文摘
客观的一群皮肤学专家、遗传学、神经科学和再生医学合作总结当前知识定义的因素导致皮肤的纤维神经瘤(cNF)开发并提供一致的建议未来的研究优先级获得一个改进的cNF的生物学的理解。
方法组员回顾了cNF发表和未发表的数据,通过文献检索相关疾病,定义一组认为cNF发病机理的关键,重点和发展建议在一系列的共识会议。
结果五个特定主题领域被确定为相关提供一个增强的理解生物学cNF:(1)定义起源的人类细胞;(2)理解微环境的作用,关注神经细胞,肥大细胞,成纤维细胞;(3)定义的遗传和分子之间的差异cnf,注重在规模和数量;(4)理解如果性激素cNF开发或发展至关重要;(5)确定挑战建立体外和体内模型代表人类cNF。
结论cNF生物学的复杂性源于其异质性在多个水平包括遗传、空间参与,时间发展,细胞成分。cNF我们提出一个统一的工作模型,构建了一个框架来解决关键问题cNF,回答时,将提供必要的理解cNF生物学疗法允许有意义的发展。
术语表
- 平静=
- 浅褐色斑点;
- cNF=
- 皮肤纤维神经瘤;
- ECM=
- 细胞外基质;
- 差距=
- GTPase-activating蛋白质;
- 对于=
- 恶性周边神经鞘肿瘤;
- 氟化钠=
- neurofibroma-associated成纤维细胞;
- NF1=
- 神经纤维瘤病1型;
- pNF=
- 丛状神经纤维瘤;
- SKP=
- 烹饪和前驱细胞;
- TGF-β=
- 肿瘤生长factor-β
1型神经纤维瘤病的临床表现(NF1)是广泛和依赖的细胞类型biallelic失活NF1(Neurofibromin 1)基因,如黑色素细胞(浅褐色斑点(平静)),成骨细胞(胫骨发育不良),和雪旺细胞(皮肤纤维神经瘤(cNF)和丛状神经纤维瘤(pNF)虽然)。重要的是,两个主要类型的纤维神经瘤(cNF和pNF)虽然在临床上有很大的不同。cNF通常变得明显在青春期和随着年龄的增长越来越多。他们只驻留在真皮,从不发展为恶性肿瘤。相比之下,pNF通常是先天性的,虽然和进展主要在儿童和青少年。尽管pNF包括皮肤,虽然他们通常涉及神经丛下面真皮深层肿瘤,他们携带的风险肉瘤的转换。尽管知道NF1综合症,其表现是由突变引起的NF1肿瘤抑制基因,了解为什么NF1的多重表现发生在某些人而不是其他人的严重性和变量,即使在家庭。
中最常见的肿瘤成人NF1 cNF,大概biallelic所引起的损失NF1雪旺细胞谱系。cNF可以相差很大的大小(从毫米到几厘米)和数字(从几个到几千,可以覆盖大部分的皮肤表面),可以在几乎任何发展身体的位置。除了cNF肿瘤的重要心理后果,刺激、出血、疼痛,和表面的感染是无法满足临床需求的。没有预防措施,和唯一的治疗方法就是手术。
研究人员感兴趣的理解cNF生物学面临多重挑战至关重要。首先,人类NF1基因及其mRNA相对较大1向量和难以操作表达式。因此,不同的蛋白质的生物化学领域NF1(除了GTPase-activating蛋白(GAP)域)不是很好理解。2第二,cNF生长缓慢,非癌变肿瘤。因此,孤立和维护主要从cNF文化是很困难的。第三,健壮的生成三维体外培养系统3和体内模型4是出了名的困难。为了解决这些缺陷,基于现有的数据从cNF和pNF文学,虽然这个群体试图识别的关键差距cNF生物学的理解,要求调查为了加速有效治疗这些肿瘤的发展。
方法
进行文献综述包括NF1, cNF,真皮纤维神经瘤,pNF,虽然基因型,表现型,肥大细胞、巨噬细胞、成纤维细胞、纤维化,激素,发展,和动物模型,以识别所有可能相关的出版文献的一般主题cNF起始,开发和发展。专家组成的工作组是许旺细胞生物学、遗传学、皮肤病、干细胞生物学、纤维化、再生医学,NF1临床护理。工作组成员回顾发表和未发表的数据组领域个人或组织的一系列会议期间促进受测者,优先考虑的关键问题,并建立共识建议为每个主题区域。
结果
定义起源的人类细胞
从理论上讲,起源的细胞是细胞第一次经历NF1biallelic失活,不管这个事件的时机。识别和隔离的人类细胞起源将允许重建的生物步骤导致肿瘤发生和发展最终导致识别的目标可能容易治疗。
