Μελέτη του ρόλου της οστεοποντίνης στην νεοπλασματική μετάσταση

Abstract

Together with the brain, liver, and bones, the lungs are frequent targets of tumor metastasis. Although osteopontin (secreted phosphoprotein 1, SPP1) has been associated with the dissemination of various bodily tumors, its role in lung-directed metastasis remains unknown. This study is designed in order to clarify the mechanism by which SPP1 induces pulmonary metastasis.To investigate this, we employed mouse models of spontaneous (after s.c. injection of a million tumor cells) and induced (after i.v. injection of half a million tumor cells) lung-targeted metastasis of three different cancer cell lines (MC38 colon and LLC lung adenocarcinomas; B16F10 melanoma) in syngeneic C57BL/6 mice competent (Spp1+/+) and deficient (Spp1-/-) in both Spp1 alleles. Tumor-derived SPP1 expression was modulated using stable anti-Spp1 shRNA and forced overexpression of intracellular (Spp1is2) and secreted (Spp1is4) Spp1 isoforms.We determined that lung epithelial and myeloid cells expressed predominantly Spp1is4, which played no role in pulmonary metastasis, since Spp1+/+ and Spp1-/- mice equally developed spontaneous and induced metastases. On the contrary, tumor cells expressed both Spp1is2 and Spp1is4, which exerted distinct effects: Spp1is2 promoted blood-borne tumor cell survival in the lungs via suppressing TRP53 expression, whereas Spp1is4 accelerated lung metastasis by enhancing tumor-derived CCL2 secretion. Consistently with the above findings, CCR2 gene-deficient mice (Ccr2-/-) were protected from lung metastasis. In addition, SPP1-competent and -incompetent tumor cells could equally colonize the lungs of both Ccr2+/+ and Ccr2-/- mice, indicating a major contribution of CCL2 to SPP1-mediated pro-metastatic effects.In conclusion, our data indicate that tumor-derived SPP1 promotes pneumotropic metastasis and present a possible therapeutic target aimed at preventing pulmonary dissemination of various bodily tumors.

Ο πνεύμονας αποτελεί μια από τις κυριότερες θέσεις εγκαθίδρισης μεταστατικών όγκων μαζί με τον εγκέφαλο, το ήπαρ και τα οστά. Μέχρι σήμερα η οστεοποντίνη (secreted phosphoprotein 1, SPP1) έχει συσχετισθεί με την διασπορά ποικίλων όγκων στο σώμα, ωστόσο η δράση της στις πνευμονικές μεταστάσεις δεν έχει πλήρως αποσαφηνισθεί. Σκοπός της παρούσας μελέτης είναι η διερεύνηση και αποσαφήνιση του ρόλου της SPP1 στη μετάσταση στον πνεύμονα.Προκειμένου να απαντηθεί αυτό το ερώτημα, χρησιμοποιήσαμε μοντέλα ποντικών επαγόμενης (υποδόρια εμφύτευση) αλλά και αυτόματης (ενδοφλέβια χορήγηση) μετάστασης, τριών διαφορετικών καρκινικών σειρών (MC38 και LLC- αδενοκαρκίνωματα παχέος εντέρου και πνεύμονα αντίστοιχα, B16F10 μελάνωμα) σε φυσικού τύπου C57BL/6 ποντικούς (Spp1+/+) αλλά και σε υπόστρωμα ένδειας SPP1 του ξενιστή (Spp1-/-). Τα επίπεδα έκφρασης της πρωτεΐνης στα καρκινικά κύτταρα τροποποιήθηκαν με αποσιώπηση χρησιμοποιώντας anti-Spp1 shRNA και με επαγόμενη υπερέκφραση της ενδοκυττάριας (Spp1is2) και της εκκρινόμενης (Spp1is4) ισομορφής.Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι τα πνευμονικά επιθηλιακά και μυελοειδή κύτταρα εξέφραζαν κυρίως την Spp1is4, η οποία ωστόσο δεν επηρέασε την πνευμονική αποίκηση, αφού τόσο οι Spp1+/+ όσο και οι Spp1-/- ποντικοί ανέπτυξαν παρόμοιο αριθμό αυτόματων και επαγόμενων μεταστάσεων. Αντίθετα, τα καρκινικά κύτταρα εξέφραζαν και τις δύο ισομορφές με διαφορετικές ωστόσο επιδράσεις στο φαινόμενο: η Spp1is2 προήγαγε την επιβίωση των καρκινικών κυττάρων στον πνεύμονα καταστέλλοντας την σταθεροποίηση του TRP53, ενώ η Spp1is4 επιτάχυνε την πνευμονική μετάσταση επάγοντας την έκκριση της χημειοκίνης CCL2. Παράλληλα, ποντικοί ενδεείς για το γονίδιο του CCR2 υποδοχέα (Ccr2-/-) εμφανίστηκαν μη προστατευμένοι στην πνευμονική μετάσταση καθώς καρκινικά κύτταρα επαρκή και μη σε SPP1 μπορούσαν να αποικήσουν παρόμοια πνεύμονες Ccr2+/+ και Ccr2-/- ποντικών, γεγονός που τονίζει την συμμετοχή της CCL2 στα επαγόμενα από SPP1 μεταστατικά φαινόμενα.Συμπερασματικά, τα αποτελέσματά μας υποδεικνύουν ότι η προερχόμενη από το καρκινικό κύτταρο SPP1 προάγει τις πνευμονικές μεταστάσεις και αποτελεί ενδεχομένως θεραπευτικό στόχο ώστε να αποφευχθεί η πνευμονική διασπορά ποικίλων όγκων του σώματος.