Rintasyövän metastasoitumisesta väitöskirja 2014 . Metastasoitunut rintasyöpä on edelleen parantumaton tauti.

•  RINTASYÖPÄ on  tavallisimpia syöpämuotoja ja kohtaa yli 10 prosenttia länsimaisista naisista. Yli 90 % rintasyövästä johtuvista kuolemantapauksista eivät johdu rintasyövän primäärituumorista,  vaan sen lähettämistä etäiskasvannaisista, metastaaseista. . Vaikka on suuresti edistytty rintasyövän hoidossa, niin metastasoitunut  rintasyöpä on edelleen  parantumaton tauti.  Tämän takia on tärkeää hankkia lisää tietoa ja ymmärtämystä siitä, miten erilaiset signalointitiet osallistuvat kasvaimen  etenemiseen,  sillä  hankittu tieto voi siten toivon mukaan johtaa metastaattista rintasyöpää sairastavien potilaiden  uusiin ja parempiin terapioihin   Nykyisellään imusolmukemetastaasien  katsotaan  olevan  kaikkein tärkein prognostinen  merkitsijä rintasyövässä ja imusolmukemetasaasien   lukumäärä on opppaana informoivin   valittaessa adjuvanttiterapiaan sopivinta strategiaa. 

 Onko muita   merkitsijöitä löydettävissä, jotka voisivat  tarkentaa  terapiaa?  - Tätä on punnittu väitöskirjassa.

Väitöskirja:https://gupea.ub.gu.se/bitstream/2077/35940/1/gupea_2077_35940_1.pdf
Ylläolevasta saa abstraktin, joka on todella tiivistä tekstiä.  Kirjotan ensin  johdannosta asian, ennen kuin edes ajattelen suomentaa  tiivistelmää.  Kirja sisälsi  yhden kartan tutkituista tekijöistä ja  sanottiin että olisi mielenkiintoista tietää,  miten kartta  vaikuttavine tekijöineen  jatkuu ( ja missä yhteydesäs se on aiempaan  kartastoon) tämän alan signaaliteissä. 

Gisela Nilsson.  Molecular factors influencing epithelial- mesenchymal transition in breast cancer.  ISBN 978- 91-628-9116-9

( Kävin kuuntelemassa tätä väitöskirjaa viime viikon perjantaina  Sahlgrenskan Akatemiassa  ja koetin pureutua asian ytimeen. Esittelyosa oli englanniksi ja keskusteluosa ruotsiksi ja kirja oli saatavilla kaikille kuuntelijoille).

Työssä ilmenevien molekyylien ja termien luettelo ja niiden lyhennyksiä

(Täydennän sitä mukaa kuin luen)

BCSS Breast Cancer- Specific Survival Spesifinen elossapysyvyys rintasyövässä

CDH-1,  Cadherin 1

CSC,  Cancer Stem Cell, syöpäkantasolu

CTC Circulating cancer cell, kiertävä syöpäsolu

E- Cadherin , C-C Adhesion Molecule , Epithelial specific

ECM, Extrasellular matrix

EGF , Epidermal Growth factor, epidermaalinen kasvutekijä

EGFR edellisen reseptori

EMT, Epithelial-mesenchymal transition, epiteliaalisesta mesenkymaaliseksi siirtymä

ER Estrogen Receptor, estrogeenireseptori

FAK, Focal Adhesion Kinase, entsyymi, joka vaimenee FoxF1/LOX aktivaatiosta

FGF, Fibroblast Growth factor

Fox, Forkhead box

FoxF1 säätää ylös LOX ( invasiivisuus, osallistuu metastasoitumiseen)

Hedgehog

HIF- 1, Hypoxia Inducible Factor- 1

Jak2, janus-tyrosine kinase 2, entsyymi

LOX, lysyloxidase, ECM- entsyymi , vahvistaa poikkisidoksia kollageenissa tai elastiinissa (LOX Sivutuote H2O2)

LOXL, LOX-like ( 1-4)

MAPK, mitogen activated protein kinase, entsyymi

MET, mesenchymal-epithelial transition, mesenkymaalisesta epiteliaaliseksi siirtymä

miRNA, microRNA

N-Cadherin, mesenchymal specific

NF1, Nuclear factor 1, tumatekijä 1

NF1-C2, säätää alas LOX ja FoxF1. Kadonnut useissa progredioivissa tuumoreisa ja imusolmuke- metastaseissa