几组报道一个假定的cNF的细胞来源。Karvonen et al。5建议cNF源自人类的毛囊干细胞的神经纤维瘤前体细胞。然而,患者还NF1开发cNF手掌和脚底没有毛囊(图1)。勒等。4观察pNF时虽然Nf1−−/烹饪前体细胞(SKPs),人口的神经嵴祖细胞在小鼠真皮,植入了受伤的坐骨神经免疫受损的老鼠。然而,cnf只有发达,当这些细胞被移植的皮肤hormone-primed接受者或局部诱导模型删除Nf1局部的皮肤。4值得注意的是,biallelic失活Nf1在pNF模型虽然并不强劲导致cNF,支持假设cNF起源的细胞和pNF是不同的。虽然有趣的是,Gresset et al。6报道称,皮肤神经末梢的雪旺细胞有不同的起源比大多数其他雪旺细胞。有趣的是,这些神经嵴干细胞SKPs的回忆4,7表明他们可能是胚胎来源的cNF细胞来源。从这个意义上说,识别鼠标Cre行表示SKPs分组人口的产生cNF将帮助我们理解cNF生物学。其他间接证据支持微分cNF起源和pNF来自实验旨在阐明的贡献虽然神经创伤皮肤或纤维神经瘤的发展。引人注目的是,cNF从未观察到一个受伤的坐骨nerve-dependent pNF小鼠模型,虽然深皮肤切口。这表明,受伤的小神经末梢不像坐骨神经的能力,促进纤维神经瘤。直接评估在现有皮肤神经损伤的影响4或小说cNF小鼠模型将有助于澄清cNF形成损伤的作用。重要的是,cNF起源的细胞可能包含黑色素细胞皮肤色素沉着过度完全覆盖一些cNF (cNF扩散)。一些cNF呈现红色或紫色色调,可能由于肿瘤血管化(图1)。总的来说,这些数据和观测表明需要更好地描述类型的神经与cNF和pNF关于他们的内在致瘤的性质和确定虽然有证据支持的假设cNF和pNF具有不同的细胞起源。虽然
了解肿瘤微环境
细胞中发现的人类cNF或者pNF几乎一样的虽然健康周围神经细胞中发现除了他们collagen-rich混杂,纤维细胞外基质(ECM)和高度紊乱。目前的数据表明,最重要的细胞组件开发和维护cNF的神经,免疫细胞(如肥大细胞),和成纤维细胞。
在开发过程中正常的雪旺细胞需要神经联系。8Adameyko et al。9描述迁移的许旺细胞前体(scp)越来越多的神经,并证明了与神经前体细胞的命运的影响。在纤维神经瘤的背景下,辽等。3表明,鼠Nf1缺乏SKPs更容易引起pNF注入神经组织时,虽然但是他们没有开发pNF当注入虽然non-nerve组织。需要进一步澄清如果人类cNF可能还需要接触神经或调节等因素1 (NRG1) perineurial微环境的开发和维护(图2)。
雪旺细胞,这取决于神经和heregulin (HRG)增殖、分泌干细胞因子(SCF)。自洽场结合柱状细胞上的受体工具包,进而刺激胶原蛋白沉积通过活化的成纤维细胞转变增长factor-β(TGF-β)。
导致cNF的免疫细胞肥大细胞和巨噬细胞。肥大细胞是histamine-secreting粒细胞细胞以参与过敏反应。肥大细胞浸润是纤维神经瘤的组织学特征之一。10肿瘤发生的工作模型来源于实验主要使用鼠标pNF模型虽然提出了许旺cell-mast cell-fibroblast旁分泌信号(图2)。11具体来说,表明Krox20Cre Parada实验室Nf1f / -pNF老鼠虽然只有发达pNF。虽然Nf1+ /−背景下,支持假设non-Schwann敏感的细胞类型Nf1基因剂量,pNF发展虽然可能发挥重要作用。12随后,克拉普实验室显示删除的Nf1在雪旺细胞诱导更高的干细胞分泌因子进而新兵Nf1+ /−通过kit受体激活肥大细胞。13HypermotileNf1+ /−随后肥大细胞激活Nf1+ /−成纤维细胞,刺激胶原蛋白沉积在肿瘤生长factor-β(TGF-β),14解释人类的第二个标志pNF:虽然丰富胶原蛋白沉积。11然而,目前尚不清楚这些数据在多大程度上可以外推到人体cNF。临床应用这些发现通过Kit受体抑制剂或诊所中肥大细胞稳定剂显示适度结果pNF。虽然15,16一种可能性是,pNF小鼠模型虽然是比人类更加依赖许旺细胞cell-mast轴pNF。虽然此外,这些模型没有考虑到巨噬细胞中常见cNF。尽管浸润的巨噬细胞与肿瘤进展,其确切作用纤维神经瘤肿瘤发生不容易理解。17
