Novel markers and targets of collective tumor cell invasion before and after anti-angiogenic therapies

Abstract

Local invasion is a key cell-biological event in the metastatic cascade. In response to a changing microenvironment, cancer cells may act using two main strategies of invasion: single cell invasion and collective invasion. Determining how tumor cells initiate and sustain local invasive behavior might help to improve patient diagnosis and lead to the development of new intervention modalities. Therefore, the aim of this thesis is to elucidate which molecular mechanisms are involved in PanNETs invasion before and after anti-angiogenic therapies.

Results from our group have demonstrated an irreversible increase in the incidence of invasive tumors during anti-angiogenic treatment in the RIP1-Tag2 mouse model. The RIP1-Tag2 mouse model is a valuable prototype of stepwise progression of tumorigenesis, and for this reason represents an appropriate choice for studying invasion in PanNETs. In addition, three dimensional models were developed with the aim of verifying the collective cell invasion process in βTC4 spheroids from RIP1-Tag2 tumors.

First, the morphology of RIP1-Tag2 tumors was described as collective tumor cell invasion, both before and after anti-angiogenic treatment. In detail, CLDN4 expression was associated with a high invasion capacity, reflected in the barrier function stability and adhesion union between cells. Cells and spheroid βTC4 models, in turn, demonstrated the functional implication of CLDN1 in the invasion of cancer cells. Finally, in clinical samples of PanNETs patients, CLDN1 was directly associated with tumor progression.

In summary, we identified a new link between barrier claudins, specifically 1 and 4, and the collective cell invasion process. In the future, through further validations, these markers could be used as tumor progression biomarkers for PanNETs tumors, as well as potential targets to intervene in collective invasion.

La invasión local es un evento biológico celular clave en la cascada metastásica. En respuesta al microambiente tumoral, las células pueden actuar utilizando dos estrategias principales de invasión: la invasión de células individuales y la invasión colectiva. Determinar cómo las células tumorales inician y mantienen el comportamiento invasivo local podría contribuir en la mejora del diagnóstico del paciente y conducir al desarrollo de nuevas modalidades de intervención. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es determinar cuáles son los mecanismos moleculares involucrados en la invasión de PanNETs antes y después de las terapias anti angiogénicas.

Resultados previos de nuestro grupo demostraron un aumento irreversible en la incidencia de tumores invasivos durante el tratamiento anti angiogénico en RIP1-Tag2. Los ratones transgénicos RIP1-Tag2 son un prototipo detallado de la progresión gradual en la tumorigénesis, por ello representan un modelo animal ideal para estudiar el proceso de invasión in vivo. Además, se desarrollaron modelos tridimensionales buscando verificar el proceso de invasión colectiva en esferoides βTC4 derivados de tumores RIP1-Tag2.

En primer lugar, la morfología de los tumores RIP1-Tag2 se ha descrito como colectiva tanto antes y como después de la inhibición farmacológica de la angiogénesis. En detalle, la expresión de CLDN4 ha sido asociada a la capacidad de invasión colectiva, reflejada en la estabilidad de la función barrera y la integridad de la adhesión entre las células. Las células y esferoides βTC4, por su parte han demostrado la implicación funcional de CLDN1 en la invasión de células cancerosas. Finalmente, una asociación directa entre la expresión de CLDN1 y la progresión tumoral ha sido observada en las muestras clínicas de pacientes PanNETs.

En resumen, hemos descrito una nueva conexión entre las claudinas de barrera, especialmente las CLDN1/4 y el movimiento colectivo de invasión tumoral. En el futuro, a través de validaciones adicionales, estos marcadores podrían ser aplicados como biomarcadores de progresión tumoral de PanNETs, así como potenciales dianas para la modulación de la invasión colectiva.