Dynamic changes in chemotactic and metabolic properties in tumor cells undergoing TGF-beta1-induced epithelial-mesenchymal transition (EMT)
Authors: Γιωτοπούλου Νικολίνα 
Published: June 2024

Η επιθηλιακή-μεσεγχυματική μετάβαση (EMT) είναι μια διαδικασία που συνδέεται με πολλά χαρακτηριστικά του καρκίνου συμπεριλαμβανομένης της μεταβολικής αλλαγής, της φλεγμονής και των χημειοτακτικών ιδιοτήτων. Καρκινικά κύτταρα που υποβάλλονται σε EMT χάνουν επιθηλιακά χαρακτηριστικά όπως προσκόλληση κυττάρου-κυττάρου και κορυφαία βασική πολικότητα και αποκτούν έκφραση μεσεγχυματικών πρωτεϊνών συμπεριλαμβανομένων των ενδιάμεσων νηματίων και διαφόρων κυττάρων επιφανειακών υποδοχέων. Ως αποτέλεσμα, αποκτούν επεμβατικές και μεταστατικές ιδιότητες. Φλεγμονώδεις κυτοκίνες που υπερεκφράζονται στο μικροπεριβάλλον του όγκου, όπως ο αυξητικός παράγοντας μεταγραφής βήτα 1(TGF-β1), μπορεί να προκαλέσει EMT και συνδέεται με εισβολή και λεμφική μετάσταση στον καρκίνο του μαστού. Ωστόσο, οι μηχανισμοί για το πώς ο TGF-β1 προάγει την εισβολή και τη λεμφική μετάσταση δεν είναι σαφείς. Ο γενικός στόχος αυτής της διατριβής ήταν να μελετήσει τον ρόλο της επαγόμενης από τον TGF-β1 EMT ρύθμιση των μεταβολικών δραστηριοτήτων και χημειοτακτικών ιδιοτήτων των καρκινικών κυττάρων του μαστού. Στο Paper I, εμείς διερευνήσαμε αλλαγές στο μεταβολισμό της γλυκόζης που συνδέονται με την επαγόμενη από τον TGF-β1 EMT ρύθμιση. Τα αποτελέσματα έδειξαν σύνδεση μεταξύ της μείωσης του μεταφορέα γλυκόζης Glut1 και της αντιπολλαπλασιαστικής απόκρισης του TGF-β1. Έδειξαν επίσης ότι η επανέκφραση της Glut1 στα καρκινικά κύτταρα του μαστού κατά τη διάρκεια της χρόνιας έκθεσης στον TGF-β1 τους επέτρεψε να πολλαπλασιαστούν και να αναπτύξουν ένα σταθερό EMT στον ίδιο χρόνο. Στο Paper II, αποδεικνύουμε ότι η επαγόμενη από τον TGF-β1 EMT συνδέεται με τη μετατόπιση της πρωτεΐνης Syndecan-1 από τον πυρήνα του κυττάρου στην κυτταρική επιφάνεια. Στο Paper III, αναπτύξαμε μια νέα μέθοδο εισβολής που επέτρεψε την ταυτοποίηση των χημειοτακτικών ιδιοτήτων των καρκινικών κυττάρων του μαστού που υποβάλλονται σε ΕΜΤ που προκαλείται από τον TGF-β1. Η μέθοδος περιλάμβανε τη χρήση ενός κυλίνδρου κλωνοποίησης στο εσωτερικό μέρος των ενθέτων κυτταροκαλλιέργειας, τα οποία εξάλειψαν προβλήματα του edge effect και είχαν ως αποτέλεσμα να βελτιωθεί σημαντικά η αναπαραγωγικότητα στις μεθόδους invasion. Χρησιμοποιώντας αυτή τη μέθοδο, εντοπίσαμε την ιντερλευκίνη 7 (IL-7) και την ιντερλευκίνη 15 (IL15) ως νέους χημειοτακτικούς παράγοντες για κύτταρα ΕΜΤ. Στο Paper IV, μελετήσαμε εάν ο TGF-β1 θα μπορούσε να προάγει τη λεμφική μετάσταση προάγοντας την παραγωγή και έκκριση παραγόντων που θα μπορούσαν να λειτουργήσουν ως χημειο-ελκυστικοί για κύτταρα καρκίνου του μαστού με ιδιότητες EMT. Τα αποτελέσματα από την ανάλυση αλληλουχίας RNA έδειξαν την επαγωγή ενός φλεγμονώδους συμπλέγματος γονιδίων σε λεμφικά ενδοθηλιακά κύτταρα κατά την έκθεση στον TGF-β1. Περαιτέρω ανάλυση οδήγησε στην ταυτοποίηση ενός αριθμού ζευγών χημειοκινών που προκαλούνται από τον TGFβ1 σε λεμφικά ενδοθηλιακά κύτταρα και αντίστοιχους υποδοχείς που υπερεκφράζονται ειδικά σε καρκινικά κύτταρα του μαστού με ιδιότητες EMT. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται σε αυτή τη διατριβή παρέχουν νέες ιδέες για την ικανότητα του TGFβ1 ΕΜΤ για την προώθηση της εισβολής στα καρκινικά κύτταρα του μαστού αλλάζοντας τις μεταβολικές τους δραστηριότητες και τον ενδοκυτταρικό εντοπισμό του syndecan-1. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν επίσης ότι ο TGFβ1 παίζει διπλό ρόλο στη λεμφική μετάσταση προάγοντας και τις δύο χημειοτακτικές ιδιότητες των καρκινικών κυττάρων του μαστού και με την πρόκληση της έκφρασης χημειοτακτικών παραγόντων στα λεμφικά ενδοθηλιακά κύτταρα. Τα αποτελέσματα μπορεί να οδηγήσουν στην ανάπτυξη νέων διαγνωστικών εργαλείων και νέων στρατηγικών θεραπειών για καρκινοπαθείς.