检测不到发炎nonepithelial最后,成纤维细胞,迹象,nonvascular结缔组织细胞负责ECM沉积和重组。18皮肤损伤,正常伤口修复过程包括炎症紧随其后的是成纤维细胞增殖,re-epithelization, ECM重塑。纤维化,定义为多余的结缔组织的形成在一个器官,发生在第二阶段的治疗。高水平的胶原蛋白沉积,以及关键部件的表达水平TGF-β通路的激活成纤维细胞,代理人往往用来量化纤维化的程度。没有治疗是目前能够逆转纤维化,但药物抑制TGF-β通路正在接受调查。19
cNF Neurofibroma-associated成纤维细胞(氟化钠)是丰富的,在人类cNF干重50%的胶原蛋白和氟化钠显示异常的胶原蛋白沉积,都让人想起纤维化标志。20.然而,最初试图验证成纤维细胞的作用在人类pNF由药物针对fibroblast-producing胶原蛋白虽然取得了有限的成功。21,22一种解释是,氟化钠可能不是典型的激活成纤维细胞细胞主要器官纤维化和癌症的上下文特征。事实上,氟化钠不表达成纤维细胞标记观察其他皮肤疾病如dermatofibrosarcoma protuberans23或瘢痕疙瘩,24和-平滑肌肌动蛋白,激活成纤维细胞的经典标志。25另外,collagen-producing成纤维细胞可能不是功能上等价的cNF和pNF。虽然总的来说,多个问题仍然存在氟化钠在cNF发病机理中的作用。
一个有趣的理论:桥梁纤维化的假说,纤维神经瘤形成,活跃的免疫反应是纤维瘤可能开发设置的创伤。26,27的确,神经损伤最初吸引免疫细胞如巨噬细胞(沃勒变性期间清除细胞碎片)28其次是肥大细胞(可能增加毛细血管通透性)。29日特别是在周围神经系统的背景下,增生的成纤维细胞和雪旺细胞排列有序列(也称为群Bungner)桥之间的差距远端和近端神经,从而指导轴突再生。30.最后,ECM是最终慢慢改造达到正常的架构。在纤维神经瘤的背景下,一个人可以想象,雪旺细胞的大量增殖的地位由轴突的神经损伤和损失联系biallelic的可能性将大大增加NF1失活。ECM由成纤维细胞和招募免疫细胞最初针对治疗神经就会变成一个纤维微环境预防神经治疗目前未知。越来越明显的是,最好的机会的有效疗法,研究治疗前针对cNF微环境的各种元素,更好的理解这些不同的相对贡献细胞肿瘤发生是必要的。这将需要为每个细胞类型(1)识别特定标记描述和他们的相对数量和功能的不同表型的cnf31日(2)发展可靠的体外和体内模型系统概括人类cNF进展允许省略特定的细胞类型,使药物/基因干预措施。6
其他细胞微环境的cNF包括周、和细胞组件包括神经perineurial障碍,但是他们的作用还不清楚。32值得注意的是,从皮肤的角化细胞,黑色素细胞和其他细胞结构(例如,皮脂腺、毛囊和外分泌腺)的保证金可以找到cNF但不是在肿瘤体积。最后,它是可能的,但不常见,找到丰富的脂肪细胞或含脂肪细胞纤维瘤。33
定义的遗传和分子cnf的区别:专注于规模和数量
有广泛的interpatient和intrapatient异质性的演讲中,程度的严重性,cNF的随着时间的推移和行为。努力定义genotype-phenotype相关性一般NF1和相对于cNF基本上是徒劳的,有3个明显的例外。第一个2特定异常NF1基因突变导致cNF的发生率非常低或pNF (c.2970 - 2972 delaat;虽然p.992delM34和R1809NF1突变35)和第三个结果在一个较高的早期发展的可能性和更多的cNF(大NF1基因缺失)。36是高度信息验证突变的生化和生物后果neurofibromin更好地了解这些前两突变cNF发展“抑制”。具体地说,这些变化如何改变蛋白质三维结构,影响网站的约束力的合作伙伴,或影响neurofibromin亚细胞定位的?更有趣的是这轻微的皮肤的表型是区别Legius综合症,这是由于在Ras突变信号调节器SPRED1,37,38表明这种突变的主要影响是通过Ras调制的信号通路在黑色素细胞和其他细胞,但不是在雪旺细胞显著。此外,这两个突变不直接涉及neurofibromin领域的差距,所以目前还不清楚如何在c R1809或突变。2970 - 2972 delaat会影响neurofibromin的Ras信号的抑制能力。阐明背后的机制缺乏发展cNF突变患者NF1R1809或NF1c。29日70- - - - - -2972delAAT could be groundbreaking for new therapeutic approaches for cNF.
