Titelaufnahme

Titel
Veränderungen an der epithelialen Zellplastizität von malignen Hepatozyten durch Tumorexosomen
Weitere Titel
Changes in the epithelial cell plasticity of malignant hepatocytes by tumor exosomes
VerfasserNovacek, Romana
Betreuer / BetreuerinMikulits, Wolfgang ; Jäger, Silke
Erschienen2017
Datum der AbgabeJuni 2017
SpracheEnglisch
DokumenttypBachelorarbeit
Schlagwörter (DE)Exosome / Epithelial-mesenchymale Transition (EMT) / Exosome Isolation
Schlagwörter (EN)Exosomes / Epithelial to mesenchymal transition (EMT) / Exosome isolation
Zugriffsbeschränkung
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Exosomen sind eine Subpopulation von extrazellulären Vesikeln, die durch den Transport von Proteinen und Nukleinsäuren eine wichtige Rolle in der Metastasierung einnehmen. Exosomen werden von fast allen Zelltypen freigesetzt, jedoch im verstärkten Maße von Krebszellen produziert. Sie können mit benachbarten Zellen fusionieren oder mittels sys-temischen Transport zu entfernten Orten gelangen, wo sie und deren Ladung eine hori-zontale Übertragung von Informationen in bestimmten Empfängerzellen vermitteln kön-nen. Die fortschreitende Tumorentwicklung ist durch die Bildung von Metastasen in dista-len Organen gekennzeichnet und erfordert den Durchbruch des Primärtumors durch die Basalmembran und die weitere Verbreitung von Tumorzellen durch die systemische Zir-kulation. Eine wesentliche Eigenschaft dieses Prozesses ist, dass Karzinomzellen durch die epithelial-mesenchymalen Transition (EMT) invasive Eigenschaften erwerben. Verän-derungen der Epithelzellplastizität durch EMT zeichnen sich durch eine reduzierte Zell-Zell Interaktion durch transkriptionelle Suppression des epithelialen Adhäsionsmoleküls E-Cadherin und die damit einhergehende Hochregulation der EMT-Transkriptionsfaktoren Snail, Snail2, Zeb1, Zeb2 und Twist aus. Eine erweiterte Definition der epithelialen Plastizi-tät umfasst die partielle EMT, die mit dem Auftreten von intermediären hybriden epithelia-len und mesenchymalen Phänotypen spezifiziert ist.

In der vorliegenden Studie wurde die Auswirkung von Exosomen, die von EMT-transformierten Hepatozyten freigesetzt wurden, auf epitheliale Hepatokarzinomzellen hinsichtlich der Induktion von EMT untersucht. Dafür wurde ein Protokoll zur Isolierung von Exosomen aus Zellkulturen etabliert, die in weiteren Schritten mittels qualitativen so-wie quantitativen Methoden analysiert wurden. Die Änderungen des epithelialen Phäno-typs wurden im Besonderen durch den Nachweis des epithelialen Markers E-Cadherin und des EMT-assoziierten Transkriptionsfaktors Snail beobachtet.

Zusammenfassend wurden mehrere Exosomen-Isolationen aus einer unterschiedlichen Anzahl von Zellen durchgeführt und für drei verschiedene Experimente verwendet, um Veränderungen in der epithelialen Plastizität zu untersuchen. Wir konnten beobachten, dass Exosomen, die von EMT-transformierten Hepatokarzinomzellen gewonnen wurden, eine verminderte Expression von E-Cadherin induzieren. Allerdings zeigen alle Ergebnisse dieser Arbeit keine erhöhte Expression des Transkriptionsfaktors Snail, der als Repressor von E-Cadherin bekannt ist. Eines der drei durchgeführten Experimente zeigte, im Ge-gensatz zu den anderen Experimenten, keine Veränderung im Sinn eines EMT-ähnlichen Zustands. Unsere Ergebnisse weisen damit darauf hin, dass Exosomen, die von Karzi-nomzellen abstammen, die Fähigkeit besitzen, epitheliale Charakteristiken durch die redu-zierte Expression von E-Cadherin zu verringern, was ein Kennzeichen der EMT ist. Die Untersuchung des Exosomen-vermittelten Informationsflusses zwischen Hepatokarzi-nomzellen ist für das Verständnis der frühen Phase der metastatischen Kaskade bei Le-berkrebs von besonderer Bedeutung. Tumor-Exosomen, die die Veränderungen in der Epithel-Plastizität auslösen, stellen neue Ziele zur Bekämpfung von Krebs dar.

Zusammenfassung (Englisch)

Exosomes represent a subpopulation of extracellular vesicles that play an important role in the metastatic dissemination of cancer cells by transferring proteins and nucleic acids from the primary tumor to distant target cells. Exosomes are released from almost all cell types but are excessively produced by cancer cells. They home to neighboring cells or be carried to distant locations via the systemic transport, where their cargo mediates the horizontal transfer of information in specific recipient cells. The malignant progression is associated with the formation of metastasis at distant organs and requires the invasion of the primary tumor through the basement membrane and further dissemination of tumor cells via the systemic circulation. An essential property of this process is that carcinoma cells acquire migratory and invasive properties through the epithelial to mesenchymal transition (EMT). Changes in the epithelial cell plasticity towards EMT are characterized by reduced cell-cell contacts via transcriptional suppression of the epithelial adhesion molecule E-cadherin and the concomitant upregulation of the EMT-transcriptions factors Snail, Snail2, Zeb1, Zeb2 and Twist. A more broadened definition of epithelial cell plasticity includes the partial EMT, which is specified by the existence of intermediate hybrid epithelial and mesenchymal phenotypes.

In the present study, we investigated the effect of exosomes derived from EMT-transformed hepatocytes to induce EMT of epithelial hepatocarcinoma cells. Therefore, a protocol for the isolation of exosomes from cell culture supernatants was established which were subsequently analyzed by qualitative as well as quantitative methods. Changes in the epithelial phenotype were particularly monitored by detecting the epithelial marker E-cadherin and the EMT-associated transcription factor Snail.

In summary, several exosome isolations were performed from a varying number of cultivated cells and used for three different experiments to investigate changes in the epithelial plasticity. We found that exosomes derived from EMT-transformed hepatocarcinoma cells induce a decreased expression of E-cadherin. However, all results of this work do not show a corresponding increased expression of the transcription factor Snail which is a known repressor of E-cadherin. One of the three experiments showed no alterations towards an EMT-like state, which is in contrast to the other experiments. Together, our results suggest that exosomes derived from cancer cells allow to modulate epithelial characteristics by reduced expression of E-cadherin which is a hallmark of EMT. Investigating the flow of exosome-mediated information between hepatocarcinoma cells is of relevance for the understanding of the early phase of the metastatic dissemination in liver cancer. Tumor exosomes triggering changes in the epithelial plasticity represent novel targets to combat cancer progression.