Impact of inflammation on melanoma development and aggressiveness
- Autores: Elena Gómez Abenza
- Directores de la Tesis: Chiara Gabellini (dir. tes.), Victoriano Francisco Mulero Méndez (dir. tes.), María L. Cayuela Fuentes (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Murcia ( España ) en 2020
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 179
- Títulos paralelos:
- Impacto de la inflamación en el desarrollo y agresividad del melanoma)
- Tribunal Calificador de la Tesis: José Neptuno Rodríguez López (presid.), Purificación Muñoz Moruno (secret.), Marina Mione (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Molecular y Biotecnología por la Universidad de Murcia
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: DIGITUM
- Resumen
- español
El melanoma cutáneo (SKCM) es originado a partir de los melanocitos, células productoras de pigmento derivadas de la cresta neural ubicadas en la epidermis, cuya función principal es proteger a los queratinocitos del daño del ADN inducido por los rayos UV. La transformación maligna de los melanocitos genera esta forma mortal de cáncer de piel con una etiología multigénica compleja y difícil de tratar una vez que ha hecho metástasis. Por esa razón, SKCM es la forma más letal de cáncer de piel.
La relación entre la inflamación y el cáncer aún se considera ambigua. La inflamación crónica puede ejercer efectos protumorales pero, por otro lado, la diseminación de las células tumorales puede ser contrarrestada por células inmunitarias. También se sabe que la inmunosupresión aumenta el riesgo de producir cáncer.
El pez cebra, Danio rerio, se ha convertido en un nuevo organismo para modelar el cáncer gracias a la conservación de varias vías moleculares y celulares involucradas en la tumorigénesis. Los embriones de pez cebra son de pequeño tamaño, tienen desarrollo externo y son transparentes lo que permite el seguimiento de melanocitos durante todas sus etapas de desarrollo. Los procesos tempranos de la transformación de melanocitos y los métodos para su detección son importantes para la erradicación de la enfermedad.
En esta tesis se abordó como afectan las alteraciones genéticas en SPINT1 y TNFA / TNFR2 entre la inflamación y SKCM así como en su pronóstico. También se estudió la relevancia de la inflamación producida por Spint1a y Tnfr2 en la transformación oncogénica temprana y el papel desempeñado por Spint1a en la progresión y agresividad de SKCM.
Para ello se hizo un análisis in silico de la ocurrencia y relevancia de las alteraciones genéticas en TNFA, TNFR y SPINT1 de la base de datos de TGCA que mostró que las alteraciones genéticas en los genes TNFA y TNFR2 ocurrieron en 5 y 6% de los pacientes con melanoma, respectivamente, estando asociadas con mal pronóstico. En el caso de SPINT1, existía alta prevalencia de alteraciones genéticas en pacientes con SKCM (10%) correlacionando con un microambiente inmunitario tumoral alterado y baja supervivencia del paciente.
Los experimentos funcionales en pez cebra inactivando TNFR1 y TNFR2, y sobreexpresando TNFR2 en melanocitos transformados mostraron que la inflamación, a través del eje de señalización TNFA / TNFR2, acelera la aparición del melanoma, mejora la transformación oncogénica y la progresión tumoral. Esto señaló a TNFR2 y su señalización como responsable del aumento de la proliferación de células transformadas. También, se evaluó el impacto de la inflamación en la proliferación del melanoma in vivo usando un modelo espontáneo de melanoma en pez cebra que expresa el oncogén humano HRASG12V a través del promotor específico de melanocitos kita. Además, la relevancia de la inflamación crónica de la piel en la transformación temprana, la progresión e invasión metastásica de SKCM fue estudiada usando un modelo de pez cebra deficiente en Spint1a. SPINT1 es un inhibidor de la serin-proteasa transmembrana de tipo II involucrado en el desarrollo de varios tipos de cáncer. La línea de pez cebra deficiente en Spint1a usada presentaba inflamación crónica en la piel y áreas de hiperproliferación epidérmica. Los resultados revelaron que la deficiencia de Spint1a facilita la transformación oncogénica, regula la comunicación del microambiente inmune del tumor, acelera la aparición de SKCM y promueve la invasión metastásica.
