Application of Matrigel for the analyses of social behaviour of drug-resistant prostate cancer DU145 cells

Abstract

Rak prostaty jest jednym z najczęściej diagnozowanych nowotworów u mężczyzn. Jego rozwój jest wieloetapowy, a leczenie dostosowuje się do stadium nowotworu. Gdy zawodzą terapie pierwszego rzutu i dochodzi do rozwoju nowotworu prostaty opornego na kastrację (CRPC) włącza się leczenie chemioterapeutykami, m.in. docetakselem. Jednakże wraz z postępem choroby, następuje stopniowa dywersyfikacja fenotypowa komórek budujących nowotwór, a wśród tej populacji można znaleźć komórki, które nabyły oporność na leki. Wpływ na progresję nowotworu ma także jego mikrośrodowisko, dlatego w badaniach nad nowotworami ważne jest stworzenie warunków imitujących te naturalne dla komórek nowotworowych. W pracy dokonano analizy wpływu Matrigel’u, będącego mieszaniną białek macierzy zewnątrzkomórkowej, na parametry ruchu komórek raka prostaty (linia DU145), ich proliferację, architekturę cytoszkieletu komórkowego, w relacji do ich lekooporności. Zaobserwowano, że parametry te są zależne od właściwości fizyko-chemicznych podłoża. Na warstwie Matrigel’u obserwowano ukierunkowanie ruchów komórek, które prowadziło do tworzenia agregatów. Na podłożu plastikowym nie zaobserwowano takiego zachowania. Dodatkowo obserwowano wzrost aktywności migracyjnej komórek hodowanych na podłożu pokrytym Matrigel’em, w stosunku do podłoża plastikowego, której towarzyszyły rearanżacje cytoszkieletu. Lekooporne warianty komórek DU145 wolniej tworzyły struktury wielokomórkowe, a ich fenotyp i parametry ruchu różniły się w zależności od stopnia lekooporności. Wyniki uzyskane w pracy, sugerują, że Matrigel znacząco wpływa na zachowanie komórek, indukując w nich socjalne zachowania i migrację kolektywną, co sprawia, że wykorzystany model badawczy może być doskonałym do badania wczesnych etapów morfogenezy nowotworów.Prostate cancer is one of the most commonly diagnosed cancers among men. Its progression is multistage process, which enforces the adaptation of treatment regimens to the stage of the cancer. Chemotherapeutic pressure and progression of the cancer results in developement of castration–resistant prostate cancer (CRPC), which is related to phenotypic diversification of cancer cells populations. The influence of microenvironment on this process can only be studied with experimental approaches that satisfactorily imitate the in vivo situation. In the present study, the effect of Matrigel (a mixture of extracellular proteins) on the social behaviour of prostate cancer DU145 cells was studied. The obtained data suggest that the behaviour of DU145 cells is related to physical and chemical properties of the substratum. Directional migration of prostate cancer cells on Matrigel led to formation of multicellular aggregates. On the other hand, no such phenomena were seen on plastic substrata. The motility of cells was higher on Matrigel, and this effect was correlated with cytoskeletal rearrangements. Drug resistance of the cells was correlated with the retardation of the formation of multicellular structures, with differences in cells phenotype and migration parameters. These data suggest that Matrigel exerts a significant impact on cells behaviour, inducing their social behaviour and collective migration, which makes this model suitable for the studies on early stages of tumor morphogenesis