Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1046210.32607/20758251-2015-7-4-46-55ReviewsОбзорыResearch ArticleCancer Stem Cells: Plasticity Works against TherapyРаковые стволовые клетки: пластичность против терапииVinogradovaT. V.ВиноградоваT. В.
Russian Federation
vintv56@gmail.comChernovI. P.ЧерновИ. П.
Russian Federation
vintv56@gmail.comMonastyrskayaG. S.МонастырскаяГ. С.
Russian Federation
vintv56@gmail.comKondratyevaL. G.КондратьеваЛ. Г.
Russian Federation
vintv56@gmail.comSverdlovE. D.СвердловE. Д.
Russian Federation
vintv56@gmail.comShemyakin-Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry, Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН1512201574VOL 7, NO4 (2015)ТОМ 7, №4 (2015)465517012020Copyright ©; 2015, Vinogradova T.V., Chernov I.P., Monastyrskaya G.S., Kondratyeva L.G., Sverdlov E.D.Copyright ©; 2015, Виноградова T.В., Чернов И.П., Монастырская Г.С., Кондратьева Л.Г., Свердлов E.Д.2015Vinogradova T.V., Chernov I.P., Monastyrskaya G.S., Kondratyeva L.G., Sverdlov E.D.Виноградова T.В., Чернов И.П., Монастырская Г.С., Кондратьева Л.Г., Свердлов E.Д.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10462

Great successes in identification and deciphering of mechanisms of the adult stem cells regulation have given rise to the idea that stem cells can also function in tumors as central elements of their development, starting from the initial stage and continuing until metastasis. Such cells were called cancer stem cells (CSCs). Over the course of intense discussion, the CSCs hypothesis gradually began to be perceived as an obvious fact. Recently, the existence of CSCs has been indeed confirmed in a number of works. However, when are CSCs universal prerequisites of tumors and to what extent their role is essential for tumor evolution remains an issue far from resolved. Likewise, the problem of potential use of CSCs as therapeutic targets remains unsolved. The present review attempts to analyze the issue of cancer stem cells and the potential of targeting them in tumor therapy.

Крупные успехи в идентификации и расшифровке механизмов регуляции взрослых стволовых клеток позволили предположить, что стволовые клетки могут функционировать и в опухолях, являясь центральными элементами их развития, начиная с начальной стадии и завершая метастазированием. Такие клетки получили название раковых стволовых клеток (РСК). В процессе интенсивной дискуссии гипотеза РСК постепенно стала восприниматься как очевидный факт. Действительно, недавно получено подтверждение существования РСК. Однако можно ли считать РСК универсальными пререквизитами опухоли и насколько существенна их роль в эволюции опухоли, остается проблемой, весьма далекой от решения. Далека от решения и проблема возможности использования РСК в качестве мишеней для терапии. В настоящем обзоре cделана попытка проанализировать проблему опухолевых стволовых клеток и перспективность терапии опухолей с использованием этих клеток в качестве мишеней.

