende analyse af billeddannelsesundersøgelserne bekræftede derefter, at UB-spidser er de steder, hvor stamfaderpopulationen til opsamling af kanaler og urinleder befinder sig. Yderligere genetiske undersøgelser har afsløret, at Notch-signalering er påkrævet for at mønstre fordelingen af ​​FOXI1 plus principal og AQP2 plus interkalerede celler i den modne opsamlingskanal, mens adskillige yderligere gener, herunder mindst methyltransferase Dotll, og transkriptionsfaktorerne p63 og Tfcp2L1 bidrager til den afbalancerede differentiering af hver celletype[93-100](for en mere detaljeret oversigt, se f.eks.[101,102]). Det mangler at blive undersøgt, om opsamling af kanalforstadsvedligeholdelse og tab før fødslen har nogen forbindelse til den tidligere rapporterede bi-fasiske og tidsafhængige UB-forgreningstopologi[64].

Stromale stamcellerDetnyrestroma består af interstitium, mesangium og pericytter, afledt af den FOXD1-positive selvfornyende stamfaderpopulation[103,104]. Stromale progenitorer differentierer også til muralceller afnyrearterier og arterioler, samt de mesangiale celler i glomerulus, hvilket bidrager væsentligt til nefronfunktionerne. Ud over essentiel transkriptionel regulering leveret af mindst FoxD1, FoxG1, Gata3 og Pax2, er stromale progenitorer afhængige af Notch-signalering[6,19,105-107]. Især ser det ud til, at Pax2 danner en grænse mellem nefron og stromale progenitorer for kritisk at undertrykke stromal identitet, mens GATA2 og RBP-J/Notch-signalering, uafhængigt af hinanden, er nødvendige for korrektnyrevaskulaturudvikling. Nyere enkeltcellet transkriptomisk analyse af FOXD1-afstamningen fra E18.5-museembryoner viste, at afstamningen på det tidspunkt kan underopdeles i 17 separate klynger af celler, hvilket indikerer en bemærkelsesværdig cellulær heterogenitet med forskellige transkriptionsprogrammer, der driver genekspression i disse klynger[108]. Reanalyse af tidligere genererede menneskelige embryonalenyreenkeltcelledata bekræftede, at dette ikke er et musespecifikt fænomen, da selv i humane data, som ikke er specifikt udvalgt til den stromale afstamning, kunne 13 forskellige stromale klynger identificeres.

Mange roller i den stromale slægt findes i kommunikationen med de andre slægter. Tidlige data identificerede et retinsyre-medieret signal fra stroma til RET i ureterknoppen, der kontrollerer forgreningen af ​​ureterknoppen[22]. En forgrenende fænotype, knyttet til nedreguleringen af ​​Aldh1a2 (en essentiel komponent i retinsyresyntesevejen) og Ret blev også observeret i den stromale progenitor-specifikke knockout af Wt1, selvom den forstyrrede forgrening kun blev observeret i senere embryonale trinnyrer [23], hvilket tyder på, at dette ikke nødvendigvis er de stromale progenitorers rolle, men mere af senere celletyper i den stromale afstamning. På den anden side resulterer ablation af de Foxd1--positive stromale progenitorer i en blokering af nefron-progenitor-differentieringen og resulterer i stedet i et udvidet cap-mesenkym gennem tab af en FAT4-YAP/TAZ-medieret signal, der finjusterer Wnt9b-responset i nefronprogenitorerne[109]. Andre data tyder på, at FAT4 muligvis signalerer via DCHS1 snarere end YAP/TAZ, da den betingede knockout af Dchs1 i nefron-progenitorerne resulterede i en sammenlignelig forstørrelse af cap-mesenchymet, men interessant nok også i den reducerede forgrening af ureterknoppen[110,111]. Disse forgrenende fænotyper medieres gennem den direkte interaktion mellem FAT4 og DCHS1 med RET, hvor fedt4-tab resulterer i en overaktiv RET-GFRA1-GDNF-kaskade[21]. Endelig resulterer Foxd1-Cre-medieret tab af Sall1 i stromalrummet i udvidet cap mesenchyme, potentielt gennem direkte kontrol af Fat4-ekspression af SALL1[112]; i dette tilfælde blev virkningerne på ureterknoppen ikke undersøgt.