NF-kB, Nuclear Factor-kB

NGF, Nerve Growth factor, hermonkasvutekijä

Notch

p38 phosphorylated , elevated in aggressive breast cancer

p38/MAP/non-smad

p130Cas

PDGF, Platelet-Derived Growth Factor, verihiutaleperäinen kasvutekijä

PI3K, Phosphatidyl Inositol- 3-Kinase., entsyymi; Signalointitie

PR Progesterone Receptor, progesteronireseptori

Raf/MAPK signalointitie

Ras, (signalointitie)

Rho family, GTPase

RFS Recurrence-free survival , hengissäpysymisaika ilman taudin palaamista

RTK, Receptor Tyrosine Kinase, entsyymi

Smad2/3, non-Smad imbalance  ( KTS: SMAD proteiinit ja geenit)

Src

Slug (Snail1, Snail2) ranskriptiotekijöitä (KTS. SNAIL  superperhe)

Smad2 , aktivoituu FAK entsyymillä

TGF- beta, Transforming Growth factor Beta, kasvutekijä TGF beta

Twist1, Twist2, transkriptiotekijä

WAP, Whey Acidic Protein

Wnt

Zeb1, Zeb2 , transkriptiotekijä

Aluksi kuulijat saivat valaisevan esityksen rintarauhasrakenteessa tapahtuvista soluliikkeistä ja solun siirtymisestä epiteeliasemasta mesenkymaaliseksi (EMT) ja metastasoimisesta.

EMT- yhteydessä näkyi mys MMPs osuus, matrix metalloproteinaasit, jotka hajoittavat matrixia ja auttavat solua migroitumaan ympäröivään stromaan Migroiduttuaan mesenkyymiin muuntunut solu voi invasoitua verisuoneen ja sieltä taas extravasoitua stroomaan . Tämän takia asetan artikkelin MMP blogiin.

• Epiteliaalisesta mesenkymaaliseksi muuttuminen (EMT)( Epithelial-mesenchymal transition)

Epiteliaalisuus (E) tai mesenkymaalisuus (M) solun fenotyypissä ei ole aina pysyvä ominaisuus. Kehityksen aikana on kriittistä, että soluilla on kykyä morfologisiin muutoksiin ja käyttäytymisiin, jotta morfogeneesi olisi normaali. Tätä kykyään ne ilmentävät konvertoitumalla epiteliaalisen ja mesenkymaalisen fenotyypin kesken. Näitä muuttumisprosesseja, siirtymisiä (T, Transition) sanotaan epiteliaalis-mesenkymaaliseksi transitioksi ( EMT) ja mesenkymaalis-epiteliaaliseksi transitioksi (MET),

EMT ja MET ovat kehitysvaiheiden aikana kriittisiä tapahtumia, kuten gastrulaatiossa, neuraalipoimun ja sydämen läppien muodostumisen aikana samoin kuin muissakin morfogeneetisissä taaphtumissa. EMT tapahtumaa on havaittu myös rintarauhastiehyiéitten haaroittumisvaiheen aikana.

EMT käsittää sellaisten geenien aktivoitumisen, jotka ovat kriittisiä luomassa mekanismia, jolla solu voi migroitua solunulkomatrixin (ECM) läpi . Epiteelisolut liittyvät toisiinsa erilaisilla liitoksilla ( tiiveillä liitoksilla tight junctions, adheesioliitoksilla adherens junctions ja desmosomeilla, desmosomes) .

EMT- tapahtumassa nämä liitoskohdat löyhtyvät sallien epiteliaalisten solujen erkanemisen toisistaan, ne menettävät polarisuutena , puolisuutensa, ( huippu= apikaalinen, apical – pohja=basaalinen, basal ) ja ne muuttuvat liikkuviksi ( motile) .

E- Cadherin on solu-solu- liitosmolekyyli, (C- C Adhesion Molecule) epiteelissä. Se sekä epiteelispesifiset integriinit korvautuvat nyt mesenkymaalisilla vastineilla , mesenkyymille spesifisellä N-Cadheriinilla ja integriineillä , jotka ovat spesifisempiä siirtyneitten soluijen adheesioon.

Epiteliaalinen intermediäärifilamentit, sytokeratiinit saavat sijaansa vimentiinin

Allaolevan basaalikalvon hajoittaa matrixmetalloproteinaasit (MMPs) ja solu migroituu ympäröivään stroomaan.

Kaukaiseen paikkaan migroitumisen jälkeen mesenkymaaliset solut saattavat palata epiteliaaliseen fenotyyppiinsä EMT:lle käänteisellä , MET tapahtumalla ( Mesenchymal Epithelial Transition)

Sen lisäksi, että EMT on kehitykselle kriittinen se osallistuu myös haavan paranemiseen

Haavan reunan keratinosyytit käyvät läpi EMT- ja MET- tapahtumia haavan paranemisprosessissa.

