Αλληλεπίδραση καρκινικών κυττάρων με κύτταρα καρκινικού στρώματος κατά την καρκινογένεση

Abstract

Previous evidence had indicated the existence of mutations of p53 in stromal fibroblasts ofhuman tumors. To investigate the possible significance of this deficiency in stromal fibroblasts weperformed an analysis of the latency for tumor onset of xenografts containing wild type or p53 deficientmouse embryonic fibroblasts. My results showed that p53 deficiency increased tumorigenicity butrenders tumors more sensitive to drug treatment. We were able to demonstrate in vitro, that, contraryto their wild type counterparts, during chemotherapy, p53 deficient fibroblasts fail to adequatelysupport the cancer cells. This is due to the failure of p53 deficient fibroblasts to undergo senescence andthus stimulate a paracrine mitogenic program, upon exposure to DNA damaging anti-tumor drugs. Theseresults highlight the importance of considering the effects of treatment on both the malignantcompartment as well as the surrounding stroma and imply a possible therapeutic strategy of blockingsenescence during treatment. Contrary to the p53 gene, the differential genotype for Notch3 in stromalfibroblasts had no effect on tumorigenesis. However, knockout of this gene in the epithelialcompartment results in a marked impediment of tumorigenesis in the MMTV-Neu breast cancer model.Given the implication of Notch3 in basal breast cancer which arises from mammary progenitor cells, weinvestigate the role of Notch3 and the mammary epithelial cells that express it. In order to perform thisanalysis we utilized novel transgenic mice recently developed by Exelixis Inc. in collaboration with Dr.Artavanis-Tsakonas. My results show that Notch3 is expressed in luminal progenitor cells that are able togive cells of all lineages of the luminal compartment, and are able to survive apoptosis during involution.Upon transplantation these cells demonstrate regenerative capacity be regenerating mammary ducts, acapacity previously attributed only to the myoepithelial cells of the mammary gland. When examiningthe morphogenetic integrity of young adult N3KO mammary glands, I observed no striking difference,however transplantation of adult N3KO mammary epithelial cells in the cleared fat pad of a recipientmouse yielded less outgrowths compared to transplanted wild-type cells with an abnormal branchingphenotype. This phenotype indicates deregulation of the normal development of mammary stem cellsand suggests Notch3 is needed for their maintenance after pubertal development. These findingsprovide a link between normal breast physiology and the controversial cell of origin of one of the mostaggressive types of human breast cancer, triple negative breast cancer reinforcing the recent hypothesisthat this type of cancer may arise from a luminal progenitor cell and not basal cell as previously thought.They also provide evidence for a possible diagnostic and therapeutic significance of the Notch3 receptor,which has been found overexpressed in this type of breast cancer

Προηγούμενα αποτελέσματα είχαν δείξει μεταλλαγές του γονιδίου p53 στους ινοβλάστες τουκαρκινικού στρώματος ανθρώπινων καρκίνων. Για μελετήσουμε την επίδραση της έλλειψης αυτής,στην καρκινογένεση αναλύσαμε την επιρροή ινοβλαστών άγριου τύπου αλλά και μεταλλαγμένων γιατα γονίδια p53 και Notch3, στην ανάπτυξη καρκινικών όγκων καθώς και κατά την θεραπεία.Διαπιστώσαμε ότι ενώ οι ινοβλάστες με μεταλλαγμένο p53 προκαλούν ταχύτερη ανάπτυξη όγκων σεσύγκριση με τους ινοβλάστες άγριου τύπου, οι όγκοι αυτοί είναι πιο ευαίσθητοι στη θεραπεία.Περεταίρω διερεύνηση έδειξε ότι ο λόγος για τη ευαισθησία αυτή είναι η αδυναμία των ινοβλαστών μεμεταλλαγμένο p53 να επάγουν senescence, δηλαδή να εισέλθουν σε μια κατάσταση η οποία επάγεταιαπό το κυτταρικό γύρας. Όταν επάγεται senescence στους ινοβλάστες μετά την έκθεση στο γενοτοξικόστρες της αντικαρκινικής θεραπείας αυτοί εκκρίνουν στο άμεσο περιβάλλον αυξητικούς παράγοντες οιοποίοι έχουν ως αποτέλεσμα την επιβίωση των καρκινικών κυττάρων. Τα αποτελέσματα αυτάκαταδεικνύουν την σπουδαιότητα της μελέτης της επιρροής της αντικαρκινικής θεραπείας τόσο στακαρκινικά κύτταρα όσο και στο στρώμα. Επιπλέον αναδεικνύουν την καταστολή του senescence ωςπιθανή αντικαρκινική στρατηγική κατά τη θεραπεία. Σε αντίθεση με το γονίδιο p53, δείξαμε ότι οδιαφορικός γονότυπος των ινοβλαστών για Notch3 δεν επηρεάζει την καρκινογένεση. Ωστόσο ηκαρκινογένεση καθυστερείται σημαντικά όταν το Notch3 απουσιάζει από τα επιθηλιακά κύτταρα τουμαστού σε διαγονιδιακά ποντίκια του μοντέλου MMTV-Neu. Δεδομένου της εμπλοκής του γονιδίουατού στο βασοκυτταρικό καρκίνο του μαστού ο οποίος έχει προταθεί ότι προέρχεται από προγεννητικάκύτταρα του μαστού, διερευνήσαμε το βιολογικό ρόλο του γονιδίου αυτού και των μαζικώνεπιθηλιακών κυττάρων τα οποία το εκφράζουν, στην φυσιολογική ανάπτυξη του μαζικού αδένα. Για ναπραγματοποιήσουμε την ανάλυση αυτή χρησιμοποιήσαμε νέα διαγονιδιακά ποντίκια τα οποίαδημιουργήθηκαν στην Exelixis Inc. σε συνεργασία με το εργαστήριο του Καθηγητή Αρταβάνη-Τσάκωνα.Διαπιστώσαμε ότι το Notch3 εκφράζεται σε προγεννητικά κύτταρα του αυλού των μαζικών πόρων ταοποία έχουν τη δυνατότητα να διαφοροποιηθούν σε όλους τους κυτταρικούς τύπους του αυλού κατάτην φυσιολογική ανάπτυξη. Επιπλέον όταν τα κύτταρα αυτά μεταμοσχεύονται στο ενδογενέςμικροπεριβάλλον στο οποίο βρίσκεται το μαζικό επιθήλιο, έχουν τη δυνατότητα αναγέννησης όλων τωνκυτταρικών τύπων του μαστού. Η ιδιότητα αυτή μέχρι πρότινος είχε αποδοθεί μονάχα σταμυοεπιθηλιακά κύτταρα του μαστού. Τα αποτελέσματα αυτά αναδεικνύουν το γονίδιο Notch3 ωςσημαντή των προγεννητικών κυττάρων του αυλού του μαζικού επιθηλίου και συνδέουν την εμπλοκήτου στο βασοκυτταρικό καρκίνο του μαστού και το κυτταρικό τύπο προέλευσης του καρκίνου αυτού