Cancer stem cell isolation from chordoma cell lines: Integrated miRNA-mRNA analysis of the cancer stem cells

Abstract

Kordoma embriyonik notokord kalıntılarından kökenlendiği düşünülen yavaş-ilerleyen ve agresif özellik gösteren nadir bir tümördür. Kanser Kök Hücreler (KKH) kanserde tümörigenez, nüks ve direnç ile ilişkilidir. CD133+CD15+ kordoma hücreleri, yüksek KKH- ve Epitelyal-Mezenkimal Geçiş (EMG) ile ilişkili gen ekspresyonu, invazyon, migrasyon, tümörküre ve koloni oluşturma yeteneği göstererek KKH fenotipi sergiledi. Bu çalışmada, farklı seviyede eksprese edilen miRNA ve mRNA'lar kordoma KKH'lerde belirlenerek kordomadaki rolleri belirlendi. KKH ile ilişkili olan WNT5A, TGF-α, BTG2 and MYCBP genlerinin sırasıyla miR-140-3p, miR-148a-3p, miR-210-5p ve miR-574-5p'nin hedefi olduğu tespit edildi. KKH ile ilişkili miRNA'ların transfeksiyonu kordoma hücrelerinin kök hücre özelliği ile birlikte invazyon ve migrasyon yeteneğini arttırdı bulundu. In vitro testler ve hasta verileri arasındaki uyumu göstermek için kordoma dokuları kullanılarak yapılan klinikopatolojik analizler, miR-140-3p ve miR-148a-3p ekspresyonunun Ki67 ile, miR-140-3p ve TGF-α ekspresyonunun ise P53 ile korele olduğu gösterdi. Son olarak, MYCBP ifadesinin tumor hacmi ile, miR-210-5p ve TGF-α ifadesinin ise metastaz ile ilişkili olduğu saptandı. Ayrıca, mRNA mikrodizin analizlerine göre, nüks kordoma örneklerinde 226 adet genin farklı seviyede eksprese edildiği saptandı. LGR5 ve IGFBP2'nin yüksek ekspresyonunun, kötü prognoz ile ilişkisi olduğu belirlendi. Bu sonuçlara ek olarak, bu çalışmamızda YU-Chorl isimli ilk nüks-klival kordoma hücre hattı geliştirilerek karakterize edilmiştir. Bu bulgular, CD133+CD15+ kordoma KKH'lerinin kendine özgü miRNA düzeni ile kordoma KKH'lerinin devamlılığında rol aldığını göstermiştir. Bu çalışma TÜBİTAK tarafından 3501-Kariyer Projesi (Proje no:112S485) olarak ve Yeditepe Üniversitesi Hastanesi tarafından desteklenmiştir.

Chordoma is a rare, slowly growing tumor which is thought to originate from remnants of embryonic notochord associated with an aggressive outcome. Cancer stem-like cells (CSCs) are thought to be related to tumorigenesis, recurrence, and resistance in cancers. CD133+CD15+ cells exhibited CSC phenotype with increased CSC- and Epithelial-Mesenchymal Transition (EMT)-related gene expression, invasion, migration, tumorosphere- and colony-forming abilities. In this study, differentially expressed miRNAs and mRNAs were determined in CSCs and their role in chordoma development was identified. WNT5A, TGF-α, BTG2 and MYCBP genes involved in CSC-related pathways, were targets of miR-140-3p, miR-148a-3p, miR-210-5p and miR-574-5p, respectively. Transfection of CSC-related miRNAs elevated migration and invasion capability along with stem cell phenotype. To show the concordance between in-vitro tests and patient data, fresh frozen chordoma tissues were used. The results showed that miR-140-3p and miR-148a-3p expressions were found to be associated with Ki67 while miR-140-3p and TGF-α expressions associated with p53 expression. Moreover, MYCBP expression that is positively associated with tumor volume and metastasis was correlated with the expression of miR-210-5p and TGF-α in our patient cohort. In addition, mRNA microarray analysis revealed that 226 mRNAs were dysregulated in recurrent chordoma samples in comparison to primary chordoma samples. High expression of both LGR5 and IGFBP2 was associated with poor prognosis in chordoma. In addition to these results, herein, a recurrent-clivus chordoma cell line firstly established and named as YU-Chor1.Based on the findings, chordoma CD133+CD15+ cells had unique miRNA profile, which can regulate stem-like properties of chordoma CSCs.This study was supported by TÜBİTAK as a 3501-Career Project (Grant number: 112S485) and Yeditepe University Hospital.