Humán daganatsejtek mozgásának mechanikája és szabályozása = Mechanism and regulation of motility in different human tumor types

A rosszindulatú daganatok metasztatikus kaszkádjában elengedhetetlen a daganatok beereződése, valamint a tumorsejtek adhéziós-, mátrixbontó- és migrációs képessége. Korábbi morfológiai vizsgálatainkból kiindulva konfokális- és videomikroszkópia segítségével kimutattuk, hogy a különböző eredetű tumorsejtek motilitási morfológiája hasonló, a különbségek az adhéziók és a citoszkeleton alkotóinak dinamikájából adódhatnak. A fibroszarkóma sejtekkel végzett kétdimenziós vizsgálatok eredményei alapján leírt modell 3D rendszerben is helytálló, ráadásul másfajta tumorsejtek esetében is kimutatható. A migrációs válasz kialakulásában a citoszkeleton elemein kívül a motilitási szignál létrejöttének és lefolyásának is fontos szabályozó szerepe van. Humán melanóma esetében bebizonyítottuk, hogy az epidermális növekedési factor receptora (EGFR) és a hepatocita növekedési faktor receptora (c-Met) is érintett a tumorsejtek in vitro migrációs válaszának kialakulásában, valamint a tirozinkináz doménjeik blokkolása csökkenti a tumorsejtek in vivo metasztatizálási képességét. Angiogenezis-vizsgálatainkban leírtuk, hogy a rekombináns humán erythropoietin (rHuEPO) xenograft modellekben fokozza az endotheliális sejtek proliferációját, amely nagyobb átmérőjű erek kialakulásához vezet, és ezáltal fokozódik a daganatellenes kemo- és radioterápiák hatékonysága. Ezen felül kimutattuk, hogy nem-kissejtes tüdődaganatokban a keringő endotheliális őssejtek (EPC-k) száma korrelál a daganatos progresszióval. | Tumor-induced neoangiogenesis, adhesion, matrix degradation and migration of tumor cells are all important in the metastatic cascade of malignant tumors. Based on our previous morphologic studies about the in vitro migration of human fibrosarcoma cells we determined that the motility behavior of different types of human tumor cells is similar, the differences may be due to the dynamics of adhesions and the cytoskeletal elements. The 2D model described previously using confocal and videomicroscopy is valid in the 3D model system and applicable for all investigated tumor cells (colon carcinoma, melanoma, squamous cell carcinoma) as well. In addition to the cytoskeleton, the motility signals also have a pivotal role in the regulation of cell movement. We have demonstrated that the epidermal growth factor receptor (EGFR) and the hepatocyte growth factor receptor (c-Met) are involved in the motility signals of human melanoma cells, and blocking of their tyrosine kinase domain decreased the in vivo metastatic capacity of the cells. In our angiogenesis work we described that the administration of human recombinant erythropoietin (rHuEPO) provoked an enlarged tumoral vessel diameter caused by increased proliferation of endothelial cells, resulting in a better efficacy of chemo- and radiotherapy. Moreover, we have established a tight correlation between the bone marrow-derived circulating endothelial precursor cells and the progression of non-small cell lung cancer

Konzorcium, fő p.: Rosszindulatú daganatok ereződésének mintázata és molekuláris mechanizmusa = Consortional main: Vascularization patterns of cancer and molecular pathways behind