Det er tydeligt, at cellerne fra den stromale afstamning har direkte virkninger på epitel- (ureterisk knop) og nefrogene afstamninger, hvilket muliggør en koordineret udvikling af de forskellige afstamninger til at danne en funktionelnyre. Hvorvidt disse funktioner udføres af de stromale progenitorer selv eller af senere celletyper i denne afstamning, skal stadig afgøres, men den detaljerede analyse af heterogeniteten af ​​denne afstamning diskuteret ovenfor kan muliggøre identifikation af nye markørgener, der kan bruges som Cre-drivere at studere disse fænotyper mere detaljeret.

Nephron ProgenitorsEfter etableringen af ​​metanephric mesenchyme, fungerer det først til at skabe et specifikt miljø for den primære UB til at danne på nøjagtig den korrekte position[113-119]. Det metanefriske mesenchym fremmer derefter initiering af UB-forgrenende morfogenese, som er nødvendig for dets egen overlevelse og organisering i en nefrogen niche, der giver celler til nefrogenese indtil ophøret af det nefrogene program[5,48,120]. Den nefrogene niche (figur 1) er en sammenhængende struktur af tre-til-fem cellelag, hvor det første cellelag interagerer intimt med UB-epitelet, og resten af ​​befolkningen er omgivet af andre stamceller og stromaceller. Live billeddannelse af nichen giver bevis for, at nefron-stamceller er meget bevægelige og aktivt interagerer med alle andre stamfadere og endda kan hoppe fra en niche til en anden[37,121,122].

På grund af den reiterative UB-forgrening står den nefrogene niche over for en kontinuerlig morfologisk udfordring. For det første skal den udifferentierede nefron-progenitor-population, som oprindeligt er en ensartet niche, der omgiver UB-spidsen, opdeles i to forskellige populationer ved spidsbifurkation. Herefter skal progenitorcellerne forblive i kontakt med de evigt forlængede, nygenererede spidser. Forbindelsen etableret af den mest UB-tilstødende nefron-progenitor-undergruppe til UB-spidscellerne er afgørende for integriteten af ​​hele nichen. Molekylært formidles det i det mindste gennem integrin a8 (ITGa8), som opreguleres ved kontakt og stærkt lokaliseres til de proksimale membraner, der berører spidsepitelet, hvor det interagerer med NPNT (nephronectin) ligand til stede i UB[123,124]. Nephron progenitorer udtrykker adskillige yderligere adhæsionsproteiner, f.eks. NCAM1, CDH2, -11 og CTNND1, som alle sandsynligvis vil bidrage til nichekohæsion[69,125,126].

Den anden udfordring er aktiv cellesegregation inden for den nefrogene niche, som kun finder sted for visse celler, der er udsat for differentieringssignaler i miljøet, der er fyldt med overlappende signaler, der samtidig fremmer bådeselvfornyelseog differentiering. For det tredje stiger det samlede nichetal og deres kombinerede volumener mod slutningen af ​​organogenesen, men mængden af ​​nefronstamceller i hver enkelt niche falder samtidigt. Selvom alt dette sker, skal hver niche opretholde tilstrækkelige stamceller gennem rigelig spredning, selvom cellecykluslængden stiger over tid[48,50,127].

De individuelle progenitorer udviser søjleformet justering og forlænget celleform med Golgi-apparat placeret i den distale halvdel af cellen, men ved løsrivelse fra spidsen antager stamfaderne en rundere form, der sandsynligvis afspejler de dynamiske ændringer i deres celleadhæsioner[122,126,128]. Mod slutningen af ​​deres eksistens bliver nefronstamfaderens lokalisering tilbageholdt til positioner mere lateralt for spidsen[48], hvilket tyder på et fald i UB's regulatoriske effekt på nicheorganisation. Desuden er der rapporteret tydelige tegn på progressiv aldring hos de gamle vs unge nefronstamfadere, herunder forskelle i ribosomal biogenese, cellecykluslængde og ekstracellulær matrixsammensætning[127].