与此形成鲜明对比的是,大约5%的-10% NF1病人有很大的缺失,包括NF1基因,与大量的cNF和恶性周围神经鞘瘤的风险增加(对于)。的遗传SUZ12基因已经被确认为一种重要的修饰符NF1对于。39它是未知的SUZ12或任何其他基因通常与NF1灭活的设置这些大型基因缺失上扮演一个角色在决定数量,大小,或出现cNF的时机。
这些例子之外,对于大多数NF1DNA突变,RNA和蛋白质含量的预测功能的后果是未知的,导致缺乏genotype-phenotype相关性。通过系统地注解RNA和蛋白质由于不同的影响NF1在组织和细胞突变NF1的病人,40,- - - - - -,42一个可以开始分组在一起显然不相关的突变。43,44一个更好的方法是系统的突变neurofibromin功能分析。得分影响Ras信号可能有助于重新分类不一致的结果,生成新假说的作用neurofibromin以外的差距cNF发展领域和新的机械的见解。
所得结论往往偏差很大的cNF肿瘤大小和浓度对病人的身体,这表明要么是肿瘤生长的影响下身份不明的随机修饰符或不是所有的体细胞突变(第二个突变)导致biallelic损失NF1是等价的。支持后者的假说,cNF的突变景观40 11名患者的肿瘤显示,第二枪打中了突变的性质NF1在每个肿瘤不同。45目前未知的如果有不同形式的cNF或者有相对较少的类型的cNF出现表型不同,因为他们是观察在不同阶段沿着一个连续增长。31日,46一个挑战是,cNF可能在早期阶段不可见,有些病人报告,cNF爆发在很短的时间间隔。因此,研究人员调查解释cNF的异质性因素应该考虑到我们还没有足够的了解自然历史cNF的人类。
如果理解性激素cNF发展或进展至关重要
有很多提议因素影响cNF的发展和增长。31日,46更普遍的假设之一是怀孕或其他时期的系统性荷尔蒙刺激cNF外观和增长转变。Dugoff和Sujansky47回顾性调查了105名女性NF1怀孕过的历史至少有一个评估感知cnf的数量或大小变化在怀孕之前。超过一半的女性报告(64/105)开发的新cnf怀孕期间,但多产的妇女怀孕期间没有新的肿瘤发展。拉默特et al。4859名女性进行了一次调查与NF1曾使用激素避孕药评价外源性雌激素和孕激素的影响发展或cnf扩散,而这些药物。绝大多数(53/58)的女性在cnf没有变化,但5新的cnf和发展现有的报道。虽然有趣,但这些研究不确定他们遭受回顾和主观的性质。值得注意的是,雪旺细胞来源于人类纤维瘤孕激素受体表达,他们暴露在孕酮体外增殖率升高。49此外,勒等。4显示,植入的Nf1−−/cnf SKPs导致发展只有在怀孕CMV-CreERT2;Nf1f /−老鼠,临床前数据添加到关联的工作假说女性患者的性激素曝光和cNF发展。然而,Sbidian et al。50分析前瞻性收集的数据从成人在2002年和2005年之间(平均年龄36±14年)NF1的增长和数量的cNF评估区别两性之间未生育过的,怀孕的女性。人在更高的风险皮下纤维瘤不论年龄,但cnf的数量没有区别男性和女性之间在40岁之后,不管怀孕的妇女的地位。总的来说这些数据表明,可能会有cNF性激素在发展中的作用;然而,他们并不是病因甚至占主导地位。前瞻性流行病学病例对照研究,解决女性荷尔蒙变化的不同阶段并行分析的系统性(即激素水平。,during exogenous hormone exposure, pregnancy, and in menopause) are important for understanding of the role of hormones at different phases of cNF development clinically.
