T-type calcium channels drive migration/invasion in BRAFV600E melanoma cells through Snail1

Melanoma is a malignant tumor derived from melanocytes. Once disseminated, it is usually highly resistant to chemotherapy and is associated with poor prognosis. We have recently reported that T-type calcium channels (TTCCs) are overexpressed in melanoma cells and play an important role in melanoma progression. Importantly, TTCC pharmacological blockers reduce proliferation and deregulate autophagy leading to apoptosis. Here, we analyze the role of autophagy during migration/invasion of melanoma cells. TTCC Cav3.1 and LC3-II proteins are highly expressed in BRAFV600E compared with NRAS mutant melanomas, both in cell lines and biopsies. Chloroquine, pharmacological blockade, or gene silencing of TTCCs inhibit the autophagic flux and impair the migration and invasion capabilities, specifically in BRAFV600E melanoma cells. Snail1 plays an important role in motility and invasion of melanoma cells. We show that Snail1 is strongly expressed in BRAFV600E melanoma cells and patient biopsies, and its expression decreases when autophagy is blocked. These results demonstrate a role of Snail1 during BRAFV600E melanoma progression and strongly suggest that targeting macroautophagy and, particularly TTCCs, might be a good therapeutic strategy to inhibit metastasis of the most common melanoma type (BRAFV600E)

Carcinomes de queratinòcits: aspectes epidemiològics a Catalunya i caracterització proteica del seu fluid intersticial tumoral