CISTANCHE kosttilskudVIL FORBEDRE NYRE/NYRE FUNKTION

Molekylære Determinanter af Nephron ProgenitorerLigesom indsamling af kanalforfædre repræsenterer nefronstamceller også en heterogen population. Progenitorer udviser forskelle især i deres cellecykluslængder og ekspressionsprofiler af f.eks. sinus oculis-relateret homeobox 2 (SIX2) og Cbp/p300-interagerende transaktivator 1 (CITED1), som associeres med differentieringsstatussen for en given given stamfader[5,129,130]. De nøjagtige mekanismer, hvorigennem rumligt distinkte progenitor-undergrupper dannes, kræver yderligere undersøgelse, men det ser ud til, at nefron-progenitorer ikke er klonalt udvidet, da hver dattercelle er ret stokastisk spredt efter celledelinger[50,122,131]. De mest udifferentierede NP'er udtrykker høje niveauer af SIX2 og CITED1, og de fornyer sig langsomt gennem en forlænget cellecyklus. De engagerede stamfædre udtrykker ikke længere CITED1 og har lavere SIX2, cykler hurtigere og er modtagelige for nefroninduktion[50,132]. Mens Six2 er påkrævet for at holde nefronforfædre udifferentierede, forekommer Cited1, selv i fravær af sit nære familiemedlem Cited2, ikke-essentiel for stamfaderadfærden[5,133,134].

Nylige rapporter tyder på en vis fleksibilitet i nefron-progenitor-forpligtelse, da de progenitorer, der udtrykker Wnt4, og dermed molekylært induceret til differentieringsvejen, stadig kan undslippe nefron-precursor-strukturerne for igen at slutte sig til den udifferentierede niche[135]. Disse undslippede opfører sig særpræget i forhold til størstedelen af ​​inducerede progenitorer, da de nedregulerer Wnt4-ekspression og generhverver en progenitor-profil, der er i stand til at understøtte deres langsigtedeselvfornyelsekapacitet[135,136]. Dette, sammen med høj overordnet motilitet, understøtter synet på komplekse molekylære netværk i nefron-progenitor-regulering, hvor signalniveauer kan spille større roller end tidligere værdsat. Ændringer i signalniveauer er faktisk også blevet foreslået at bidrage til ophør af nefrogenese, hvor nefronstamfaderne forlader den udifferentierede niche med accelereret hastighed uden at vise et dramatisk fald i proliferation eller stigning i apoptose[13,47-50,127,137-139]. Disse data indikerer, at stamfaderpuljen bliver udtømt på grund af øget differentiering, hvilket udtømmer nefronstamfadernichen på postnatal dag fire hos mus og i løbet af de sidste svangerskabsuger hos mennesker.

Nephron Progenitor-vedligeholdelse afhænger af klassiske signalvejsaktiviteterI løbet af de sidste tyve år har den transkriptionelle regulering af vedligeholdelse af nefronstamfader og de induktive signaler, der udløser differentiering af nefronstamfader mod nefronskæbnen, været i fokus for intensiv forskning[34,56,140-142]. Størstedelen af ​​signalveje, der er aktive under embryogenese, er også involveret i regulering af nephron progenitor[3,18,58,143]. De distinkte roller af intracellulære kaskader aktiveret nedstrøms for ligand-receptor-interaktioner er kun ved at blive afsløret[4,144]. Af hensyn til denne gennemgang vil vi fokusere på rollerne af WNT/p-catenin, IGF2/FGF, mikroRNA'er og mTOR-induceret signalering i nefron-progenitor-vedligeholdelse og udmattelse.

Wnt-stienKlassiske induktionseksperimenter og brugen af ​​kemiske agonister/antagonister har vist, at forbigående WNT/p-catenin-aktivering virker til at inducere cap-mesenchym-residente nefron-progenitorer til at gennemgå mesenkym-til-epitel-transformation og efterfølgende differentiere til nefron-epitel[145-148]. Dette synspunkt understøttes af tidlige geninaktiveringsundersøgelser, som etablerede kravet om Wnt4 og Wnt9b for nefrondifferentiering og foreslog en vis funktionel redundans med NOTCH-aktivering[149-151]. Aktivering af p-catenin (CTNNB1) gennem dets tvungne stabilisering i SIX2-positive nefron-stamceller inducerer nefron-differentiering, men det har vist sig også at opretholde den udifferentierede nefron-stam-pool gennem den direkte regulatoriske interaktion med SIX2 og samarbejde med MYC[136,148,152,153]. Signalaktiveringsniveauet ser ud til at være nøgledeterminanten for det cellulære resultat af p-catenin/WNT-vejen.

