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Jun 07, 2023

Lesão impede expansão de células mutantes Ras na pele em mosaico

Nature volume 619, páginas 167–175 (2023)Cite este artigo 11k Acessos 154 Altmetric Metrics detalhes A pele saudável é um mosaico de clones selvagens e mutantes1,2. Embora a lesão possa cooperar com

Nature volume 619, páginas 167–175 (2023)Cite este artigo

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A pele saudável é um mosaico de clones selvagens e mutantes1,2. Embora a lesão possa cooperar com proteínas mutadas da família Ras para promover a tumorigênese3,4,5,6,7,8,9,10,11,12, as consequências na pele geneticamente em mosaico são desconhecidas. Aqui mostramos que após a lesão, as células do tipo selvagem suprimem o crescimento aberrante induzido por Ras oncogênico. As células HrasG12V/+ e KrasG12D/+ superam as células do tipo selvagem em tecido de mosaico não lesionado, mas a sua expansão é evitada após a lesão devido a um aumento na fração de células do tipo selvagem em proliferação. Mecanisticamente, mostramos que, ao contrário das células HrasG12V/+, as células do tipo selvagem respondem à secreção autócrina e parácrina de ligantes de EGFR, e esta ativação diferencial da via do EGFR explica a mudança competitiva durante o reparo da lesão. A inibição da sinalização de EGFR através de abordagens medicamentosas ou genéticas diminui a proporção de células em divisão do tipo selvagem após a lesão, levando à expansão das células HrasG12V/+. O aumento da proliferação de células do tipo selvagem através da perda constitutiva do inibidor do ciclo celular p21 neutraliza a expansão das células HrasG12V/+ mesmo na ausência de lesão. Assim, a lesão tem um papel na mudança do equilíbrio competitivo entre células oncogênicas e do tipo selvagem na pele geneticamente em mosaico.

Ao longo da nossa vida, adquirimos mutações na nossa pele, devido à sua constante exposição aos insultos ambientais. Como resultado, a pele fenotipicamente normal contém um mosaico de células-tronco epiteliais com mutações somáticas, inclusive em genes associados ao desenvolvimento do câncer, como a família GTPase Ras1,2. A ativação constitutiva de oncogenes Ras foi identificada como o evento genético inicial em 3-30% dos carcinomas espinocelulares cutâneos humanos (cSCCs) e em cSCCs induzidos experimentalmente em camundongos . Em modelos de camundongos com expressão epitelial em mosaico da forma ativa constitutiva de Hras (HrasG12V/+), as células mutantes superam as células do tipo selvagem e se expandem na epiderme da pele não lesionada . Embora as células mutantes Hras ativadas sejam toleradas no epitélio da pele do tipo selvagem e não lesionado 18,19,20, foi demonstrado que a lesão coopera com mutações oncogênicas para desencadear a tumorigênese em vários modelos de camundongos 3,4,5,6,7,8,9 ,10,11,12. Nossa hipótese é que a expansão das células HrasG12V/+ na epiderme poderia representar uma vulnerabilidade após lesão; As células HrasG12V/+ podem expandir-se ainda mais e levar a tumores. Por exemplo, o ambiente hiperproliferativo gerado durante a reparação de lesões pode estimular ainda mais o comportamento proliferativo de células mutantes e quebrar a tolerância do tecido. Aqui investigamos como a lesão afeta o potencial oncogênico do HrasG12V/+ dentro de um contexto geneticamente mosaico e fenotipicamente relevante.

A epiderme estratificada da pele é exclusivamente acessível para observação direta, o que permite a visualização do surgimento de crescimento aberrante na resolução unicelular. A camada basal contém células-tronco epidérmicas, que podem se auto-renovar para gerar mais células basais ou diferenciar-se e delaminar-se para cima para substituir células externas formadoras de barreiras (Extended Data Fig. 1a). Nossa hipótese é que o reparo da lesão cooperaria com a ativação constitutiva do oncogene Hras (HrasG12V) para promover a tumorigênese em pele fenotipicamente normal e geneticamente em mosaico. Para testar esta hipótese, geramos camundongos nos quais poderíamos induzir e seguir populações de células mutantes HrasG12V/+ dentro do epitélio de tipo selvagem (Krt14-CreER; flox e substituir (FR) -HrasG12V/+; Lox-STOP-Lox (LSL )-tdTomato; Krt14-H2B – GFP; Métodos). Nestes camundongos, o tratamento com tamoxifeno ativa Cre em células basais que expressam queratina 14 e, por sua vez, induz a co-expressão de HrasG12V/+ de seu promotor endógeno e um repórter citoplasmático fluorescente tdTomato que fornece uma aproximação de células mutantes. Além disso, esses camundongos também expressam histona H2B-GFP nas células basais, que persiste ao longo da diferenciação, permitindo a visualização de todas as células-tronco basais e sua progênie (Fig. 1a). Tratamos camundongos com tamoxifeno às 3 semanas de idade e, três dias depois, introduzimos uma lesão de espessura total até a cartilagem (biópsia por punção de 4 mm de diâmetro) em uma orelha. Usamos duas doses de tamoxifeno para conduzir a expressão de HrasG12V/+ em aproximadamente 99% das células basais (HrasG12V/+ max) para recapitular estudos anteriores de modelos homogêneos3,4,5,24,25, ou em aproximadamente 65% das células basais (mosaico HrasG12V/+) para imitar a pele geneticamente em mosaico (Fig. 1b). Como controle, também projetamos o Krt14-CreER; LSL-tdTomato; Camundongos Krt14-H2B-GFP e os trataram de forma semelhante para conduzir a expressão de tdTomato em aproximadamente 65% das células basais do tipo selvagem (mosaico do tipo selvagem) (Fig. 1b). Ao visualizar longitudinalmente as mesmas regiões da epiderme da pele e sempre comparar modelos de mosaico HrasG12V/+ com modelos de mosaico de tipo selvagem, fomos capazes de controlar qualquer vazamento potencial do sistema CreER e estudar as consequências da expressão de HrasG12V/+ no tecido comportamentos gerais e celulares (ver Métodos).