挑战在建立体外和体内模型代表人类cNF
开发cNF模型将至关重要,进一步阐明其生物学和作为治疗的临床前模型测试。然而,有许多挑战在建立人类cNF的体外和体内模型。首先,基因,cNF起始和发展必须与NF1的损失。肿瘤发展应该由特定的已知通路参与人类cNF的变化,和肿瘤基因表达谱应该类似于人类cNF。其次,通过多级生物,cnf开发进展(起始、扩散/进展和静止)。cNF模型应该开始从一小群细胞起源的港口NF1损失,应该类似于人类肿瘤组织学和病理学cNF。此外,肿瘤发展人类cNF应该需要类似的微环境因素。第三,在治疗上,新的cNF模型应该健壮的抑制剂的临床试验针对通路的关键cNF发展可导致人类临床试验。为了更好地理解肿瘤微环境的作用的发展和扩散cNF,未来的研究应确定哪些外在信号调节cNF的形成,其中包括了解这些信号的细胞来源,这些信号的时机,如果biallelic失活细胞中是很重要的,并阐明可溶性信号分子的作用,ECM和细胞接触。
讨论
NF1病人肿瘤和小鼠模型分析导致的损失函数的结论NF1 / NF1是早期的发展纤维瘤和必要的一步。然而,我们不知道进一步触发或修改纤维神经瘤增长产生广泛的intrapatient和interpatient可变性。假设不同的细胞起源的不同表型表现的疾病,可能不同的阈值功能NF1从一个细胞到另一个解释变量表型观察:黑色素细胞(平静、Lisch结节)细胞来源(cNF) < < cNF许旺细胞谱系(pNF)虽然。这个假设可以解释为什么即使轻微影响患者NF1平静,为什么患者严重pNF几乎总是带着平静和cNF,虽然和表型表现有不同的时间出现的原因。每一个NF1DNA突变有可能或多或少的后果,因为它留给neurofibromin或多或少的剩余函数和一些细胞类型比其他人更加依赖NF1函数。重要的是,这个理论并不排除肿瘤微环境的作用,还需要更多的研究。
当我们进步寻求破解cNF的生物学,它仍然是重要的比较和对比cNF, pNF细胞起源而言,虽然NF1基因型和修饰词、细胞成分和肿瘤微环境的影响,以及性激素的影响。首要任务是继续收集大量存储库NF1借纤维瘤带注释的临床数据,以便可以划定的相关性。最后,分析这些biospecimens应该扩大了包括转录组、蛋白质组学、表观遗传分析通过统一协作的方法加速发现最有效的利用。
作者的贡献
摩根大通(J.P.但是:收集数据,起草的手稿。华盛顿特区Pichard:收集数据,起草的手稿。大肠Legius:回顾手稿,发展的建议。p . Wolkenstein:回顾手稿,发展的建议。RM Lavker:回顾手稿,发展的建议。j·布莱克利正在:起草和审查的手稿,发展的建议。V.M. Riccardi:手稿,发展的贡献和审查的建议。美国Verma:起草和审查的手稿,发展建议。即布劳内尔:起草和审查的手稿,发展建议。l . Le:起草和审查的手稿,发展建议,小组领导。
研究资金
这项工作是支持的协议和约翰·霍普金斯大学医学院神经纤维瘤治疗加速程序(NTAP)。其内容是完全的责任作者,不一定代表官方观点的约翰·霍普金斯大学医学院的。
信息披露
j .但是收到支持2016儿童肿瘤基金会青年科学家受奖者。d . Pichard资助通过校内的NCI癌症研究中心的研究项目。这是她自己的和表达的观点不能反映美国国立卫生研究院的观点。大肠Legius和p . Wolkenstein报告没有披露相关的手稿。r . Lavker接收美国国立卫生研究院资助。Verma j·布莱克利正在诉Riccardi,美国报告没有披露相关的手稿。即布劳内尔无关披露;这是他自己的和表达的观点不能反映美国国立卫生研究院的观点。l·勒持有职业医学科学家奖的巴勒斯Wellcome基金和接收来自国家癌症研究所资助的美国国立卫生研究院(批准号R01 CA166593)和美国国防部。去首页Neurology.org/N为充分披露。
承认
作者感谢理查德•安德森的cNF峰会参与者Naba Bora,丹尼斯·凯西,莎莉戈特斯曼,朗达杰克逊Kurt Jarnagin Pam骑士,鸿Ko,布鲁斯·Korf齐鸣LaRosa,吉尔·莫里斯,迈克尔•Parides斯科特•普罗金肯•拉德Marigo言,休伯特温伯格和林Widemann贡献。
脚注
- 收到了2017年11月1日。
- 接受的最终形式2018年4月9日。
- ©2018年作者(年代)。发表的Wolters Kluwer健康,公司代表美国神经病学学会。首页
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