I overensstemmelse hermed ser det ud til, at delikate ændringer i signaleringsaktivitetsniveauer kritisk dikterer skæbnebeslutningen i nefronstamfaderpuljen, da Wnt9b også har vist sig at understøtte stamfadervedligeholdelse ved positivt at regulere proliferation[154,155]. En anden UB-afledt WNT-ligand, Wnt11, er essentiel for normal vedligeholdelse af nefron-stamceller gennem dens funktion i at mediere interaktionen mellem stamceller og UB-spidsceller[128]. Moduleringen af ​​WNT-signalaktivitet gennem R-spondiner 1 og 3 er sandsynligvis involveret i regulering på signalniveau, men de nøjagtige mekanismer mangler at blive undersøgt, da inaktivering af R-spondiner kun har en mild effekt på progenitor-udbredelse[156]. Dominansen af ​​WNT/p-catenin-vejen er blevet udfordret i undersøgelser, der afslører ekspressionen af ​​NFAT og Ca2 plus signalkomponenter gennem nefrogenesen[157-159], men deres nøjagtige roller afventer yderligere funktionelle beviser.

FGF-induceret receptortyrosinkinasesignaleringDen nefrogene afstamningsspecifikation og overlevelse kræver funktionel FGF-signalering[160]. En in vitro-screening af ligander, der understøtter nefron-progenitorer, antydede, at FGF'er 1,2,9 og 20, såvel som epidermal vækstfaktor (EGF), som kan kræve samarbejdsfunktion med FGF'er, kan fremme deres spredning[161]. Genetiske inaktiveringsundersøgelser indikerer, at signalering nedstrøms for FGF-receptorer 1/2, specifikt induceret af FGF9 og -20, fortsat er kritisk for opretholdelsen afselvfornyelseda inaktivering af liganderne Fgf1 og -2 alene eller i kombination ikke påvirker nefron-progenitorer[160,162-164]. På samme måde, som vist for UB-afstamningen, fungerer den negative RTK-regulator SPROUTY1 til at afbalancere et passende niveau af positiv signalering i den nefrogene niche for at kontrollere progenitor-stammen[119,165-168]. Populations-iboende intracellulære kaskader fremkaldt nedstrøms for FGFR'er i nefron-progenitorer inkluderer MAPK/ERK, MAPK/JNK og PI3K[87,121,169-171]. Nephron progenitor-specifik inaktivering af MAPK/ERK (Six2- TGCtg/ plus ;Mek1fl/fl;Mek2-/-) resulterer i svækket progenitorselvfornyelseog desorganisering af stamfadernichen på grund af den formindskede ekspression af PAX2, som er nødvendig for at opretholde nefronstamfaderidentiteten og den normale funktion af ITGA8-medieret niche-til-ekstracellulær matrix-interaktion[87,105,123,172]. Sammen med de yderligere defekter i progression af nefron-precursor-differentiering viser den nefron-progenitor-specifikke MAPK/ERK-inaktiveringsfænotype tætte ligheder med tabet af FGF8/9/20, hvilket understøtter dens væsentlige funktion som en mediator af flere FGF-signaleringsfunktioner, der sandsynligvis tager placeres gennem PAX2-regulering[87,160,162].

Permanent tab af Nephron Progenitors afslutter nyreudviklingenDet er blevet påvist, at synergistiske virkninger af ikke kun PI3K med WNT/p-catenin-signalering, men også med BMP-induceret JNK- og FGF9-signalering sikrer korrekt cellecyklus-progression og stamness i nefron-progenitorer[121,138,173]. Imidlertid er de molekylære årsager, der fører til den endelige nefron-progenitor-udmattelse i slutningen af ​​organogenesen, kun ved at blive afsløret.