Introducció: Els carcinomes de queratinòcits (CQ) són la neoplàsia maligna més freqüent a nivell mundial en poblacions caucàsiques. En conjunt, suposen un enorme problema de salut, tant en termes de morbiditat com de despesa sanitària. En les darreres dècades, la seva incidència ha augmentat de manera significativa. A més a mes, pel que fa al carcinoma basocel·lular (CBC), han augmentat dramàticament els casos entre la gent jove, sobretot dones. Els CQ tenen, en general, un bon pronòstic. Malgrat això, el CBC pot créixer localment destruint els teixits circumdants i causant importants seqüeles funcionals i estètiques, i el carcinoma escatós (CEC) és moderadament invasiu i es pot associar a un risc substancial de recurrències locals, metàstasis i mort (1.5-4 %). La fisiopatologia dels CQ és dependent de l’alteració de diverses vies de transducció de senyals i de control de la proliferació. Un dels efectes d’aquestes alteracions és la secreció de noves proteïnes a l’espai extracel·lular, que caracteritzaran el microambient tumoral. Les proteïnes i metabòlits senyalitzadors presents en el fluid intersticial que envolta el tumor (TIF) han estat estudiats en alguns tipus tumorals, però no hi ha res descrit pel que fa als CQ. Objectius: Aquesta tesi té dos objectius principals: 1) Estudi epidemiològic i de factors de risc del CBC a Catalunya (Capítol I), i 2) Caracteritzar el perfil proteòmic del TIF en els CQ i les implicacions en la seva fisiopatologia (Capítols II i III). Resultats i conclusions: En l’estudi epidemiològic hem observat que entre els < 60 anys el CBC ja és un tumor que té una incidència major en dones que en homes. Els factors de risc independents pel CBC en gent jove són el fototipus cutani, la història familiar de CQ, i la presència de ≥ 4 cremades a la infància. A més a més, la presència de repetides cremades a la infància és superior entre els casos de CBC en gent jove localitzats en zones cobertes que entre els localitzats en zones fotoexposades. De tots els factors de risc, entre la població general, l’ús de cabines de bronzejat és l’únic que és més freqüent entre les dones que entre els homes; per tant, la popularització del seu ús podria ser la causa de la tendència a la predominança femenina del CBC. En la segona part de la tesi, primer s’ha posat a punt el mètode d’aïllament de TIF. La centrifugació a 10 000 g permet obtenir una quantitat superior de proteïnes extracel·lulars, major sensibilitat i un maneig més ràpid i fàcil de les mostres, sense implicar un augment de la lisi cel·lular respecte als altres mètodes. Per aquests motius, la proposem com a mètode d’elecció en les mostres de tumors cutanis. L’anàlisi proteòmica mostra que el CBC, el CEC i la pell sana tenen cadascun un perfil específic de proteïnes secretades al seu TIF i suggereix l’existència d’una diferent resposta immunològica de l’organisme en front al CBC i al CEC. Hem determinat que la secreció de les proteïnes PNP, FABP5, SFN i LAD1 és un perfil propi del CEC, i que estan relacionades amb l’agressivitat tumoral i podrien ser dianes terapèutiques per al seu tractament. A més a més, el patró d’expressió de FABP5 permet distingir les zones diferenciades de les invasives en el CEC. També existeix una diferent localització cel·lular de l’SFN i la LAD1 en la pell sana vs. CEC, que podria estar relacionada amb el desenvolupament tumoral. Finalment, la secreció de cornulina és un marcador de CBC i tendeix a associar-se amb els subtipus més agressius.Introducción: Los carcinomas de queratinocitos (CQ) son la neoplasia maligna más frecuente a nivel mundial en poblaciones caucásicas. En conjunto, suponen un enorme problema de salud, tanto en términos de morbilidad como de gasto sanitario. En las últimas décadas, su incidencia ha aumentado de manera significativa. Además, en el carcinoma basocelular (CBC), han aumentado dramáticamente los casos entre la gente joven, sobre todo mujeres. Los CQ tienen, en general, un buen pronóstico. A pesar de ello, el CBC puede crecer localmente destruyendo los tejidos circundantes y causar importantes secuelas funcionales y estéticas, y el carcinoma escamoso (CEC) es moderadamente invasivo y se puede asociar a un riesgo sustancial de recurrencias locales, metástasis y muerte (1.5-4 %). La fisiopatología de los CQ es dependiente de la alteración de varias vías de transducción de señales y de control de la proliferación. Uno de los efectos de estas alteraciones es la secreción de nuevas proteínas en el espacio extracelular, que caracterizarán el microambiente tumoral. Las proteínas y metabolitos señalizadores presentes en el fluido intersticial que rodea el tumor (TIF) han sido estudiados en algunos tipos tumorales, pero no hay nada descrito en cuanto a CQ. Objetivos: Esta tesis tiene dos objetivos principales: 1) Estudio epidemiológico y de factores de riesgo del CBC en Cataluña (Capítulo I), y 2) Caracterizar el perfil proteómico del TIF en los CQ y las implicaciones en su fisiopatología (Capítulos II y III). Resultados y conclusiones: En el estudio epidemiológico se ha observado que entre los < 60 años el CBC ya es un tumor que tiene una incidencia mayor en mujeres que en hombres. Los factores de riesgo independientes para el CBC en gente joven son el fototipo cutáneo, la historia familiar de CQ, y la presencia de ≥ 4 quemaduras en la infancia. Además, la presencia de repetidas quemaduras en la infancia es superior entre los casos de CBC en gente joven localizados en zonas cubiertas que entre los localizados en zonas fotoexpuestas. De todos los factores de riesgo, en la población general, el uso de cabinas de bronceado es el único que es más frecuente entre las mujeres que entre los hombres; por lo tanto, la popularización de su uso podría ser la causa de la tendencia a la predominancia femenina del CBC. En la segunda parte de la tesis, primero se ha puesto a punto el método de aislamiento de TIF. La centrifugación a 10 000 g permite obtener una cantidad superior de proteínas extracelulares, mayor sensibilidad y un manejo más rápido y fácil de las muestras, sin implicar un aumento de la lisis celular respecto a los otros métodos. Por estos motivos, la proponemos como método de elección en las muestras de tumores cutáneos. El análisis proteómico muestra que el CBC, el CEC y la piel sana tienen cada uno un perfil específico de proteínas secretadas en su TIF y sugiere la existencia de una diferente respuesta inmunológica del organismo frente al CBC y al CEC. Hemos determinado que la secreción de las proteínas PNP, FABP5, SFN y LAD1 es un perfil propio del CEC, y que están relacionadas con la agresividad tumoral y podrían ser dianas terapéuticas para su tratamiento. Además, el patrón de expresión de FABP5 permite distinguir las zonas diferenciadas de las invasivas en el CEC. También existe una diferente localización celular de la SFN y la LAD1 en la piel sana vs. CEC, que podría estar relacionada con el desarrollo tumoral. Finalmente, la secreción de cornulina es un marcador de CBC y muestra tendencia a asociarse con los subtipos más agresivos.Introduction: Keratinocyte carcinomas (KC) are the most frequent malignancy in Caucasian populations worldwide. Altogether, they entail a huge health problem, both in terms of morbidity and health costs. In recent decades, their incidence has increased significantly. Moreover, basal cell carcinoma (BCC) cases have increased dramatically among young people, especially women. KC generally have a good prognosis. Despite this, BCC can grow locally, destroying surrounding tissues and causing important functional and aesthetic sequelae; and squamous cell carcinoma (SCC) is moderately invasive and can be associated with a substantial risk of local recurrences, metastasis, and death (1.5- 4 %). The physiopathology of KC depends on the alteration of several signal transduction pathways and proliferation control. One effect of these alterations is the secretion of new proteins in the extracellular space, which will characterize the tumor microenvironment. The signaling proteins and metabolites present in the interstitial fluid surrounding the tumor (TIF) have been studied in some tumor types, but nothing has been described in terms of KC. Objectives: This thesis has two main objectives: 1) Epidemiological and risk factors study of BCC in Catalonia (Chapter I), and 2) Characterization of the proteomic profile of TIF in KC and the implications in their physiopathology (Chapters II and III). Results and conclusions: In the epidemiological study, it has been revealed that, among those <60 years, BCC is already a tumor that has a higher incidence in women than in men. Independent risk factors for BCC in young people are skin phototype, family history of KC, and the presence of ≥ 4 sunburns in childhood. In addition, the presence of repeated sunburns in childhood is higher among BCC cases in young people in covered areas than among those in photo-exposed areas. Of all the risk factors, among the general population, the use of tanning beds is the only one that is more common among women than among men; therefore, the popularization of their use could be the crucial factor for the trend towards the female predominance of BCC. In the second part of the thesis, the TIF isolation method has been first developed. Centrifugation at 10 000 g allows obtaining a higher amount of extracellular proteins, greater sensitivity, and faster and easier handling of the samples, without increasing cell lysis when compared to other methods. For these reasons, we propose it as the method of choice in samples of skin tumors. The proteomic analysis shows that BCC, SCC, and healthy skin each have a specific profile of secreted proteins in their TIF, and suggests the existence of a different immune response of the organism against BCC and SCC. We have determined that the secretion of PNP, FABP5, SFN, and LAD1 proteins is a specific SCC profile, and that they are related to tumor aggressiveness and could be therapeutic targets for its treatment. Furthermore, the expression pattern of FABP5 makes it possible to distinguish differentiated from invasive areas in SCC. There is also a different cellular location of SFN and LAD1 expression in healthy skin vs. SCC, which could be related to tumor development. Finally, cornulin secretion is a BCC marker and tends to associate with the most aggressive subtypes

