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Jun 07, 2023

부상으로 모자이크 피부의 Ras 돌연변이 세포 확장이 방지됩니다.

Nature 619권, 167~175페이지(2023)이 기사 인용 11k 액세스 154 Altmetric Metrics 세부 정보 건강한 피부는 야생형 및 돌연변이 클론의 모자이크입니다1,2. 부상이 협력할 수 있지만

Nature 619권, 167~175페이지(2023)이 기사 인용

11,000번의 액세스

154 알트메트릭

측정항목 세부정보

건강한 피부는 야생형과 돌연변이 클론의 모자이크입니다1,2. 부상은 돌연변이된 Ras 계열 단백질과 협력하여 종양 형성3,4,5,6,7,8,9,10,11,12을 촉진할 수 있지만 유전적으로 모자이크 피부에 미치는 영향은 알려져 있지 않습니다. 여기서 우리는 손상 후 야생형 세포가 발암성 Ras에 의해 유도된 비정상적인 성장을 억제한다는 것을 보여줍니다. HrasG12V/+ 및 KrasG12D/+ 세포는 손상되지 않은 모자이크 조직에서 야생형 세포보다 경쟁하지만 증식하는 야생형 세포의 비율이 증가하기 때문에 손상 후 확장이 방지됩니다. 기계적으로 우리는 HrasG12V/+ 세포와 달리 야생형 세포가 EGFR 리간드의 자가분비 및 측분비 분비에 반응하고 EGFR 경로의 이러한 차등 활성화가 부상 복구 중 경쟁 스위치를 설명한다는 것을 보여줍니다. 약물이나 유전적 접근법을 통한 EGFR 신호 전달의 억제는 손상 후 야생형 세포의 분열 비율을 감소시켜 HrasG12V/+ 세포의 확장을 유도합니다. 세포 주기 억제제 p21의 구성적 손실을 통한 야생형 세포의 증식 증가는 손상이 없는 경우에도 HrasG12V/+ 세포의 확장을 방해합니다. 따라서 손상은 유전적으로 모자이크 처리된 피부에서 발암성 세포와 야생형 세포 사이의 경쟁적 균형을 전환하는 역할을 합니다.

우리는 일생 동안 환경적 모욕에 지속적으로 노출되어 피부에 돌연변이를 얻습니다. 결과적으로 표현형적으로 정상적인 피부에는 GTPase Ras 계열과 같이 암 발생과 관련된 유전자를 포함하여 체세포 돌연변이가 있는 상피 줄기 세포의 모자이크가 포함되어 있습니다1,2. Ras 종양유전자의 구성적 활성화는 인간 피부 편평 세포 암종13,14,15(cSCC)의 3~30%와 생쥐16,17에서 실험적으로 유도된 cSCC에서 초기 유전적 사건으로 확인되었습니다. Hras(HrasG12V/+)의 구성적 활성 형태의 모자이크 상피 발현이 있는 마우스 모델에서 돌연변이 세포는 야생형 세포를 능가하고 손상되지 않은 피부 표피18,19,20에서 확장됩니다. 활성화된 Hras 돌연변이 세포는 야생형 및 손상되지 않은 피부 상피 내에서 허용되지만 손상은 발암성 돌연변이와 협력하여 다양한 마우스 모델에서 종양 발생을 유발하는 것으로 나타났습니다3,4,5,6,7,8,9 ,10,11,12. 우리는 표피에서 HrasG12V/+ 세포의 확장이 부상 시 취약성을 나타낼 수 있다는 가설을 세웠습니다. HrasG12V/+ 세포는 더욱 확장되어 종양으로 이어질 수 있습니다. 예를 들어, 손상 복구 중에 생성된 과다증식 환경은 돌연변이 세포의 증식 행동을 더욱 자극하고 조직의 내성을 깨뜨릴 수 있습니다. 여기에서 우리는 유전적 모자이크 및 표현형 관련 맥락 내에서 부상이 HrasG12V/+의 발암 가능성에 어떻게 영향을 미치는지 조사했습니다.

층화된 피부 표피는 직접 관찰을 위해 고유하게 접근할 수 있으며, 이를 통해 단일 세포 해상도에서 비정상적인 성장의 출현을 시각화할 수 있습니다. 기저층에는 자체 재생하여 더 많은 기저 세포를 생성하거나 위쪽으로 분화 및 박리되어 외부 장벽 형성 세포를 대체할 수 있는 표피 줄기 세포가 포함되어 있습니다21,22(확장 데이터 그림 1a). 우리는 부상 복구가 Hras 종양유전자(HrasG12V)의 구성적 활성화와 협력하여 표현형적으로 정상이고 유전적으로 모자이크인 피부에서 종양 형성을 촉진할 것이라는 가설을 세웠습니다. 이 가설을 테스트하기 위해 우리는 야생형 상피(Krt14-CreER; flox 및 대체(FR)-HrasG12V/+; Lox-STOP-Lox(LSL) 내에서 HrasG12V/+ 돌연변이 세포 집단을 유도하고 추적할 수 있는 마우스를 생성했습니다. )-tdTomato, Krt14-H2B-GFP, 방법). 이들 쥐에서 타목시펜 처리는 케라틴 14 발현 기저 세포에서 Cre를 활성화하고, 이어서 내인성 프로모터와 돌연변이 세포의 근사치를 제공하는 세포질 형광 tdTomato 리포터로부터 HrasG12V/+의 공동 발현을 유도합니다. 또한, 이 마우스는 기저 세포에서 히스톤 H2B-GFP를 발현하는데, 이는 분화 전반에 걸쳐 지속되어23 모든 기저 줄기 세포와 그 자손의 시각화를 가능하게 합니다(그림 1a). 우리는 3주령에 타목시펜으로 쥐를 치료했고, 3일 후에 한쪽 귀의 연골까지 전층 손상을 입혔습니다(직경 4mm 펀치 생검). 우리는 균질 모델3,4,5,24,25에 대한 이전 연구를 요약하기 위해 기저 세포의 약 99%(HrasG12V/+ 최대) 또는 기저 세포의 약 65%에서 HrasG12V/+ 발현을 유도하기 위해 두 가지 용량의 타목시펜을 사용했습니다. (HrasG12V/+ 모자이크)을 사용하여 유전적으로 모자이크 피부를 모방합니다(그림 1b). 컨트롤로서 Krt14-CreER도 설계했습니다. LSL-td토마토; Krt14-H2B-GFP 마우스를 유사하게 처리하여 야생형 기저 세포(야생형 모자이크)의 약 65%에서 tdTomato 발현을 유도했습니다(그림 1b). 피부 표피의 동일한 영역을 세로로 이미징하고 항상 HrasG12V/+ 모자이크 모델을 야생형 모자이크 모델과 비교함으로써 CreER 시스템의 잠재적 누출을 제어하고 조직에서 HrasG12V/+ 발현의 결과를 연구할 수 있었습니다. 전체 및 셀 동작 (방법 참조)