Eksperimentel nefronablation ved kryoskade i den tidlige postnatale periode, hvor nefronforfædre stadig er til stede i musennyre,indikerer, at yderligere nefron-stamceller ikke kan rekrutteres til skadestedet, og understøtter synspunktet om, at det endelige nefronnummer er forudbestemt ved fødslen hos musnyrer [174]. Nylige publikationer viser, at mindst BMP-induceret SMAD-signalering og pattedyrmål for rapamycin (mTOR)-aktiviteter kan være involveret i at definere timingen af ​​nefron-stamfadertab, mens korrekt mikro-RNA-sammensætning klart er påkrævet for deres endelige udtømning[138,175-177].

I 2015 rapporterede Oxburgh-gruppen, at kemisk hæmning af BMP/SMAD1/5-signalering af LDN-193189 resulterer i hyperplastiknyrermed flere nefroner end i vehikelbehandledenyrer [138]. På trods af deres identifikation af en syntetisk nefron-progenitor-niche, der er i stand til progenitor-formering, er BMP-hæmning ikke i brug til langsigtede nefron-progenitor-kulturer eller i differentieringsprotokoller for stamcelle-afledtenyreorganoider[138,178-180].

Genetisk reduktion af dosis af mTOR-hæmmeren Hamartin (Tsc1) har vist sig at opretholde NP-celler en dag længere end i kontrolmus og øge nefronbegavelsen med 25 procent[175]. Mere dramatisk postnatal vedligeholdelse af nefron-progenitorer blev påvist i mus, der overudtrykker RNA-bindende protein Lin28, som regulerer ekspressionen af ​​en række gener enten ved direkte binding til mRNA'er eller ved at blokere behandlingen af ​​Let7--familien af ​​mikroRNA'er[177]. Følgelig forlænger undertrykkelsen af ​​Let-7 sig selv både nefron-progenitorens levetid betydeligt og resulterer i forbedretnyre funktionelparametre[176]. Disse eksperimenter tyder på, at den afskaffede regulering af mRNA-niveauer og stabilitet, der resulterer i en bred stigning i genaktivering, kan overvinde det normale ophørsprogram for nefrogenese. På trods af det store potentiale i at modulere mikroRNA-regulering viser disse modeller enten direkte tumorgenese eller er forbundet med øget aktivering af Igf2/H19-locuset, som er det mest fremtrædende onkogen i pædiatrisknyrekræft kendt som Wilms tumor[181,182].

Årsagen til Wilms TumorerI lang tid var de eneste gener, der vides at være muteret eller dereguleret i Wilms-tumorer, WT1, IGF2 og gener knyttet til kanonisk WNT-signalering (CTNNB1, WTX/AMER1), men nylige storstilede sekventeringsprojekter har i høj grad udvidet antallet af gener knyttet til Wilms tumorgenese. Som en fremragende nylig anmeldelse om genetik af Wilms tumorer er tilgængelig[183], her fokuserer vi på nogle større temaer og deres implikationer for forståelsen af ​​Wilms tumorers biologi ift.nyreudvikling.

Den første gruppe af Wilms-tumorgener er alle udtrykt og direkte involveret i kontrollen af ​​nefronstamcellerne. Disse gener inkluderer transkriptionsfaktorer WT1, CTNNB1, SIX1, SIX2, EYA1 og MYCN. En logisk konklusion fra dette ville være, at forstyrrelse af normal NPC-biologi er en grundlæggende årsag til Wilms-tumorer.

Den anden gruppe af Wilms-tumorgener er miRNA-processorgener (miRNAPG'er), der er ansvarlige for biosyntesen af ​​miRNA'er. Denne gruppe består af DROSHA, DICER, DGCR8, XPO5, TARBP2, LIN28 og DIS3L2. Den biologiske begrundelse for deres mutationer i Wilms tumor er uklar. Det er dog slående, at mutationer i en så tilsyneladende generelt vigtig biologisk proces forårsager et så eksplicit og vævsspecifikt udviklingsproblem. Det ville være interessant at se, om miRNAPG-mutationerne i Wilms-tumorer resulterer i ændringer i specifikke miRNA'er eller miRNA-familier og deres mål. Hvis det er tilfældet, kan dette pege på specifikke roller for disse miRNA'er i normalnyreudvikling.