EMT- tapahtuma tai EMT:n kaltaisia tapahtumia on myös fibroosin kehittymisessä ja syövän metastasoinnissa.

On samankaltaisuuksia ja eroavuuksi siinä EMT- prosessissa mikä tapahtuu kehityksen aikana ja muissa prosesseissa, minkä takia voidaan siis  luokitella kolme erilaista EMT tyyppiä:

Tyyppi 1 EMT viittaa kehitysvaiheen EMT tapahtumaan

Tyyppi 2 EMT esiintyy haavan paranemisen kuluessa ja fibroosin kehittymsessä.

Tyyppi 3 EMT liittyy syövän metastasoitumiseen.

Eräs ero EMT 1- tyypin sekä EMT 2- ja EMT 3-tyyppien kesken on se, että alkiossa ei esiinny tulehduksellista vastetta, kuten näissä jälkimmäisissä.

Mitä molekyylit osallistuvat toimintaan EMT prosessissa?

EMT:tä  pitää yllä  transkriptiotekijöiden verkosto ja niihin kuuluu Snail1, Snail2 ( myös näitä kutsutaan nimellä Slug), ja Snail3, Zeb1 ja Zeb2, Twist1 ja Twist2 ja muitakin.

Näiden ilmeneminen triggeröityy esiin vasteena solun ulkoisille signaaleille, joita tulee solun mikromiljööstä.

Vahvoja EMT- induktoreita löytyy kasvutekijöistä:

Niitä ovat TGF- beta-perhe, EGF, FGF ja PDGF.

Myöskin Wnt, Notch, Hedgehog ja NF-kB.

Reseptorityrosiinikinaasit (RTKs) kuten muun tyyppisetkin reseptorit ja laaja skaala signaaliteitä välittävät EMT- tapahtumaa alkavia alkusignaaleita, ja moni signaalitie tekee yhteistyötä ,jotta muuttuma mesenkymaaliseksi fenotyypiksi alkaa tapahtua.

Ras ja Src- teitten aktivoituminen on mukana löyhdyttämässä adheesioliitoksia ja desmosomeja ja uudellen muovaamassa sytoskeletonia säätelemällä Rho -perhettä - GTPaasientsyymeitä .

Mikromiljöön hypoksia voi myös ohjelmoida esiin EMT:tä kehityksen aikana tai tuumorin progredioituessa.

Pääasiassa HIF-1 , hypoksiaa indusoiva tekijä 1 , välittää hypoksista vastetta Twist-säädöllä.

Saattaa olla, että MikroRNA , 200miRNA , voi olla osallistumassa EMT ja MET tilojen käänteiseen vaihteeseen ( reversible switching between epithelial and mesenchymal state)

EMT syövässä  (  Tämä  EMT on  terveen epiteelisolun järjestäytyneisyyden, poolisuuden ja  puolisuuden   luhistumaa  muodoltaan  muuntuneeksi, irtautuvaksi, liikkuvaksi,  pahanlaatuisuuteen kehkeytyväksi  soluksi joka liikkuu toiseen soluaitioon, mesenkyymiin, epiteelin  matrixin  proteolyyttisesti löyhdyttyä)

Geneettiset ja epigeneettiset tapahtumat johtavat syövässä syöpäsolun fenotyypin muuntumisiin. Nämä muutokset ilmenevät selvimmin, kun syöpäsolu lähtee epiteeliasemastaan ja alkaa lopulta  metastasoida. Saattaa olla että tuumorin invasiivisen eturintaman karsinomasolut menettävät epiteliaalisia kantojaan ja hankkivat mesenkymaalisen fenotyypin. Osaltaan vaikuttaa myös muutosta kohti mesenkymaalista fenotyyppiä ne signaalit, joita pitää yllä uuden sijaintiympäristön, mesenkyymin , strooman, stromasolut erittämällä  kasvutekijöitä ja sytokiinejä.

Karsinomasolulle tarpeelliset fenotyyppiset muutokset, jotta se irtoaisi epiteelistä, näyttävät olevan signaaliteiltään ja alavirran effektoreiltaan korkea-asteisesti samankaltaisia kuin ne, joita esiintyy kehityksen aikaina vaikuttamassa alkiolle normaalia  EMT- tapahtumaa.

