Investigation of the Interactions Between Cancer Cells and the Microenvironment at the Cellular Level

Abstract

Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer type and the first leading cause of cancer-related deaths in women. Breast tumor mass is not only harboring cancer cells but also several types of stromal cells, including fibroblasts. While all of these stromal cells may have a calamitous effect on cancer progression, fibroblasts which make up nearly 80% of tumor mass present unique characteristics such as extensive extracellular matrix (ECM) production. In the context of tumors, the activated cells are referred to as cancer-associated fibroblasts (CAF), expressing several markers such as αSMA, FSP1, FAP, vimentin, and PDGFRβ. However, an in-depth understanding of the transdifferentiation of fibroblasts to CAFs is lacking. ECM components may change when cells become cancerous, which can alter cell behavior, facilitating proliferation, differentiation, and migration. Decellularized ECM(dECM) has recently been considered one of the tools to study in-vitro cell-ECM interaction. In this work, we utilized cancer cell-derived ECM(ccECM) to investigate its effect on the differentiation of the fibroblast to CAFs by compering decellularization methods called the extraction buffer and the freeze-thaw cycle. Our study suggested that ccECM from MDA-MB-231 impacted the fibroblasts' behavior from proliferation to differentiation via its ECM components, including fibronectin and laminin. The fibroblasts cultured on ccECM showed increased CAFs markers indicated above. Overall, ccECM could be one of the intermediate steps in fibroblast differentiation, but in the future, the factors present in ccECM should be scrutinized to understand the mechanisms behind this effect.

Meme kanseri en sık teşhis edilen kanser türü olmakla birlikte kadınlarda kansere bağlı ölümlerin birincil nedenidir. Meme tümörü kütlesi sadece kanser hücrelerini ihtiva etmekle kalmaz, aynı zamanda fibroblastlar dahil olmak üzere çeşitli stromal hücre türlerini de barındırır. Bu stromal hücrelerin tümü kanserin ilerlemesi üzerinde hayati bir etkiye sahip olsa da, tümör kütlesinin yaklaşık %80'ini oluşturan fibroblastlar, hücre dışı matris (ECM) üretimi gibi benzersiz özellikler sunar. Tümörler bağlamında, aktive edilmiş hücreler, aSMA, FSP1, FAP, vimentin ve PDGFRβ gibi çeşitli belirteçleri eksprese ederler ve kanserle ilişkili fibroblastlar (CAF) olarak adlandırılırlar. Bununla birlikte, fibroblastların CAF’lara nasıl dönüştüğü aydınlatılmayı beklemektedir. ECM bileşenleri, hücreler kanserli hale geldiğinde değişebilir, bu da hücrelerin ona karşı cevabını değiştirip proliferasyonu, farklılaşmayı ve göçü kolaylaştırabilir. Hücresizleştirilmiş ECM(dECM) son zamanlarda in vitro hücre-ECM etkileşimini incelemek için araçlardan biri olarak kabul edilmiştir. Bu çalışmada, hücresizleştirme yöntemlerini, ekstraksiyon tamponunu ve donma-çözülmeyi karşılaştırarak fibroblastın CAF'lara farklılaşması üzerindeki etkisini araştırmak için kanser hücresinden türetilen ECM'i (ccECM) kullandık. Çalışmamız, MDA-MB-231'den gelen ccECM'nin, fibronektin ve laminin dahil olmak üzere bileşenleri aracılığıyla fibroblastların proliferasyonundan farklılaşmaya kadar olan davranışlarını etkilediğini ileri sürdü. ccECM üzerinde kültürlenen fibroblastlar, yukarıda belirtilen artan CAF işaretleri gösterdi. Genel olarak, ccECM, fibroblast farklılaşmasındaki ara basamaklardan biri olabilir, ancak gelecekte, ccECM'de bulunan faktörler, bu etkinin arkasındaki mekanizmaları anlamak için dikkatle incelenmelidir.