Det tredje tema, der optræder i gruppen af ​​Wilms-tumorgener, involverer reaktionerne på DNA-skader generelt, eller reparationen af ​​dobbeltstrenget DNA (dsDNA)-skade i særdeleshed, som eksemplificeret ved CHEK2, TP53, FANCD1 (BRCA2) og FANCN (PALB2) ) mutationer. Mutationerne i generne af dsDNA-skadeveje er hovedsageligt kendt for at være involveret i bryst- og æggestokkræft. Som med miRNAPG-mutationerne er det bemærkelsesværdigt at finde flere gener i denne vej muteret i en så specifik udviklingssygdom som Wilms-tumorer, hvilket kunne tyde på, at den tidlige udviklingnyre, måske specifikt NPC'erne, har en uventet følsomhed over for forstyrrelse af denne proces.

Ikke kun identifikation af gener muteret i Wilms-tumorer og deres celletype eller fasespecifikke ekspressionsmønstre kan være informativ for at forstå Wilms-tumorernes biologi, men mutationerne fundet i specifikke gener kan også indeholde vigtige spor. I nogle tilfælde ligner disse genotype-fænotype-korrelationer kendte hot-spot-mutationer fra andre cancertyper eller afspejler den vigtige, kendte kontrol af aminosyrer, som mutationerne fundet i TP53[184]. I andre tilfælde forbliver rationalet bag de specifikke mutationer fundet i Wilms-tumorer uklart. For eksempel er alle mutationer fundet i SIX1 og SIX2 Q177R-mutationer. Dette i sig selv tyder allerede på, at der ikke er tale om simple tab-of-function mutationer, da de fleste tab-of-function mutationer i SIX1 forårsager branchiotic syndrom (BOS) type 3, som er karakteriseret ved anden branchial arch anomalier og øremisdannelser forårsager høretab, men ingen Wilms-tumorer eller andetnyreabnormiteter[185]. SIX1 og SIX2 koder for transkriptionelle regulatorer, og yderligere analyse af SIX1-Q177R-mutationen antydede, at den resulterer i en lempelse af dens sekvensspecifikke DNA-binding og ekspression af yderligere målgener, der ikke aktiveres af vildtype SIX1[184]. På samme måde har mutationerne i CTNNB1 en overraskende præference for en specifik serinrestmutation[184,186]. Serin 45 er en af ​​de fire rester, der er involveret i at kontrollere stabiliteten af ​​p-catenin 一proteinet kodet af CTNNB1一, men grunden til at serin 45 fortrinsvis rammes i Wilms tumor og ikke de andre tre rester, der er muteret i mange andre kræfttyper er ikke kendt. At belyse årsagerne til sådanne specifikke darwinistiske mutationsselektioner i Wilms-tumorer vil ikke kun hjælpe os med at forstå årsagerne til Wilms-tumorer og måske give spor til nye terapeutiske muligheder, men vil også give unikke genetiske indgangspunkter i den molekylære mekanisme af de involverede proteiner generelt og inyreudvikling især.

Oprindelsen af ​​Wilms TumorerIkke alle Wilms-tumorer er lige. Forskellige histologiske typer er knyttet til forskellige gener; nogle mutationer kan fortrinsvis findes i kombination med visse andre mutationer, og nogle af disse mutationer kan være initierende mutationer, mens andre kan være involveret i tumorprogression[183]. Omhyggelig funktionel analyse af de specifikke mutationer fundet i Wilms-tumorer i forbindelse med en udviklingnyre,at bruge dyre- og/eller organoide modeller, er afgørende for at forstå Wilms-tumorernes biologi og dens implikationer for normalnyreudvikling.