Tämän takia EMT- tapahtuman tai EMT:n kaltaisia tapahtumia on havaittu olevan osallistumassa tuumorin invaasioon ja metastasoitumiseen erityisesti metastaasin varhaisvaiheissa kiihdyttämässä solujen leviämistä ja täten luomassa kiertäviä tuumorisoluja (CTC).

On havaittu että kauempana sijaitsevissa elimissä esiintyvään metastasoitumiseen lienee osallisena käänteisprosessi MET:  Solu otaa takaisin epiteliaalisia ominaisuuksiaan,  mutta väärässä paikassa, ei epiteelissä.

EMT- prosessiin liittyvien transkriptiotekijöiden konstitutiivinen  (normaali , aina toimiva) ilmeneminen vaimentaa metastaasien muodostumista, mikä puolestaan viittaisi siihen , että EMT- transkriptiotekijöiden siinä tapauksessa täytyy olla alassäätyneinä, jotta metastaaseja muodostuisi.

Lisäksi - toisaalta- on havaittu, että rintasyövän metastaaseissa on E-Cadheriinin ilmenemä vahvaa.Tämä viittaa siihen, että epiteliaalisten merkitsijöiden uudelleen ilmaantuminen on välttämätöntä metastaasien muodostumiselle.( Siis  solut ovat kaukana lähtöpaikasta ottaneet taas  epiteliaalisia ominaisuuksia)

On vaikeaa tutkia EMT- tapahtumaa ihmistuumoreista, koska EMT ilmiönä katsotaan ohimeneväksi tapahtumaksi

( Vertaa: ihminen menee ovesta taloon- oven kohta on vain hetki- kuten EMT tapahtuma on hetki siirryttäessä aitiosta toiseen).

Jokainen tuumorinäyte edustaa vain yhtä ainota hetkeä. Kuitenkin on tutkittu intensiivisesti EMT- ilmiötä soluviljelmistä ja eläinmalleista. On osoitettu, että syöpäsolumalleissa EMT- tapahtuman alku ja progrediointi (eteneminen) käsittää monien signaloivien teitten osallistumisen ja usein vielä erilaisten signaaliteitten yhteistyön.

EMT-tapahtumaa voi ohjelmoida myös  Raf/MAPK- ja PI3K-teitten aktivoitumisen kautta ( non- SMAD- välitteisesti)

sekä reseptorityrosiinikinaasien ( RTKs, esim EGFR) ylimäärin esiintymä

tai konstitutiivinen Ras - signalointi

ja nämä johtavat transkriptiotekijöiden (Snail, Slug, Twist ja Zeb1) ilmenemiseen.(Käsittääkseni  niitä  ei ilmene ennen kuin EMT on jostain syystä  jo  alkanut).

Moni tutkimus viitaa siihen, että TGF- beta on "master regulator" EMT- tapahtumassa, siis mestarisäätelijä. On havaittu myös, että EMT- tapahtumaa aiheuttaa yhteistyö TGF-beta tekijän ja Ras tai RTK entsyymien kanssa- missä taas voi   olla heijastus epätasapainosta( Rintasyövästä tiedetän, että TGFbeta/SMAD  akseli on siinä murtunut ja TGFbeta jatkaa kuitenkin muitten  signalointiteitten puolella, mutta  SMAD ei  silppuroidukaan,   vaan  jää jäljelle tekemään  jotain epäloogista)

Mesenkymaalisia merkitsijöitä on havaittu ilmentyvän sellaisisa rintasyövissä, jotka ovat basaalista tai triple- negatiivista alatyyppiä. Kuitenkin sellaiset tuumorit sisältävät myös epiteliaalisia merkitsijöitä, mikä taas viitaa siihen, että niissä on tapahtunut ositainen EMT( partial EMT) .

On oletettu.että EMT tapahtuma voi generoida, kehkeyttää, kiertäviä syöpäsoluja(CSC), mutta kuitenkin näiden solujen alkuperä on vielä väittelyn aihe. On voitu osoittaa, että rinnan epiteliaalisoluissa transkriptiotekijöiden Twist1 tai Snail ilmenemä tai TGF-beta kasvutekijällä käsitteleminen lisää sellaisten solujen määrää, joilla on kykyä olla kierteleviä syöpäsoluja  (Cluster of Difference CD 44 high/ CD24low) .

Rintasyöpämetastaase potevilla henkilöillä ilmenee kiertävissä syöpäsoluissa (CSC) samaan aikaan EMT- merkitsijöitä ja kantasolun (CSC)  merkitsijöitä.

