Fibroblastic SNAIL1 induces a metastasis-permisive tumor stroma by regulating fibronectin alternative splicing

Abstract

SNAIL1 is a transcription factor with roles in repression of epithelial genes and enhancement of mesenchymal genes. As such, it plays a key role in Epithelial-to-mesenchymal transition and in fibroblast activation into myofibroblast. In this thesis, we characterize a novel role in splicing regulation, focusing on the induction of inclusion of the fibronectin extra domain A. This alternatively spliced domain, expressed in pathological situations such as wound healing and cancer, has various roles in inflammatory response, fibroblast activation and tumor cell migration. We show a correlation between SNAIL1 and EDA inclusion among a breast cancer PDX cohort and samples for 5 solid tumor types in advanced stages. Here, we describe a TGFbeta/SNAIL1 dependent recruitment of the splicing factor SRSF1 to the EDA coding RNA, associated to increased inclusion. We focus on the effects of this increase in EDA inclusion in the context of fibronectin fibers assembled into the extracellular matrix. We use genetically modified fibroblasts, expressing specific isoforms of fibronectin, to derive matrices and demonstrate that, like fibroblastic SNAIL1 expression, the presence of fibronectin EDA is required to organize an aligned and stiffer extracellular matrix. The induced mechanical and topological ECM properties enhance tumor cell oriented individual migration, facilitate coordinated collective movement and induce a more efficient invasion. Depletion of the isoform completely prevents metastasis formation in an orthotopic cancer model. We use specific inhibitors to block EDA signaling reducing fibroblastic activation and leading to a restrictive matrix that limits tumor cell invasion. Therefore, our results demonstrate the role of the fibronectin EDA isoform in the conversion of a restrictive tumor stroma to a permissive one and its molecular control by the transcription factor SNAIL1.

SNAIL1 és un factor de transcripció que regula la repressió de gens epitelials i l’activació de gens mesenquimals. En base a aquests rols, SNAIL1 és clau en la transició Epiteli-mesènquima i en l’activació de fibroblasts. En aquesta tesi, caracteritzem una nova funció com a regulador del “splicing”, centrant-nos especialment en la capacitat de promoure la inclusió del domini extra A (EDA) de la fibronectina. Aquest domini s’expressa en situacions patològiques com la cicatrització de ferides o el càncer i s’ha associat a la resposta inflamatòria, l’activació de fibroblasts i la migració de cèl·lules tumorals. Presentem l’existència d’una correlació entre els nivells de SNAIL1 i la inclusió d’EDA en una cohort de PDXs derivats de càncer de mama i en mostres de pacients de 5 tipus de tumors sòlids en estadis avançats. En aquest treball descrivim el reclutament del factor de “splicing” SRSF1 al RNA codificant per EDA, associat a un augment de la inclusió, de manera dependent de TGFbeta i SNAIL1. El nostre estudi se centra en els efectes associats a aquest augment de la inclusió d’EDA en el context de fibres de fibronectina polimeritzades a la matriu extracel·lular. Usem fibroblasts modificats genèticament, induint l’expressió d’una única isoforma de fibronectina, per generar matrius extracel·lulars i demostrem que la presència de fibronectina EDA es necessària per a l’increment de l’alineament i la rigidesa de les matrius. Les propietats mecàniques i topològiques induïdes per la fibronectina EDA en la matriu extracel·lular augmenten la migració orientada de cèl·lules tumorals individuals, faciliten el moviment coordinat col·lectiu i indueixen una invasió més eficient. L’exclusió

d’aquest domini en un model ortotòpic de càncer de mama porta a la completa eliminació de l’aparició de metàstasis. L’ús d’inhibidors específics per tal de bloquejar la senyalització d’EDA redueix l’activació de fibroblasts i indueix una matriu restrictiva que disminueix la invasió de les cèl·lules tumorals. Per tant, els nostres resultats demostren que el factor de transcripció SNAIL1 promou la inclusió de EDA en l’ARNm de fibronectina i el paper d’aquesta isoforma en la conversió de l’estroma tumoral de restrictiu a permissiu.