Biomarkers Found in the Tumor Interstitial Fluid may Help Explain the Differential Behavior Among Keratinocyte Carcinomas

Altres ajuts: This work was funded by the Spanish Ministry of Innovation and Science MICINN (PID2019-104859GB-I00) and by Generalitat de Catalunya (2017-SGR-569). This work was supported by IRBLleida Biobank (B.0000682) and PLATAFORMA BIOBANCOS PT20/0021. "The proteomics analyses were performed in the IJC Proteomics Unit. The IJC Proteomics Unit is part of the Spanish Platform of Molecular and Bioinformatics Resources (ProteoRed), Instituto de Salud Carlos III (PT13/0001)." For detailed "Experimental procedures" for publication, please, contact the Proteomics Unit. Special thanks to Eddie Chalecki lluMme. M. R.-S. is the recipient of a TALENT grant from Lleida Institute for Biomedical Research-Dr Pifarré Foundation supported by Diputació de Lleida. M. G.-V. (FPU17/00229) was supported by a predoctoral fellowship from Ministerio de Educación, Cultura y Deportes.Basal cell carcinomas (BCCs) and cutaneous squamous cell carcinomas (SCCs) are the most frequent types of cancer, and both originate from the keratinocyte transformation, giving rise to the group of tumors called keratinocyte carcinomas (KCs). The invasive behavior is different in each group of KC and may be influenced by their tumor microenvironment. The principal aim of the study is to characterize the protein profile of the tumor interstitial fluid (TIF) of KC to evaluate changes in the microenvironment that could be associated with their different invasive and metastatic capabilities. We obtained TIF from 27 skin biopsies and conducted a label-free quantitative proteomic analysis comparing seven BCCs, 16 SCCs, and four normal skins. A total of 2945 proteins were identified, 511 of them quantified in more than half of the samples of each tumoral type. The proteomic analysis revealed differentially expressed TIF proteins that could explain the different metastatic behavior in both KCs. In detail, the SCC samples disclosed an enrichment of proteins related to cytoskeleton, such as Stratafin and Ladinin-1. Previous studies found their upregulation positively correlated with tumor progression. Furthermore, the TIF of SCC samples was enriched with the cytokines S100A8/S100A9. These cytokines influence the metastatic output in other tumors through the activation of NF-kB signaling. According to this, we observed a significant increase in nuclear NF-kB subunit p65 in SCCs but not in BCCs. In addition, the TIF of both tumors was enriched with proteins involved in the immune response, highlighting the relevance of this process in the composition of the tumor environment. Thus, the comparison of the TIF composition of both KCs provides the discovery of a new set of differential biomarkers. Among them, secreted cytokines such as S100A9 may help explain the higher aggressiveness of SCCs, while Cornulin is a specific biomarker for BCCs. Finally, the proteomic landscape of TIF provides key information on tumor growth and metastasis, which can contribute to the identification of clinically applicable biomarkers that may be used in the diagnosis of KC, as well as therapeutic targets