Genetik af Wilms tumorer er dog kun en del af historien. Et andet væsentligt aspekt er identifikation af celletypen eller udviklingsstadiet, hvor Wilms tumormutationer forekommer og selekteres for, da dette giver den biologiske ramme for tumorigenese. Mange beviser peger på forstyrrelse af den nefrogene afstamning som den primære defekt, der fører til Wilms-tumorer. Først og fremmest, de nefrogene hviler, der menes at være forstadier til Wilms-tumorer, ligner histologisk de celletyper og strukturer, der normalt kun findes ved udvikling afnyrer [187]. Tidligere ekspressionsanalyser har identificeret de tidlige stadier af den nefrogene afstamning som oprindelsen af ​​Wilms-tumorer[188]. Mere omfattende ekspressionsprofilering antydede, at forskellige, klinisk adskilte undertyper kunne spores tilbage til forskellige udviklingsstadier af den nefrogene afstamning[189]. Da vi muterede Wt1 i forskellige stadier af nefronudvikling i betingede knockout-mus, fandt vi derfor ud af, at de resulterende genomomfattende ekspressionsmønstre lignede forskellige kliniske undertyper, med præ-MET-inaktivering af Wt1, hvilket resulterede i ekspressionsmønstre, der ligner WT1- mutante tumorer (herunder tegn på ektopisk vævsudvikling), mens post-MET inaktivering lignede WT1-vildtype tumorer[190]. Alt dette sammen med identifikation af mutationer i mange gener, udtrykt og essentielt for den tidlige nefrogene afstamning, gør et meget stærkt argument for, at forstyrrelse af disse celler er den primære defekt, der initierer Wilms tumorigenese. Dette betyder dog ikke, at hver Wilms-tumor har det samme udviklingsstadium af oprindelse. Det er meget muligt, at tumorer, der stammer fra forskellige klasser af mutationer, som diskuteret ovenfor, har forskellige udviklingsmæssige oprindelser, selv inden for den nefrogene afstamning.

En anden måde at se på oprindelsen af ​​Wilms tumorer er gennem dens kræftstamceller. Dekel-laboratoriet viste, at Wilms tumorkræftstamceller er defineret ved ekspressionen af ​​NCAM1 i kombination med aktivitet for AldeFluor™-analysen (STEMCELL Technologies, Köln, Tyskland). Injektion af kun 200 dobbeltpositive celler i nøgne mus var tilstrækkelig til tumordannelse og kunne rekapitulere den fulde kompleksitet af den oprindelige tumor[191]. Identifikationen af ​​Wilms tumorkræftstamcellemarkører er vigtig ud fra et terapeutisk synspunkt, da forfatterne viste, at behandling af transplanterede mus med cytotoksiske lægemidler konjugeret til NCAM1-antistoffer effektivt kunne udrydde transplanterede tumorer. Efterfølgende blev det vist, at fortsat passage af disse xenotransplantater beriger blastemalkomponenten af ​​den oprindelige tumor, som ensartet udtrykker SIX2[192]. Dette er i overensstemmelse med en tidlig nefrogen afstamningsoprindelse og antyder, at Wilms tumorcancerstamcellen er en mutant version af den normale nefronstamcelle, der findes i cap-mesenchymet af den udviklendenyre.

CISTANCHE tabletter kosttilskudVIL FORBEDRE NYRE/NYRE FUNKTION

På nuværende tidspunkt eksisterer de samme forbehold vedrørende de potentielle forskelle mellem forskellige Wilms-tumorklasser som diskuteret før. Disse afhænger af den nøjagtige initierende mutation og kan også gælde for oprindelsen (eller endda eksistensen) af Wilms tumorkræftstamceller, men en bedre forståelse af oprindelsen af ​​disse celler kan være en vigtig faktor i forståelsen af ​​Wilms tumorers biologi. Interessant nok blev muligheden for at fremstille organoider fra voksent epitelvæv for nylig også anvendt pånyretil generering af 'tubuloider', mens brug af Wilms tumorvæv med samme protokol resulterede i 'tumoroider'[193]. Det blev vist, at tubuloider stammede fra de raskenyrevæv fra Wilms tumorpatienter var negative for SIX2-ekspression, mens tumoroiderne fra de samme patienter viste høj SIX2-ekspression. Det ville være interessant at se, om en Wilms-tumorkræftstamcellepopulation (NCAM plus/Aldefluor plus eller andet) er involveret i dannelsen af ​​disse tumoroider, og om denne teknik kan bruges som et in vitro-alternativ til at identificere sådanne celler.

