Proteomic profiling of secretory mediators in pancreatic adenocarcinoma under various stimuli triggered by the tumor microenvironment

Marzoq, Aseel

Pankreaskrebs ist die vierthäufigste Krebstodesursache weltweit. Viele der malignen Eigenschaften dieser Tumorerkrankung sind auf die hohe Heterogenität der Mikroumgebung und die ausgeprägte Desmoplasie zurückzuführen. Ein wesentliches Merkmal der Desmoplasie ist die Infiltration der Tumormasse mit einer hohen Anzahl von aktivierten Sternzellen der Bauchspeicheldrüse (PSCs). Außerdem trägt TNF-a, zusammen mit CCL-4, zu einer Veränderung des PSC-Proteoms bei, welches das endotheliale System und die Angiogenese beeinflusst. Des weiteren konnte gezeigt werden, dass FGF-2 IL-6 ein vermehrtes zelluläres Überleben sowie, durch Modulation des Kalzium-Ionen-Spiegels, eine verringerte apoptotische Aktivität der Sternzellen bewirken. Sowohl funktionelle, als auch Netzwerk-Analysen haben auf eine mögliche Rolle des c-Fos in der PSC-Aktivierung hingewiesen. Im zweiten Teil untersuchten wir, basierend auf den funktionellen und Netzwerk-Analysen des ersten Teils, die potenzielle Rolle von c-Fos als Transkriptionsregulator in der TNF-a-induzierten PSC-Aktivierung. Interessanterweise exprimieren aktivierte PSCs konstitutiv intra- und extrazelluläres TNF-a, wenn sie unter normalen Bedingungen wachsen. Der Knockdown von c-Fos verringert jedoch diese Kapazität, was darauf hindeutet, dass eine synergistische Rückkopplungsschleife zwischen TNF-a und c-Fos existiert, welche von PSCs genutzt wird, um ihre Proliferation und ihre fibrotische Aktivität unabhängig von exogenem TNF-a aus der Pankreastumorumgebung aufrechtzuerhalten. Daneben haben die Ergebnisse aus Proteomanalyse und qRT-PCR gezeigt, dass die Zellüberstände von aktivierten PSCs die Apoptose von Pankreaskarzinom-Zellen reduzieren, sowie deren Proliferation und Migration fördern können. Außerdem wurde die Expression von elF4E in Pankreaskarzinom-Zellen durch aktivierte PSC erhöht. Unterdrückung der eIF4E-Aktivierung mit siRNA hat den Einfluss von aktivierten PSC auf Pankreaskarzinom-Zellen blockiert und das in-vitro Tumorwachstum inhibiert. Anschließend wurden die vielversprechendsten Wirkstoffe in einem Co-Kultur-Modell von Tumorzellen und PSCs sowie in einem Tier-Modell für Pankreasfibrose getestet. Unsere Ergebnisse zeigten, dass eine Hemmung der PSC-Aktivierung mit Ribavirin signifikant die Proliferation und Migration inhibiert, Apoptose induziert, den Zellzyklus anhält. Demzufolge könnte die Behandlung von PSC mit Ribavirin eine vielversprechende Therapie-Strategie bei Pankreaskrebs bieten.

Pancreatic cancer is categorized fourth in all cancer-related mortalities worldwide. Much of the dismal properties of this malignancy are attributable to the high heterogeneity of its microenvironment and the intense desmoplasia formation. A prominent feature of pancreatic desmoplasia is the infiltration of tumor mass with high numbers of activated pancreatic stellate cells (PSCs). In the first part of the study, a prominent observation is the elucidation of TNF-a as a key element in PSC activation.In addition, TNF along with CCL-4, contributes to changing the PSC proteome towards monitoring the endothelial system and angiogenesis. On the other hand, FGF-2 and IL-6 induction led to better cellular survival and decreased apoptotic activity of the stellate cells by the former and a decreasing apoptotic activity through modulation of ionized calcium. Both functional and network analysis have indicated a possible role the transcription factor proto-oncogene c-Fos in PSC activation. I followed up the functional and network analysis from Part I about the potential role of c-Fos as transcriptional regulator of PSCs activation via TNF-a. The treatment with TNF-a in stably transfected PSCs with c-Fos siRNA failed to propagate the cells to express fibrogenic factors. Interestingly, activated PSCs constitutively expressed intra- and extra-cellular TNF-a when grown in normal conditions. The knockdown of c-Fos diminished such capacity suggesting that there is a synergistic feedback loop between TNF-a and c-Fos used by PSCs to maintain proliferation and fibrotic activity independently to exogenous TNF-a from the pancreatic tumor microenvironment. The expression of eIF4E in pancreatic cancer cells were increased by active PSCs. Inhibition of eIF4E activation by siRNA blocked the effect of activated PSCs on pancreatic cancer cells and inhibited tumor growth in vitro. Our findings provides new evidence for the modulation of PSCs by tumor microenvironment and further insight to the role of stromal cells in pancreatic carcinogenesis and cancer progression. The fourth part Our findings indicate that inhibition PSC activation in combination with ribavirin can significantly inhibit the proliferation and migration, induce apoptosis, arrest the cell cycle, and decrease expression of translation initiation genes as modifying several other cancer-related processes in PDAC cells.

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Marzoq, Aseel: Proteomic profiling of secretory mediators in pancreatic adenocarcinoma under various stimuli triggered by the tumor microenvironment. 2015.

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