On the Identification of Features of Aggressive Breast Cancer Development

Abstract

Innføring av nasjonale mammografiprogrammer har ført til en økning av antall brystkrefttilfeller; først og fremst ikke-invasive tumorer. Vi vet at få av disse svulstene vil bli mestastatiske og dødelige, men vi mangler i dag diagnostiske metoder for å gi en sikker prediksjon av sykdomsforløp. I mangel av fullgod diagnostikk må alle ny-diagnostiserte kreftpasienter følge et behandlingsforløp som er innrettet for å bremse kreftutvikling hos de som har aggressive svulster. Kreftbehandling medfører ofte ikke bare bivirkninger under selve behandlingen, men også varige senskader i lang tid etter avsluttet behandling. For å velge riktig behandling er det nødvendig å klassifisere brystkreftpasienter mer presis. I løpet av de siste tiårene har nye teknologiske fremskritt, inkludert «high-throughput» DNA og RNA-sekvensering, avdekket den enorme kompleksiteten i humane kreftformer. Heterogenitet eksisterer ikke bare mellom pasienter med samme svulsttype, men også mellom kreftcellene i en og samme svulst. Videre er kreftceller avhengige av immunceller, fibroblastiske celler og angiogene celler for å overleve og danne metastaser. For å få et grunnlag for bedre diagnostikk og behandling må vi bruke dyremodeller for å lære mer om de komplekse mekanismene som kontrollerer tumorprogresjon og metastase. I denne studien ble 4T1 brystkreftmodellen brukt. Denne metastase-modellen består av totalt fem cellelinjer som alle kommer fra den samme spontane BALB/c brysttumoren. Alle disse fem cellelinjene danner primærtumorer etter injeksjon i brystvevet til immunokompetente BALB/c mus, men de har svært ulik evne til å metastasere. I dette arbeidet fokuserte vi på den godartet cellelinjen 67NR og den aggressive cellelinjen 66cl4. Transkriptomanalyse av RNA isolert fra celler dyrket i kultur og fra primærtumorer dannet av 67NR og 66cl4 ble brukt til å studere flere aspekter av tumorprogresjon og metastase. For å validere den kliniske relevansen av funnene, ble en rekke nettbaserte verktøy brukt. Målet var å finne forskjeller mellom ikke-metastatiske og metastatiske kreftceller for å identifisere biomarkører til bedre klassifisering av brystkreftpasienter og gi et grunnlag for nye angrepspunkt for fremtidig målrettet terapi. I første del av arbeidet fokuserte vi på aktivering av signalveier inne i de aggressive kreftcellene. Analyser av aktiviteten til alle gener foreslo at transkripsjonsfaktoren NF-E2-related factor 2 (NRF2) er indusert i de aggressive kreftcellene. Ved å hemme NRF2 uttrykket fant vi at dette gav redusert primær- og sekundærtumorvekst. Konsistent med at NRF2 også kan være viktig i pasienter, fant vi en signatur av NRF2 kontrollerte transkripter der økt nivå av disse i tumorbiopsier korrelerer med dårlig prognose. I den andre delen av arbeidet fokuserte vi på transkripter som er økt i de aggressive i forhold til de benigne kreftcellene som koder for utskilte proteiner. Denne analysen viste at de aggressive 66cl4 cellene lager mer av BMP-antagonisten Grem1, som også korrelerer med redusert «relapse-free survival» i brystkreftpasienter. Svært interessant er at pasienter som har både høy mRNA nivå av GREM1 og BMP-ligandene har en enda dårligere prognose. I det tredje arbeidet fokuserte vi særlig på transkripter som ikke finnes i kreftcellene men som er til stede i RNA isolert fra tumoren og som er kjente markører for ulike immunceller. Denne analysen og analyser av enkeltceller fra dissosierte tumorer viste også at det er en ulik immuncellesammensetning i benigne og maligne tumorer. Den tydeligste forskjellen ble funnet for antallet nøytrofil-lignende celler som var tydelig økt i de aggressive tumorene. Med basis i transkriptom-analysen kunne vi påvise at nøytrofile migrerer mot de aggressive cellene fordi disse kreftcellene skiller ut kjemokinet CXCL3. Nyere studier har vist at slike nøytrofil-lignende celler kan utløse lokal immunsuppresjon. Om dette er en viktig mekanisme som også har diagnostisk- eller prognostisk verdi må det utvikles ny teknologi for å påvise slike forskjeller siden det er dårlig korrelasjon mellom transkript- og protein-nivå, særlig for tumor assosierte nøytrofil-lignende celler.