Vizsgálataink során a májáttétek arteriális ereződésére nyertünk bizonyítékokat és új ereződési formáját írtuk le. Pontosítottuk a daganatos intuszuszceptív érsokszorozódás celluláris mechanizmusát. Kisérletes agyi áttétekben az érinkorporációs folyamat részleteit tártuk fel, míg nyirokcsomó áttétekben a vaszkuláris invázió jelenségét igazoltuk. Bemutattuk, hogy a posztnatális vaszkulogenezishez hasonlóan daganatos betegekben a posztnatális limfatikus vaszkulogenezis is reaktiválódik prekurzorok révén, aminek prognosztikai szerepe lehet. Csontáttétes veserákokban a HIF-jelpálya EGFR-kapcsolt sajátosságait figyeltük meg. Bemutattuk, hogy az in vivo EPO kezelés képes csökkenteni kisérleti daganat HIF-jelpályájának aktivitását. Kimutattuk hogy a HIF-inaktiváló ZnSO4 kezelésnek jelentős progressziófékező hatása van melanoma modellben. Igazoltuk, hogy daganatokban az apelin új angiogén citokin. Adatokat szolgáltattunk arra hogy vastagbélrákok anti-VEGF kezelésének hatásossága a daganat K-RAS státuszától független. Bemutattuk hogy anti-VEGF kezelés EPO-val történő kombinálása hatékonyan csökkenti kisérleti daganat vérellátását. Kimutattuk, hogy VEGFR gátló kezelés hatására kisérleti daganatokban a VEGFR-független intuszuszceptív érsokszorozódás aktiválódik. | We have provided evidences for the arterial blood supply of liver metastases and defined novel vascularization forms. Studies identified details of the cellular mechanism involved in intususceptive angiogenesis of experimental tumors. We have defined details of the vessel incorporation of experimental brain metastases and provided first evidences for the existence of vascular invasion in lymph node metastases. Studies identified for the first time, that similar to postnatal vasculogenesis, lymphatic vasculogenesis is also reactivated by specific precurzors in cancer patients which might have prognostic significance. We have found in bone-metastatic renal cell cancer the further activation of the HIF-pathway associated with EGFR. We provided the first evidence that EPO administration in vivo inhibits activation of the HIF-pathway in experimental tumors. In experimental melanoma model we found that the HIF-inactivating ZnSO4 treatment has significant anti-metastatic effect. For the first time, our studies provided evidence for apelin as cancer angiogen. Clinical studies provided data on the RAS-status independent efficacy of anti-VEGF therapy of colorectal cancer. On the other hand, we have shown that combination of anti-VEGF therapy with EPO administration efficiently decreases perfusion of experimental tumors. Finaly, we have also shown that VEGFR inhibitor therapy of experimental cancer activates the VEGFR-independent intususceptive angiogenesis

Humán daganatsejtek mozgásának mechanikája és szabályozása = Mechanism and regulation of motility in different human tumor types

A rosszindulatú daganatok áttétképzési folyamatában kitüntetett szerepe van a daganatsejtek mozgási képességének. Munkánk során két- és háromdimenziós modellekben konfokális- és videomikroszkópiával vizsgáltuk különböző eredetű humán tumorsejtek migrációjának morfológiai sajátosságait és a motilitási szignál egyes elemeinek szerepét és befolyásolhatóságát. Megállapítottuk, hogy a korábban humán fibroszarkóma sejtvonalon leírt kétdimenziós modellünk az adhéziók és az aktinhálózat elrendeződéséről a sejtmozgás során a 3D vizsgálati rendszerekben is igaz, valamint más tumorsejteken is megfigyelhető, ezáltal általánosabb érvényűnek tekinthető. A tumorsejtek motilitási válaszának megjelenéséhez elengedhetetlen a sejtfelszíni adhéziós molekuláik (integrinek, proteoglikánok), valamint az azokról induló intracelluláris szignálok és a citoszkeletális elemek kapcsolata. Melanómákban kimutattuk, hogy az epidermális növekedési faktor receptora (EGFR), a hepatocita növekedési faktor receptora (c-Met), a Ca2+-csatornák vagy az ektópiásan megjelenő aIIb-béta-3-integrin és a heparinkötő sejtfelszíni molekulák is fontosak a sejtek motilitási szignáljában, amelyek befolyásolása az in vivo metasztatizálási képességükre is kifejezett hatással bír. Eredményeink alátámasztják, hogy a tumorsejtek mozgási képességének jobb megismerése (mind morfológiai, mind szignáltranszdukciós szinten) újfajta terápiás célpontok azonosítására is alkalmas lehet. | Tumor cell motility has a pivotal role in the metastatic cascade. We have investigated the role and the influence of the motogene signal in human melanoma cells and the morphology of different moving human tumor cells in two- and three-dimensional model systems using confocal- and videomicroscopy. We have determined that the 2D model described previously in human fibrosarcoma cell line and based on the dynamics of the actin filaments and the adhesions in movement is valid in 3D model system and applicable for other tumor cells (colon carcinoma, melanoma, squamous cell carcinoma) as well. Based on these data we state that this model is generalized in cell movement. The correlation between cell surface adhesion molecules (integrins, proteoglycans), the signal originated from these receptors and the cytoskeletal elements are crucial for the adequate cell motility. We have determined that the epidermal growth factor receptor (EGFR), hepatocyte growth factor receptor (c-Met), Ca2+-channels, the ectopic aIIb-beta-3 integrin and heparin-binding cell surface molecules as well are involved in the motility signals of human melanoma cells. Moreover, the influence of these molecules affects the in vivo metastatic capacity of these cells. These data support that better knowledge on tumor cell motility (morphology and signal transduction as well) may be appropriate in finding new therapeutic targets