hierarchical structure of the tumorclonal evolutioncancercancer stem cellsstem cellsиерархическая структура опухоликлональная эволюцияракраковые стволовые клеткистволовые клеткиThe study was carried out with a grant from the Russian Science Foundation (project No. 14-50-00131).Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда (проект № 14-50-00131).[1] Maenhaut C., Dumont J.E., Roger P.P., van Staveren W.C. // Carcinogenesis. 2010, V.31, №2, P.149-158[2] Moitra K., Lou H., Dean M. // Clin. Pharmacol. Ther. 2011, V.89, №4, P.491-502[3] Cunningham J.J., Gatenby R.A., Brown J.S. // Mol. Pharmacol. 2012, V.8, №6, P.2094-2100[4] Rycaj K., Tang D.G. // Int. J. Radiat. Biol. 2014, V.90, №8, P.615-621[5] Dean M. // J. Mammary Gland Biol. Neoplasia. 2009, V.14, №1, P.3-9[6] Pattabiraman D.R., Weinberg R.A. // Nat. Rev. Drug Discov. 2014, V.13, №7, P.497-512[7] Colak S., Medema J.P. // FEBS J. 2014, V.281, №21, P.4779-4791[8] Cabrera M.C., Hollingsworth R.E., Hurt E.M. // W. J. Stem Cells. 2015, V.7, №1, P.27-36[9] Roberts S.A., Gordenin D.A. // Nat. Rev. Cancer. 2014, V.14, №12, P.786-800[10] Du W., Elemento O. // Oncogene. 2015, V.34, P.3215-3225[11] Tam W.L., Weinberg R.A. // Nat. Med. 2013, V.19, №11, P.1438-1449[12] Campbell L.L., Polyak K. // Cell Cycle. 2007, V.6, №19, P.2332-2338[13] Ding L., Ellis M.J., Li S., Larson D.E., Chen K., Wallis J.W., Harris C.C., McLellan M.D., Fulton R.S., Fulton L.L. // Nature 2010, V.464, №7291, P.999-1005[14] Greaves M., Maley C.C. // Nature 2012, V.481, №7381, P.306-313[15] Marusyk A., Polyak K. // Science. 2013, V.339, №6119, P.528-529[16] Navin N., Kendall J., Troge J., Andrews P., Rodgers L., McIndoo J., Cook K., Stepansky A., Levy D., Esposito D. // Nature 2011, V.472, №7341, P.90-94[17] Yates L.R., Campbell P.J. // Nat. Rev. Genet. 2012, V.13, №11, P.795-806[18] Collisson E.A., Cho R.J., Gray J.W. // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2012, V.9, №11, P.621-630[19] Swanton C., Burrell R.A., Futreal P.A. // Breast Cancer Res. 2011, V.13, №1, P.104[20] Shah M., Allegrucci C. // Breast Cancer (Dove Med. Press). 2012, V.4, P.155-166[21] Kreso A., Dick J.E. // Cell Stem Cell. 2014, V.14, №3, P.275-291[22] Ma Q.C., Ennis C.A., Aparicio S. // Curr. Opin. Genet. Dev. 2012, V.22, №1, P.3-9[23] Merlo L.M., Pepper J.W., Reid B.J., Maley C.C. // Nat. Rev. Cancer. 2006, V.6, №12, P.924-935[24] Brosnan J.A., Iacobuzio-Donahue C.A. // Semin. Cell Dev. Biol. 2012, V.23, №2, P.237-242[25] Sabaawy H.E. // J. Leukemai (Los Angel). 2013, V.1, №4, 1000124[26] Nowell P.C. // Science. 1976, V.194, №4260, P.23-28[27] Shackleton M., Quintana E., Fearon E.R., Morrison S.J. // Cell. 2009, V.138, №5, P.822-829[28] Aparicio S., Caldas C. // N. Engl. J. Med. 2013, V.368, №9, P.842-851[29] Sverdlov E.D. // Current Gene Therapy 2011, V.11, №6, P.501-531[30] Podlaha O., Riester M., De S., Michor F. // Trends Genet. 2012, V.28, №4, P.155-163[31] Loeb L.A., Bielas J.H., Beckman R.A. // Cancer Research 2008, V.68, №10, P.3551-3557[32] Prindle M.J., Fox E.J., Loeb L.A. // Curr. Drug Targets. 2010, V.11, №10, P.1296-1303[33] Polyak K., Haviv I., Campbell I.G. // Trends Genet. 2009, V.25, №1, P.30-38[34] Cruz M.H., Siden A., Calaf G.M., Delwar Z.M., Yakisich J.S. // ISRN Oncol. 2012, V.2012, P.392647[35] O’Connor M.L., Xiang D., Shigdar S., Macdonald J., Li Y., Wang T., Pu C., Wang Z., Qiao L., Duan W. // Cancer Lett. 2014, V.344, №2, P.180-187[36] Snippert H.J., Clevers H. // EMBO Rep. 2011, V.12, №2, P.113-122[37] Luo J., Zhou X., Yakisich J.S. // Onco Targets Ther. 2014, V.7, P.1129-1134[38] Sverdlov E.D. // Ross Fiziol Zh Im I M Sechenova. 