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Leone, Kevin (2017) The Endocytic Adaptor DAB2 Controls : the Macrophage-Assisted Metastatic Process. [Ph.D. thesis]

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Abstract (english)

The metastatic process is the main cause of cancer-associated death. Nonetheless, its underlying pathophysiological and molecular mechanisms are still poorly understood. The dissemination of malignant cells from the primary tumor to distant organs is a multistep process that requires detachment of cancer cells from the site of origin, remodeling of the extracellular matrix (ECM), migration into blood or lymph vessels, seeding to an ectopic tissue and proliferation. In recent years, tumor-infiltrating immune cells have been demonstrated to be critical determinants for ECM remodeling and metastatic progression. In particular, tumor-associated macrophages (TAMs) are able to suppress CD8+ T-cell infiltration and anti-tumor immunity in primary tumors and can promote angiogenesis and metastasis formation. Although the number of studies in support of the pro-metastatic role of TAMs is rapidly increasing, the molecular mechanisms through which these cells act are not completely elucidated.
A gene-profiling analysis performed in our group on tumor-infiltrating myeloid cells from different murine tumors showed a significant upregulation of a specific pathway related to the endocytosis of plasma membrane receptors.
In the present work, we prove that in TAMs the activation of this endocytic pathway is associated with an increased number of lung metastases in different murine tumor models.
Our data show that the endocytic pathway is activated during the in vitro M- or GM-CSF–induced macrophage differentiation. Interestingly, in tissue slices from murine tumors and metastatic lungs, we found the up-regulation of the same pathway in TAMs localized along the invasion frontline between the tumor and the surrounding healthy tissues. The activation of the endocytic process in these TAMs induced the remodeling of the ECM and tumor cell invasiveness.
Through a gene set enrichment analysis, we identified the transcriptional factor involved in the regulation of the pathway. We validated the regulation mechanism by means of gene silencing, substrate stiffness modulation and immunofluorescence.
Finally, in biopsies from breast cancer patients, we found that the activation of this particular endocytic pathway correlated with a poor prognosis in terms of lymph node metastases, tumor vascularization, cancer cell proliferation and disease-free survival.
The results achieved with this work allow us to propose a novel role for endocytosis in the macrophage-assisted metastatic process. Moreover, the identified pathway represents a new, potential prognostic marker for breast cancer patients.

Abstract (italian)

Il processo metastatico è la causa principale della morte associata al cancro. Nondimeno, i meccanismi patofisiologici e molecolari che ne sono responsabili non sono ancora completamente conosciuti. La disseminazione di cellule maligne dal tumore primario a organi distanti è un processo a più fasi che richiede il distacco di cellule tumorali dal sito di origine, il rimodellamento della matrice extracellulare (ECM), la migrazione in vasi sanguigni o linfatici, la colonizzazione di un tessuto ectopico e la proliferazione. Negli ultimi anni, è stato dimostrato che le cellule immunitarie infiltranti il tumore sono determinanti per il rimodellamento della ECM e la progressione metastatica. In particolare, i macrofagi associati al tumore (TAM) sono in grado di inibire l’infiltrazione delle cellule T CD8+ e l’immunità antitumorale nei tumori primari e possono promuovere l’angiogenesi e la formazione di metastasi. Sebbene il numero di studi a supporto del ruolo pro-metastatico dei TAM stia rapidamente aumentando, i meccanismi molecolari attraverso i quali queste cellule agiscono non sono completamente noti.
Un’analisi del profilo genico eseguita nel nostro gruppo su cellule mieloidi infiltranti diversi tipi di tumori murini ha mostrato una significativa up-regolazione di un pathway correlato all’endocitosi di specifici recettori della membrana plasmatica.
Nel presente lavoro dimostriamo che nei TAM l’attivazione di questo specifico pathway è associata ad un aumento del numero di metastasi polmonari in diversi modelli di tumore murino.
I nostri dati mostrano che durante la differenziazione dei macrofagi indotta da M- o GM-CSF viene attivata una specifica via endocitica. È interessante notare che in fette di tessuto tumorale e polmoni metastatici murini abbiamo trovato una up-regolazione della stessa via nei TAM che si trovano localizzati lungo il fronte di invasione tra il tumore e i tessuti sani. In questi TAM, l’attivazione del processo endocitico induce il rimodellamento della ECM e l’invasività delle cellule tumorali.
Un’analisi di ‘gene set enrichment’ ci ha permesso di identificare il fattore trascrizionale coinvolto nella regolazione della via di attivazione. Mediante silenziamento genico, la modulazione della rigidità del substrato e saggi di immunofluorescenza abbiamo poi confermato il meccanismo di regolazione.
Infine, nelle biopsie di pazienti con carcinoma mammario, abbiamo scoperto che l’attivazione di questa particolare via endocitica è correlata ad una prognosi sfavorevole in termini di metastasi linfonodali, vascolarizzazione del tumore, proliferazione delle cellule tumorali e sopravvivenza in assenza di malattia.
I risultati ottenuti con questo lavoro ci permettono di proporre un nuovo ruolo per l’endocitosi nel processo metastatico assistito dai macrofagi. Inoltre, la via identificata rappresenta un nuovo potenziale marcatore prognostico per le pazienti con cancro al seno.

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EPrint type:Ph.D. thesis
Tutor:Marigo, Ilaria
Ph.D. course:Ciclo 29 > Corsi 29 > ONCOLOGIA E ONCOLOGIA CHIRURGICA
Data di deposito della tesi:31 January 2017
Anno di Pubblicazione:31 January 2017
Key Words:Cancro/cancer, metastasi/metastasis, macrofagi/macrophages, matrice extracellulare/extracellular matrix, mechanotrasduzione/mechanotransduction, endocitosi/endocytosis, integrine/integrins
Settori scientifico-disciplinari MIUR:Area 06 - Scienze mediche > MED/06 Oncologia medica
Area 05 - Scienze biologiche > BIO/17 Istologia
Area 05 - Scienze biologiche > BIO/11 Biologia molecolare
Struttura di riferimento:Dipartimenti > Dipartimento di Scienze Chirurgiche Oncologiche e Gastroenterologiche
Codice ID:10180
Depositato il:03 Nov 2017 15:25
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