På det seneste er der blevet akkumuleret data for yderligere at nuancere ideen om, at Wilms-tumorcellens oprindelse simpelthen er en nefron-stamcelle, der opfangede en Wilms-tumor-initierende mutation(er). For eksempel en omhyggelig analyse af Wilms tumorprøver for markører af forskellige embryonalenyrecelletyper tydede på, at UB-celler også kan findes i tumorerne[194]. Det samme blev fundet af Young et al.[195], der sammenlignede enkeltcellede RNA-seq-data fra forskelligenyrekræfttyper, herunder Wilms-tumorer, til celler fra normalnyrer, herunder embryonalenyre.Dette bekræftede den udviklingsmæssige oprindelse af Wilms-tumorer, men identificerede også UB-cellespecifikke genekspressioner i tumorerne. Lige så spændende er observationen, at i musemodeller med en onkogen aktivering af p-catenin i den stromale afstamning, påvirkes den nefrogene afstamning indirekte, hvilket resulterer i en model, der lignede Wilms-tumorer mere, end da aktiveringen blev foretaget direkte i den nefrogene afstamning.[196]. Interessant nok observeres et lignende fænomen i mave-tarmkanalen, hvor mutationer i Lkb1 kun resulterer i tumorigenese, når de udtrykkes stromalt[197].

Der er flere mulige forklaringer på disse observationer. En forklaring kunne være, at Wilms-tumorer, eller i det mindste nogle af dem, stammer fra et endnu tidligere udviklingsstadium, end man nu tror, ​​som det metanephriske mesenchym, når nogle af Wilms-tumorgenerne med essentielle NPC-kontrolroller allerede er udtrykt, og potentielt endda før adskillelsen af ​​epitheliale, nefrogene og stromale afstamninger for at forklare inklusion af ureteriske knopceller i tumoren. Alternativt kunne oprindelsen og årsagen til Wilms-tumorer stamme fra forstyrret kommunikation mellem afstamningerne snarere end en celleautonom effekt af den initierende mutation. Sådanne scenarier, og andre, der kan være lige så mulige, peger på vanskelighederne ved at forsøge at udlede oprindelsen af ​​Wilms-tumorer fra slutproduktet, den endelige tumor. Det skal huskes, at Wilms tumor-initierende mutationer forekommer under en hurtig udviklingsproces, og selvom enhver Wilms tumor er 'et tilfælde af forstyrret udvikling'[198], vil denne afbrydelse muligvis ikke resultere i en øjeblikkelig blokering. Hvis mutantcellerne ikke straks blokeres, kan vi ikke blot antage, at de vil fortsætte med at udvikle sig, som de normalt ville gøre.

Omhyggelig modellering af forskellige mutationer i deres normale udviklingskontekst er påkrævet for fuldt ud at forstå, hvor Wilms-tumorerne kommer fra. Dyremodeller vil være afgørende for dette, selvom disse er teknisk udfordrende (som diskuteret i[7]). Alternativt human iPSC-afledtnyreorganoider med genetiske afvigelser, der efterligner dem, der findes i Wilms-tumorer, kan vise sig nyttige, men det er stadig uvist, om de kontrollerede dyrkningsbetingelser designet til en organoiddifferentiering tillader en celle med en Wilms-tumormutation at gøre de samme ting, som den ville gøre i en rigtignyre. En kombination af in vivo og in vitro/organoid tilgange er sandsynligvis påkrævet for fuldt ud at forstå den udviklingsmæssige oprindelse af Wilms tumorer.

KonklusionerDen udviklendenyreforbliver en vigtig model til at studere mange aspekter af pattedyrs organudvikling, og de fleste biologiske veje og processer er afgørende for den korrekte udvikling af organet. Især kontrollen af ​​stam- og progenitorceller giver en vigtig forbindelse mellem grundlæggende udviklingsbiologi, regenerativ medicin og sygdom. Forståelse af Wilms-tumorernes biologi og deres oprindelse vil ikke kun forbedre de kliniske muligheder for behandling, men vil også give et naturligt eksperimentelt system i disse stamcellers adfærd undernyreudvikling.