2014, V.100, №5, P.505-541[39] White A.C., Lowry W.E. // Trends Cell Biol. 2015, V.25, №1, P.11-20[40] Allegra A., Alonci A., Penna G., Innao V., Gerace D., Rotondo F., Musolino C. // Cancer Invest. 2014, V.32, №9, P.470-495[41] van de Stolpe A. // Am. J. Cancer Res. 2013, V.3, №1, P.107-116[42] Visvader J.E., Lindeman G.J. // Cell Stem Cell. 2012, V.10, №6, P.717-728[43] Valent P., Bonnet D., De Maria R., Lapidot T., Copland M., Melo J.V., Chomienne C., Ishikawa F., Schuringa J.J., Stassi G. // Nat. Rev. Cancer. 2012, V.12, №11, P.767-775[44] Rompolas P., Mesa K.R., Greco V. // Nature 2013, V.502, №7472, P.513-518[45] O’Brien L.E., Bilder D. // Annu. Rev. Cell Dev. Biol. 2013, V.29, P.107-136[46] Fuchs E. // Cell. 2009, V.137, №5, P.811-819[47] Alison M.R., Islam S. // J. Pathol. 2009, V.217, №2, P.144-160[48] Shibata M., Shen M.M. // Bioessays. 2013, V.35, №3, P.253-260[49] Blanpain C. // Nat. Cell Biol. 2013, V.15, №2, P.126-134[50] Shackleton M. // Semin. Cancer Biol. 2010, V.20, №2, P.85-92[51] Beck B., Blanpain C. // Nat. Rev. Cancer. 2013, V.13, №10, P.727-738[52] Dick J.E. // Blood. 2008, V.112, №13, P.4793-4807[53] Dick J. // Cancer Discov. 2013, V.3, №2, P.131[54] Ailles L.E., Weissman I.L. // Curr. Opin. Biotechnol. 2007, V.18, №5, P.460-466[55] Dalerba P., Cho R.W., Clarke M.F. // Annu. Rev. Med. 2007, V.58, P.267-284[56] Schatton T., Frank N.Y., Frank M.H. // Bioessays. 2009, V.31, №10, P.1038-1049[57] Nguyen L.V., Vanner R., Dirks P., Eaves C.J. // Nat. Rev. Cancer. 2012, V.12, №2, P.133-143[58] Antoniou A., Hebrant A., Dom G., Dumont J.E., Maenhaut C. // Cell Cycle. 2013, V.12, №24, P.3743-3748[59] Schulenburg A., Blatt K., Cerny-Reiterer S., Sadovnik I., Herrmann H., Marian B., Grunt T., Zielinski C., Valent P. // J. Hematol. & Oncol. 2015, V.8, №1, P.16[60] Sotiropoulou P.A., Christodoulou M.S., Silvani A., Herold-Mende C., Passarella D. // Drug Discov Today. 2014, V.19, №10, P.1547-1562[61] Alison M.R., Lim S.M., Nicholson L.J. // J. Pathol. 2011, V.223, №2, P.147-161[62] Alison M.R., Lin W.R., Lim S.M., Nicholson L.J. // Cancer Treat. Rev. 2012, V.38, №6, P.589-598[63] Medema J.P. // Nat. Cell Biol. 2013, V.15, №4, P.338-344[64] Quintana E., Shackleton M., Sabel M.S., Fullen D.R., Johnson T.M., Morrison S.J. // Nature 2008, V.456, №7222, P.593-598[65] Hill R.P. // Cancer Research 2006, V.66, №4, P.1891-1895[66] Adams J.M., Strasser A. // Cancer Research 2008, V.68, №11, P.4018-4021[67] Klevebring D., Rosin G., Ma R., Lindberg J., Czene K., Kere J., Fredriksson I., Bergh J., Hartman J. // Breast Cancer Res. 2014, V.16, №4, P.R72[68] Chen J., Li Y., Yu T.S., McKay R.M., Burns D.K., Kernie S.G., Parada L.F. // Nature 2012, V.488, №7412, P.522-526[69] Schepers A.G., Snippert H.J., Stange D.E., van den Born M., van Es J.H., van de Wetering M., Clevers H. // Science. 2012, V.337, №6095, P.730-735[70] Driessens G., Beck B., Caauwe A., Simons B.D., Blanpain C. // Nature 2012, V.488, №7412, P.527-530[71] Humphries A., Cereser B., Gay L.J., Miller D.S., Das B., Gutteridge A., Elia G., Nye E., Jeffery R., Poulsom R. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2013, V.110, №27, P.E2490-E2499[72] Wang J., Ma Y., Cooper M.K. // Transl. Cancer Res. 2013, V.2, №5, P.429-441[73] Gilbertson R.J., Graham T.A. // Nature 2012, V.488, №7412, P.462-463[74] Xie T., Li L. // Development. 