Circulating endothelial cells, bone marrow-derived endothelial progenitor cells and proangiogenic haematopoietic cells in cancer: From biology to therapy

Vascularization, a hallmark of tumorigenesis, is classically thought to occur exclusively through angiogenesis (i.e. endothelial sprouting). However, there is a growing body of evidence that endothelial progenitor cells (EPCs) and proangiogenic hematopoietic cells (HCs) are able to support the vascularization of tumors and may therefore play a synergistic role with angiogenesis. An additional cell type being studied in the field of tumor vascularization is the circulating endothelial cell (CEC), whose presence in elevated numbers reflects vascular injury. Levels of EPCs and CECs are reported to correlate with tumor stage and have been evaluated as biomarkers of the efficacy of anticancer/antiangiogenic treatments. Furthermore, because EPCs and subtypes of proangiogenic HCs are actively participating in capillary growth, these cells are attractive potential vehicles for delivering therapeutic molecules. The current paper provides an update on the biology of CECs, EPCs and proangiogenic HCs, and explores the utility of these cell populations for clinical oncology

Modification of Hemodialysis Membranes for Efficient Circulating Tumor Cell Capture for Cancer Therapy

Background: It is well known that more than 90% of cancer deaths are due to metastases. However, the entire tumorigenesis process is not fully understood, and it is evident that cells spreading from the primary tumor play a key role in initiating the metastatic process. Tumor proliferation and invasion also elevate the concentration of regular and irregular metabolites in the serum, which may alter the normal function of the entire human homeostasis and possibly causes cancer metabolism syndrome, also referred to as cachexia. Methods: We report on the modification of commercially available hemodialysis membranes to selectively capture circulating tumor cells from the blood stream by means of immobilized human anti-EpCAM antibodies on the inner surface of the fibers. All critical steps are described that required in situ addition of the immuno-affinity feature to hemodialyzer cartridges in order to capture EpCAM positive circulating tumor cells, which represents ~80% of cancer cell types. Results: The cell capture efficiency of the suggested technology was demonstrated by spiking HCT116 cancer cells both into buffer solution and whole blood and run through on the modified cartridge. Flow cytometry was used to quantitatively evaluate the cell clearance performance of the approach. Conclusions: The suggested modification has no significant effect on the porous structure of the hemodialysis membranes; it keeps its cytokine removal capability, addressing cachexia simultaneously with CTC removal

Inhibition of EGFR improves antitumor efficacy of vemurafenib in BRAF-mutant human melanoma in preclinical model

Background: Oncogenic activation of the epidermal growth factor receptor (EGFR) signaling pathway occurs in a variety tumour types, albeit in human melanoma the contribution of EGFR is still unclear. Methods: The potential role of EGFR was analyzed in four BRAF-mutant, one NRAS-mutant and one wild-type NRAS-BRAF-carrying human melanoma cell lines. We have tested clinically available reversible tyrosine kinase inhibitors (TKI) gefitinib and erlotinib, irreversible EGFR-TKI pelitinib and a reversible experimental compound (PD153035) on in vitro proliferation, apoptosis, migration as well as in vivo metastatic colonization in a spleen-liver model. Results: The presence of the intracellular domain of EGFR protein and its constitutive activity were demonstrated in all cell lines. We detected significant differences between the efficacies of EGFR-TKIs, irreversible inhibition had the strongest anti-tumour potential. Compared to BRAF-mutant cells, wild-type BRAF associated with relative resistance against gefitinib. In combination with gefitinib, selective mutant BRAF-inhibitor vemurafenib showed additive effect in BRAF-mutant cell lines. Treatment of BRAF-mutant cells with gefinib- or pelitinib attenuated in vitro cell migration and in vivo colonization. Conclusions: Our preclinical data suggest that EGFR is a potential target in the therapy of BRAF-mutant malignant melanoma; however, more benefits could be expected from irreversible EGFR-TKIs and combined treatment settings