Pro-inflammatoristen M1-makrofagien vaikutus syöpäkantasolujen muodostumiseen

Abstract

Syöpäkasvaimen mikroympäristö koostuu syöpäsolujen ja syöpäkantasolujen lisäksi monista kasvaimen kasvua ja leviämistä edistävistä soluista sekä solujen tuottamasta soluväliaineesta. M1- tai M2-tyypiksi polarisoituvat makrofagit ovat yksi kasvaimen mikroympäristössä runsaana esiintyvistä solutyypeistä. Kasvaimen mikroympäristön soluväliaineessa esiintyy runsaasti myös solujen erittämää hyaluronaania (HA), joka vaikuttaa kiihdyttävästi syöpäkasvaimen kasvuun ja leviämiseen. Syöpäkantasolut vaikuttavat myös keskeisesti syövän pahanlaatuisuuteen. Tässä Pro gradu - tutkielmassa tutkittiin, kuinka M1-makrofagit vaikuttavat syöpäsolujen kantasolumaistumiseen, ja mitä signalointireittejä pitkin makrofagien erittämät tekijät indusoivat syöpäsolujen muuntumista syöpäkantasoluiksi. Tutkimuksen kohteena käytettiin THP-1 -soluista polarisoituja makrofageja, LNCaP C4-2B eturauhassyöpäsoluja ja SCC9 kielen levyepiteelikarsinoomasoluja. Tutkimuksessa THP-1 -solut polarisoitiin M1-tyypin makrofageiksi, ja M1-makrofagien kasvatusmedium kerättiin steriilisuodatettuna (M1 CM). Syöpäsolut käsiteltiin M1- makrofagien kasvatusmediumilla. Makrofagikäsitellyille syöpäsoluille suoritettiin myös eri signalointireittejä inhiboivia inhibiittorikäsittelyjä ja käsittelyjä pienellä CD44-proteiinin ekspressiota häiritsevällä RNA:lla, CD44 siRNA:lla. Makrofagien erittämien tekijöiden, inhibiittorien ja CD44 siRNA:n vaikutusta syöpäkantasolumarkkerien ja HA-syntaasien ekspressioon selvitettiin reaaliaikaisella kvantitatiivisella PCR:llä, RT-qPCR:llä. Tulokset osoittivat, että M1 CM -käsittely nosti syöpäkantasolumarkkerien ja HA-syntaasien ekspressiota LNCaP C4-2B ja SCC9- soluilla. CD44 siRNA -käsittely ei laskenut syöpäkantasolumarkkerien ja HA- syntaasien ekspressiota SCC9-soluilla. Sekä LNCaP C4-2B – että SCC9-soluilla WNT974- ja IKK16-inhibiittorikäsittelyt sekä SCC9-soluilla U0126-inhibiittorikäsittely laskivat syöpäkantasolumarkkerien ja HA-syntaasien ekspressiota. Johtopäätöksenä voidaan todeta, että M1-makrofagit edistävät syöpäkantasolujen muodostumista. Lisää tutkimusta kuitenkin tarvitaan erityisesti siitä, mitä signalointireittejä pitkin makrofagien erittämien tekijöiden aikaansaama syöpäkantasolumarkkerien ja HA- syntaasien ekspressioon johtava signalointi tapahtuu.

The tumor microenvironment consists of cancer cells and cancer stem cells, but also many other cell types which promote tumor progression and metastasis, and the extracellular matrix produced by cells. M1 and M2 macrophages are abundant cell types in the tumor microenvironment. Cells secrete hyaluronan (HA) into their extracellular matrix, and therefore also hyaluronan can be found abundantly in the tumor microenvironment. Hyaluronan has shown to stimulate the progression and metastasis of several tumor types. Cancer stem cells are also crucial actors affecting the malignant features of cancer. In this MSc thesis it was studied whether M1 macrophages affect the transformation of cancer cells into cancer stem cells, and what are the signaling pathways leading to cancer stem cell marker expression, that the secreted factors of macrophages induce. Macrophages polarized from THP-1 cells, LNCaP C4-2B prostate cancer cells and SCC9 oral squamous cell carcinoma cells were used as targets in this study. In this study, THP-1 cells were polarized into M1 macrophages, and the cell culture medium of M1 macrophages was collected and sterile filtered (M1 CM). Cancer cells were treated with the cell culture medium of M1 macrophages. Also, treatments with inhibitors of different signaling pathways, and small interfering RNA targeting CD44 protein, CD44 siRNA, were performed on the macrophage-treated cancer cells. The effects of the factors secreted by macrophages, inhibitor treatments and CD44 siRNA treatment to the expression of cancer stem cell markers and HA synthases were examined using real-time quantitative PCR, RT- qPCR. Results show that M1 macrophages increased the expression of cancer stem cell markers and HA synthases in both LNCaP C4-2B cells and SCC9 cells. CD44 siRNA treatment did not decrease the expression of cancer stem cell markers and HA synthases in SCC9 cells. WNT974 and IKK16 inhibitors in both LNCaP C4-2B cells and SCC9 cells and U0126 inhibitor in SCC9 cells decreased the expression of cancer stem cell markers and HA synthases. In conclusion, M1 macrophages drive the formation of cancer stem cells. More research is still needed, especially about the signaling pathways that lead to increased expression of cancer stem cell markers and HA synthases.