2007, V.134, №11, P.2001-2006[75] Scadden D.T. // Cell. 2014, V.157, №1, P.41-50[76] Clevers H., Loh K.M., Nusse R. // Science. 2014, V.346, №6205, P.1248012[77] Sneddon J.B., Werb Z. // Cell Stem Cell. 2007, V.1, №6, P.607-611[78] Scadden D.T. // Nature 2006, V.441, №7097, P.1075-1079[79] Ye J., Wu D., Wu P., Chen Z., Huang J. // Tumour Biol. 2014, V.35, №5, P.3945-3951[80] Saltarella I., Lamanuzzi A., Reale A., Vacca A., Ria R. // W. J. Stem Cells. 2015, V.7, №1, P.84-95[81] Takakura N. // Cancer Sci. 2012, V.103, №7, P.1177-1181[82] Borovski T., De Sousa E.M.F., Vermeulen L., Medema J.P. // Cancer Research 2011, V.71, №3, P.634-639[83] Junttila M.R., de Sauvage F.J. // Nature 2013, V.501, №7467, P.346-354[84] Plaks V., Kong N., Werb Z. // Cell Stem Cell. 2015, V.16, №3, P.225-238[85] Ghiabi P., Jiang J., Pasquier J., Maleki M., Abu-Kaoud N., Rafii S., Rafii A. // PLoS One. 2014, V.9, №11, e112424[86] Horimoto Y., Polanska U.M., Takahashi Y., Orimo A. // Cell Adh. Migr. 2012, V.6, №3, P.193-202[87] Park T.S., Donnenberg V.S., Donnenberg A.D., Zambidis E.T., Zimmerlin L. // Curr. Pathobiol. Rep. 2014, V.2, №1, P.41-52[88] Fessler E., Dijkgraaf F.E., De Sousa E.M.F., Medema J.P. // Cancer Lett. 2013, V.341, №1, P.97-104[89] Chaffer C.L., Brueckmann I., Scheel C., Kaestli A.J., Wiggins P.A., Rodrigues L.O., Brooks M., Reinhardt F., Su Y., Polyak K. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011, V.108, №19, P.7950-7955[90] Iliopoulos D., Hirsch H.A., Wang G., Struhl K. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2011, V.108, №4, P.1397-1402[91] Xie X., Teknos T.N., Pan Q. // Stem Cells Transl. Med. 2014, V.3, №10, P.1111-1115[92] Chaffer C.L., Marjanovic N.D., Lee T., Bell G., Kleer C.G., Reinhardt F., D’Alessio A.C., Young R.A., Weinberg R.A. // Cell. 2013, V.154, №1, P.61-74[93] Li Y., Laterra J. // Cancer Research 2012, V.72, №3, P.576-580[94] Vermeulen L., Snippert H.J. // Nat. Rev. Cancer. 2014, V.14, №7, P.468-480[95] Biddle A., Liang X., Gammon L., Fazil B., Harper L.J., Emich H., Costea D.E., Mackenzie I.C. // Cancer Research 2011, V.71, №15, P.5317-5326[96] Marjanovic N.D., Weinberg R.A., Chaffer C.L. // Cell Cycle. 2013, V.12, №17, P.2713-2714[97] Xie G., Ji A., Yuan Q., Jin Z., Yuan Y., Ren C., Guo Z., Yao Q., Yang K., Lin X. // Br. J. Cancer. 2014, V.110, №10, P.2514-2523[98] Varga J., De Oliveira T., Greten F.R. // FEBS Lett. 2014, V.588, №15, P.2422-2427[99] Takebe N., Miele L., Harris P.J., Jeong W., Bando H., Kahn M., Yang S.X., Ivy S.P. // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2015, V.12, №8, P.445-464[100] Maccalli C., De Maria R. // Cancer Immunol. Immunother. 2015, V.64, №1, P.91-97[101] Liu H., Lv L., Yang K. // Am. J. Cancer Res. 2015, V.5, №3, P.880-893[102] Kaiser J. // Science. 2015, V.347, №6219, P.226-229[103] Jung Y., Kim W.Y. // Arch. Pharm. Res. 2015, V.38, №3, P.414-422[104] Jeter C.R., Yang T., Wang J., Chao H.P., Tang D.G. // Stem Cells. 2015, V.33, №8, P.2381-2390[105] Ajani J.A., Song S., Hochster H.S., Steinberg I.B. // Semin. Oncol. 2015, V.42, S1, P.S3-S17[106] Alekseenko I.V., Snezhkov E.V., Chernov I.P., Pleshkan V.V., Potapov V.K., Sass A.V., Monastyrskaya G.S., Kopantzev E.P., Vinogradova T.V., Khramtsov Y.V. // J. Transl. Med. 2015, V.13, №1, P.78