Mitkä tärkeät tekijät kontrolloivat EMT tapahtuman

Yllä on kuvattu monia tekijöitä, jotka osallistuvat EMT- tapahtumaan, Tutkijan Gisela Nilssonin väitöskirjatyössä kohdistutaan erityisesti neljään eri tekijään, joiden on osoitettu osallistuvatn rintasyövän kehittymiseen ja EMT- tapahtumaan. Seuraavassa työn johdannon jaksossa hän kuvaa näitä neljää tekijää:

E-Cadherin

E- tarkoitaa epiteeliä ja tämä tekijä tunnetaan myös nimellä cadherin-1 (CDH-1), uvomorulin , L-CAM ja se kuuluu tyypin 1 klassisen cadherin perheeseen ja on päämolekyyli CM molekyyleissä (CAM= Cell Adhesion Molecule)

C-erbB2

C-erbB perhe on reseptorityrosiinikinaaseja (RTK) , joihin kuuluu epidermaalisen kasvutekijän reseptori (EGFR, c-erbB1, HER1); c-erbB2 (Neu, HER2); c-erbB3 (HER3); c-erbB4 (HER4). Näitä aktivoi usea ligandi kuten EGF, TGF-alfa ja heregulin.
C-erbB2 on yleinen piirre rintasyövässä ja sen kohonnut ilmenemä nähdään 15 - 30% rintatuumoreista. Sitä vastaan on monoklonaalinen vasta-aine (MoAB)  trastuzumab. (Herceptin) . Ylimäärä c-erbB2  estää E- cadheriinin transkriptiota. C-erbB2 vaikuttaa soluadheesioon ja migraatioon, joten sillä lie osuus metastasointiin.
Jos tuumori on c-erbB2 +  (positiivinen),  hoidossa on usein käytetty tyrosiinikinaasi-inhibiittoria lapatinib.

 Väitöskirjan työosuus Paper I: Loss of E-cadherin expression is not a prerequisite for c-erbB2-induced- mesenchymal transition
( It is  consequence rather than  a cause of c-erbB2- induced EMT--)

Nuclear factor 1-C2 (NF1-C2)

Tämä tumatekijä  kuuluu   NF1- transkriptiotekijöitten  perheeseen. NF1- geeniperheesen kuuluu neljä geeniä NF1-A, NF1-B, NF1-C ja NF1-X.
NF1-C2 on spesifinen isoformi. Se mm.  aktivoi p53 ja voi suojata rintarauhasta proliferaation aikaiselta tumorigeneesiltä.  Se on vahva  hyvän prognoosin merkki. ( Jos tuumori pääsee progredioitumaan, NF1-C2   katoaa, jolloin on menetetty tekijä,  joka voi vaimentaa  EMT- tapahtumaa)

Väitöskirjan työosuus Paper III: Nuclear Factor 1-C2 is a powerful   prognostic marker in breast cancer

Forkhead box F1 (FoxF1)

Fox- proteiinit käsittävät transkriptiofaktoriperheen. Niitten geenejä on viisikymmentä ihmisen genomissa (FoxA- FoxS) . Fox -proteiinit sitovat DNA:ta tunnistavan motiivin kohdalta. Tämän motiivin ulkopuolella olevat nukleotidit ovat tärkeät eri Fox-proteiinien spesifisyydelle. Ajallinen, tilavuudellinen ja asiayhteyksellinen riippuvuus merkitsee myös. Esim kehittyvässä keuhkossa Fox1 ja Fox2  kattavat tosiaan (overlap) mutta niiden ilmenemismalli on erilainen,  joten näillä voi olla samanlaisia ja toisistaan riippumattomia funktioita.

Fox- proteiinien on arveltu toimivan joko tuumorisuppressoreina tai onkogeeneinä. Ensimmäinen tutkimus joka osoitti  FoxF1:n tumorigeneesissä tuli tämän väitöskirjan tekijöitten laboratoriosta. Koe-eläintutkimuksissa hiirellä Fox1 indusoi EMT- tapahtuman, migraation ja invasoituvuuden. Lisäksi vahvistettu Fox F1 expressio lisäsi xenograftissa tumorigeneesiä. Se on myös tärkeä mesenkymaalisessa solumigraatiossa suoraan vaimentaen  integriini-b2 ilementymää Sillä näyttää olevan  osuutta keuhkosyöpään liittyvässä fibroblastimigraatiossa  stimuloijana ja tuumorin kasvattajana.  Se myös kiihdyttää invaasiota.

Väitöskirjan työosuus Paper II: Forkhead Box F1 promotes breast cancer cell migration by upregulating lysyl oxidase (LOX)  and suppressing Smad2/3 signalin.