Einfluss und Wirkmechanismen mesenchymaler Stammzellen und Carcinom-assoziierter Fibroblasten auf die Genexpression, Migration und Anti-Östrogen-Sensitivität von Mammakarzinomzellen

Fragestellung:

Mesenchymale Stammzellen (MSCs) und Carcinom-assoziierte Fibroblasten (CAFs), zu denen MSCs differenzieren können, sind stromale Zellen im Brustkrebs und tragen zur Modellierung des Tumormikromilieus bei. Dabei spielen die juxtakrine Zell-Zell-Kommunikation und die Sezernierung von Zytokinen und Wachstumsfaktoren eine große Rolle. Um die Bedeutung von MSCs und CAFs für die Tumor-Stroma-Interaktion zu untersuchen, haben wir deren Einfluss auf die Genexpression und Migrationsfähigkeit von Mammakarzinomzellen, sowie deren Effekt auf die Resistenz gegen das Anti-Östrogen Fulvestrant untersucht.

Methodik:

Der Einfluss der MSCs und CAFs auf Brustkrebszellen (MCF-7, BT474, T47D) wurden in direkten Kokulturen, Trans-Well-Kokulturen und mit konditioniertem Medium (CM) von MSCs und CAFs untersucht. Zunächst wurden Genexpressionsanalysen mithilfe der cDNA-Microarray-Methode anhand der MCF-7 Zellen durchgeführt. Diese Daten wurden mit quantitativer-Reverse Transkriptase-PCR (qRT-PCR) und z.T. mit der Westernblotanalyse validiert. Zur Aufklärung der beteiligten Signaltransduktionswege wurden RNA-Interferenz-Versuche und Inhibitorstudien durchgeführt. Des Weiteren wurde der Einfluss der stromalen Zellen auf die Migrationsfähigkeit mit dem scratch-Test und auf die Resistenz gegen das Fulvestrant im klonogen Assay untersucht.

Ergebnisse:

In der cDNA-Microarray-Analyse konnten einige Gene identifiziert werden, deren Expression in MCF-7- und BT474-Zellen durch MSCs und CAFs vermindert wurde. Gleichzeitig stimulierten MSCs und CAFs den PI3K/AKT-Signalweg. Beide Effekte konnten auch durch CM von MSCs oder CAFs erzielt werden, was auf einen parakrinen Mechanismus schließen lässt. Interessanterweise ließen sich beide Effekte auch durch eine Behandlung der Zellen mit Insulin nachahmen. Da eine PI3K-Hemmung die Expression der durch MSC/CAF/Insulin-herabregulierten Gene erhöhte, ist es wahrscheinlich, dass diese Gene von MSCs und CAFs über den PI3K/AKT Weg gesteuert werden. MSCs, CAFs und Insulin führten auch zu einer Migrationssteigerung und zu einer erhöhten Resistenz gegen Fulvestrant.

Schlussfolgerung:

MSCs und CAFs können durch parakrine Effekte die Genexpression in MCF-7- und BT474-Zellen beeinflussen, sowie eine Migrationssteigerung und eine erhöhte Resistenz gegen Fulvestrant induzieren. Diese Effekte werden wahrscheinlich über den PI3K/AKT-Signalweg vermittelt.