Estos resultados indican que la inflamación promueve la agresividad de las células tumorales, identificando un papel clave de la señalización de TNFA / TNFR2 y SPINT1 entre las células oncogénicamente transformadas y el microambiente tumoral, apuntando a TNFA / TNFR2 y SPINT1 como nuevos objetivos terapéuticos para SKCM.
- English
Skin cutaneous melanoma (SKCM) originates from melanocytes, neural-crest derived pigment-producing cells located in the epidermis, where their major function is to protect keratinocytes from UV-induced DNA damage. The malignant transformation of melanocytes generates this fatal form of skin cancer with a complex multigenic etiology that becomes extremely difficult to treat once it has metastasized. For that reason, SKCM is the most lethal form of skin cancer and while incidence rates are declining for most cancers, they have been steadily rising for SKCM.
The relationship between inflammation process and cancer is yet considered ambiguous. Indeed, inflammation, especially chronic inflammation, may exert protumorigenic effects but, on the other hand, tumor cells spreading may be counteracted by inflammatory cells. Besides, immunosuppression is known to increase the cancer risk.
The zebrafish, Danio rerio, has emerged as a new experimental organism to model cancer, thanks to the conservation of several molecular and cellular pathways involved in tumorigenesis. Also, it offers other important advantages as a tumor model organism. Zebrafish embryos are characterized by small size, external development and transparency that allow melanocyte tracking during all their developmental stages. The early developmental processes of melanocyte transformation and the methods for their early detection are important for disease eradication.
In this thesis, the relevance of SPINT1 and TNFA/TNFR2 genetic alterations in the cross talk between inflammation and SKCM and in the SKCM prognosis was addressed. Furthermore, the relevance of the inflammation driven by Spint1a and Tnfr2 in early oncogenic transformation and the role played by Spint1a driven inflammation in SKCM progression and aggressiveness was also studied.
To address those objectives, an in silico analysis of the occurrence and relevance of TNFA, TNFR, and SPINT1 genetic alterations of the SKCM TGCA cohort was analyzed. It was evidenced that genetic alterations in TNFA and TNFR2 genes occurred in 5 and 6 % of melanoma patients, respectively, and are associated with bad prognosis. In the SPINT1 case, we found a high prevalence of genetic alterations in SKCM patients (10%) and their association with altered tumor immune microenvironment with a concomitant poor patient survival.
Functional experiments in zebrafish using morpholino gene-mediated inactivation of TNFR1 and TNFR2, and TNFR2 overexpression in transformed melanocytes using the Gal4-UAS system showed that, inflammation through the TNFA/TNFR2 signaling axis accelerates the onset of melanoma, enhancing oncogenic transformation and melanoma progression, pointing TNFR2 signaling in stromal cells as responsible of transformed cells proliferation increase. In addition, the impact of inflammation in promoting melanoma cells proliferation in vivo was evaluated by using a spontaneous model of melanoma in zebrafish expressing the oncogenic human HRASG12V driven by the melanocyte cell-specific promoter kita. Furthermore, the relevance of chronic skin inflammation in early transformation, progression and metastatic invasion of SKCM was studied using the Spint1a-deficient zebrafish model. SPINT1 is a type II transmembrane serine protease inhibitor that has been shown to be involved in the development of several types of cancer, such as squamous cell carcinoma and colorectal cancer. In addition, the Spinta-deficient zebrafish line exhibited chronic skin inflammation and areas of epidermal hyperproliferation due to the overactivation of Matriptase1, a major target of Spint1.The results reveal that Spint1a deficiency facilitates oncogenic transformation, regulates the tumor immune microenvironment crosstalk, accelerates the onset of SKCM and promotes metastatic invasion. Notably, Spint1a deficiency is required at both cell autonomous and non-autonomous levels to enhance SKCM invasiveness.
These results reveal that inflammation may promote tumor cell aggresiveness, identifying a key role of TNFA/TNFR2 and SPINT1 signaling in the cross-talk between oncogenically transformed cells and the tumor microenvironment, and point to TNFA/TNFR2 and SPINT1 as novel therapeutic targets for SKCM.
- español
