University of Oulu

Stromal cells of mesenchymal origin in breast cancer

Saved in:
Author: Pasanen, Ilkka1,2,3,4
Organizations: 1University of Oulu Graduate School
2University of Oulu, Faculty of Medicine
3Medical Research Center Oulu
4Oulu University Hospital
Format: ebook
Version: published version
Access: open
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.3 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526215587
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2017
Publish Date: 2017-05-16
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in the Leena Palotie auditorium (101A) of the Faculty of Medicine (Aapistie 5 A), on 26 May 2017, at 12 noon
Tutor: Professor Petri Lehenkari
Doctor Paula Kuvaja
Reviewer: Docent Kaisa Lehti
Docent Mirva Söderström
Opponent: Docent Päivi Heikkilä
Description:

Abstract

Breast cancer, the most common cancer in women in Finland; its prognosis varies from very good to poor. During the last two decades, mesenchymal stromal cells, carcinoma-associated fibroblasts and normal fibroblasts of the breast have been investigated in the context of breast carcinomas because of their presence in the tumor microenvironment. It has been shown that the properties of the non-malignant tumor compartment possess prognostic value. The effects that these three stromal cell types have on cancer progression have been studied, but their exact mechanisms remain still largely unknown.

This experimental work was conducted in order to investigate whether the three cell types of mesenchymal origin influence breast cancer cell proliferation in vitro and tumor growth in vivo. Functional and structural differences between the stromal cell types were investigated using multiple methods. A total of 19 primary human bone marrow derived mesenchymal stromal cell lines, and six paired primary fibroblast and carcinoma-associated fibroblast lines of the breast were used in the study. Co-cultures of labeled stromal cells and breast cancer cell lines MDA-MB-231, M-4A4 and NM-2C5 were performed and the proliferation properties of each cell line were assessed. An orthotopic murine breast cancer model was established by injecting NM-2C5 cancer cells in the mammary fat pads of athymic mice either alone or with the three stromal cell types, and tumor growth and histology were analysed.

Mesenchymal stromal cells increased the proliferation of breast cancer cell lines NM-2C5 and MDA-MB-231, and carcinoma-associated fibroblasts increased the proliferation of NM-2C5 cells in vitro. The effect was due to both soluble factors and direct cell-cell contact. In the in vivo experiments, the mesenchymal stromal cells inhibited and the fibroblasts enhanced the growth of breast cancer tumors. Histological analysis of the tumors revealed differences in the invasiveness, necrosis and amount of connective tissue. Differences in the expression of CD105 and CD54 were observed between tumors with mesenchymal stromal cells or fibroblasts. Carcinoma-associated fibroblasts differed from mesenchymal stromal cells in their expressions of CD105 and CD54. The fibroblast subtypes differed at the gene expression level in immunological, developmental and extracellular matrix related pathways.

see all

Tiivistelmä

Rintasyöpä on Suomessa naisten yleisin syöpä, ja sen ennuste vaihtelee erittäin hyvästä huonoon. Viime vuosikymmenten aikana mesenkymaalisia stroomasoluja, rinnan kasvainsidekudossoluja ja tavallisia sidekudossoluja on tutkittu rintasyövän yhteydessä johtuen kyseisten solujen läsnäolosta syövän mikroympäristössä. Syöpäkudoksen hyvänlaatuisen solukon ominaisuuksilla on osoitettu olevan ennusteellista arvoa, ja kolmen edellä mainitun strooman solutyypin vaikutuksia rintasyövän etenemiseen on tutkittu, mutta tarkat vaikutusmekanismit ovat vielä laajalti tuntemattomat.

Tutkimuksen tarkoituksena oli tutkia edellä mainittujen solutyyppien vaikutusta rintasyöpäsolujen lisääntymiseen soluviljelmässä ja syöpäkasvaimen kasvuun koe-eläinmallissa. Lisäksi strooman solujen rakenteellisia ja toiminnallisia eroavaisuuksia tutkittiin molekyylibiologisilla menetelmillä. Tutkimuksessa käytettiin 19:ää luuytimen mesenkymaalista stroomasolulinjaa sekä kuutta rinnan kasvainsidekudossolu–sidekudossolu paria. Leimattuja strooman soluja viljeltiin yhteisviljelmissä rintasyöpäsolulinjojen MDA-MB-231, M-4A4 ja NM-2C5 kanssa, ja kunkin solutyypin lisääntymistä mitattiin. Ortotooppisessa rintasyövän hiirimallissa immuunipuutteisen hiiren rinnan ihonalaisrasvaan injisoitiin NM-2C5-rintasyöpäsoluja yksinään ja yhdessä strooman solujen kanssa, ja kasvainten kasvua ja histologiaa analysoitiin.

Mesenkymaaliset stroomasolut kiihdyttivät NM-2C5- ja MDA-MB-231-rintasyöpälinjojen ja kasvainsidekudossolut NM-2C5-solujen lisääntymistä soluviljelmässä. Vaikutuksen aiheuttivat sekä liukoiset tekijät että suora solujen välinen vuorovaikutus. Eläinmallissa mesenkymaaliset stroomasolut hillitsivät mutta sidekudossolut lisäsivät rintasyöpäkasvaimen kasvua. Histologisissa analyyseissä paljastui eroavaisuuksia tuumorien paikallisessa invaasiossa, kudoskuolion määrässä ja sidekudoksen määrässä. Mesenkymaalisia stroomasoluja ja kasvainsidekudossoluja sisältävien kasvainten välillä esiintyi eroja CD105- ja CD54-pinta-antigeenien määrässä. Kasvainsidekudossolut erosivat pintarakenteiltaan mesenkymaalisista stroomasoluista CD105:n ja CD54:n ilmentämisessä. Sidekudossolut ja kasvainsidekudossolut erosivat toisistaan geenien ilmentämisen tasolla immunologisten, kehityksellisten ja soluväliaineeseen liittyvien geenipolkujen osalta.

see all

Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-1558-7
ISBN Print: 978-952-62-1557-0
Issue: 1414
Subjects:
Copyright information: © University of Oulu, 2017. This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.