title: The role of MMP3 and Rac1b during development and progression of pancreatic cancer
Creators: name: Förster, Juliane
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2017
Subjects: Medical sciences, Medicine
Medizin, Gesundheit
Rac1b
Pankreatitis
EMT
pancreatitis, pancreatic cancer
PanIN
Pankreatitis, Pankreaskarzinom
PDAC, Pankreaskarzinom
MMP3

description: Chronic pancreatitis is a major
      risk factor for pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC), one
      of the deadliest cancer types. During the progression to
      cancer the inflammatory-harmed tissue undergoes formations
      such as acinar to ductal metaplasia (ADM), pancreatic
      intraepithelial neoplasia (PanIN) and epithelial mesenchymal
      transition (EMT). Previously it has been shown that MMP3 and
      Rac1b play important roles during the progression of lung and
      mammary cancer and transition in different cell lines. To
      investigate whether MMP3 and Rac1b have an influence on the
      development and progression of pancreatic cancer, different
      cell lines for in vitro and two triple transgenic mouse
      models (rtTA-Ela1/tet-HA-MMP3/tet-KRAs and
      rtTA-Ela1/tet-YFP-Rac1b/tet-KRas) for in vivo experiments
      were examined. The in vitro results were achieved by
      comparing different cell lines to the amount of endogenous
      MMP3 and Rac1b and the growth behavior. S2-007, an invasive
      and epithelial cell line, and MiaPaCa, a more mesenchymal
      behaving cell line, were the most promising ones and used for
      further investigations. To examine the effects on EMT, the
      cells were treated with recombinant protein or adenoviral
      constructs to overexpress MMP3 and Rac1b and screened for EMT
      marker proteins by RT-qPCR. The results show an influence of
      MMP3 and Rac1b on EMT machinery mainly in S2-007 cells and
      less in MiaPaCa cells. In the same way, a higher migration
      potential in S2-007 cells after MMP3 overexpression was found
      by using a wound healing assay performed. The infection with
      adenoviral constructs showed different effects on EMT marker
      expression compared to the ectopic expression with
      recombinant proteins. Additionally, both kinds of treatment
      resulted in higher Rac1b, E-cadherin, and Vimentin expression
      levels on Plastic than on Matrigel. For in vivo experiments
      mice were treated for 5 months either with NaCl or Caerulein
      to induce chronic pancreatitis. The transgene was activated
      by using a reverse tetracycline-dependent promotor. The
      expectation that KRas on the background of chronic
      pancreatitis drives forward the tissue alterations to
      pancreatic cancer could not be confirmed, but ADM was found,
      what is one of the pre-stages of PDAC. All these findings
      suggested that MMP3 and Rac1b seem not to influence the EMT
      machinery in pancreatic tissue as much as expected,
      especially under in vivo conditions. Here additional
      pathways, such as TGFβ or NFκB signaling, seem to prefer
      Rac1b as interaction partner to promote EMT.
description: Die chronische Pankreatitis ist
      der Hauptrisikofaktor für die Entstehung eines duktalen
      Adenokarzinoms des Pankreas (PDAC). Während der Entwicklung
      zum Karzinom, durchläuft das belastete Gewebe verschiedene
      Vorläuferstadien, wie z.B. die azinäre-duktale Metaplasie
      (ADM), intraepitheliale Neoplasie des Pankreas (PanIN) und
      die epithelial-mesenchymale Transition (EMT). Es ist bekannt,
      dass MMP3 und Rac1b wichtige Rollen während der Entstehung
      von Brust- und Lungenkrebs und der EMT in Krebszelllinien im
      Allgemeinen spielen. Um herauszufinden, ob MMP3 und Rac1b
      auch einen Einfluss auf die Entstehung und Entwicklung von
      Pankreaskarzinomen haben, untersuchte ich verschiedene
      Zelllinien und nutzte zwei dreifach transgenen Mausmodelle
      (rtTA-Ela1/tet-HA-MMP3/tet-KRAs and
      rtTA-Ela1/tet-YFP-Rac1b/tet-KRas). Für die in vitro
      Experimente wurden verschiedene Zelllinien auf ihren
      endogenen Gehalt von MMP3 und Rac1b und ihr
      Wachstumsverhalten untersucht. Dabei stellte sich heraus,
      dass S2-007, eine sehr invasive, epitheliale Zelllinie, und
      MiaPaCa, eine eher mesenchymale Zelllinie, die
      vielversprechendsten Zelllinien sind, um die Effekte von MMP3
      und Rac1b Überexpression auf die EMT zu untersuchen. Die
      Überexpression wurde durch die Behandlung mit rekombinanten
      Proteinen oder adenoviralen Konstrukten erreicht.
      Anschließend wurde die Expression typischer EMT-Marker
      mittels RT-qPCR untersucht. Es stellte sich heraus, dass MMP3
      und Rac1b hauptsächlich in S2-007 und weniger in MiaPaCa
      Zellen einen Einfluss auf die EMT-Maschinerie zu haben
      scheinen. Auch das Migrationspotenzial wurde maßgeblich in
      S2-007 Zellen durch die Überexpression von MMP3 erhöht. Die
      Infektion mit adenoviralen Konstrukten zeigte andere Effekte
      auf die EMT-Marker Expression als die Behandlung mit
      rekombinantem Protein. Außerdem zeigten sich auf Plastik für
      beide Behandlungsarten höhere Expressionslevel für Rac1b,
      E-cadherin und Vimentin als auf Matrigel. Während der in vivo
      Experimente wurden die Mäuse für 5 Monate mit Caerulein
      behandelt, um eine chronische Pankreatitis hervorzurufen. Die
      Transgenaktivierung erfolgte über einen reversen Tetracyclin
      abhängigen Promotor. Die Annahme, dass KRas auf einem
      Hintergrund der chronischen Pankreatitis, die entstehenden
      Gewebsveränderungen bis zum Karzinom vorantreibt, konnte
      nicht bestätigt werden. Jedoch konnte ich das Auftreten von
      ADM nachweisen, welche eine der Vorstufen des PDAC darstellt.
      Die erzielten Ergebnisse deuten darauf hin, dass MMP3 und
      Rac1b speziell unter in vivo Bedingungen einen geringeren
      Einfluss auf die EMT-Maschinerie haben, wie erwartet. Hier
      scheint es, dass EMT-Signalwege, die an Rac1b gebunden sind
      (z.B. TGFβ und NFκB), vor MMP3-assoziierten Wegen, bevorzugt
      werden.