Riassunto analitico
Il carcinoma squamocellulare cutaneo (cSCC) rappresenta il secondo tipo di tumore della pelle più frequente, la cui incidenza è in rapido aumento sia in Europa che in USA. Il carcinoma squamocellulare deriva da alterazioni a carico dei Cheratinociti Staminali (Keratinocyte Stem Cell-KSC), responsabili della rigenerazione epidermica. Nella pelle le neurotrofine e i loro recettori formano un complesso network, con loop paracrini e autocrini, con funzioni chiave nella regolazione dell'omeostasi epidermica.
Le neurotrofine legano due classi di recettori: i recettori ad alta affinità (Trk) e il recettore a bassa affinità (chiamato p75NTR o CD271).
p75NTR può interagire con numerosi partners proteici a formare complessi proteici multimerici, dando origine a diverse risposte cellulari, inclusa l’apoptosi. Inoltre, CD271 è implicato nel passaggio da cellula staminale a cellula differenziata, giocando un ruolo fondamentale nel differenziamento dei cheratinociti. Tuttavia, l’espressione e il ruolo di CD271 nelle cellule tumorali è controverso. Dalla letteratura sappiamo che CD271 è espresso in maniera eterogenea nei tumori testa-collo HNSCC (Head and Neck Squamous Cell Carcinoma), ma la funzione di CD271 nell' cSCC deve essere ancora chiarita.
Visto il ruolo di CD271 nella transizione da cheratinociti staminali, da cui origina il cSCC, ad una progenie maggiormente differenziata, crediamo che le neurotrofine giochino un ruolo fondamentale nello sviluppo e nella progressione dell'cSCC. Lo scopo di questo progetto di ricerca è stato quello di studiare il coinvolgimento del recettore CD271 nei meccanismi che portano alla formazione, alla progressione e alla metastasi di questa forma tumorale, utilizzando sia modelli in vitro 3D sia analisi in vivo condotte su zebrafish.
I risultati ottenuti mostrano che l’overespressione di CD271 nelle linee cellulari di SCC causa il blocco della proliferazione e l’arresto del ciclo cellulare, promuovendo invece il differenziamento, indicato dall’aumento di espressione della Cheratina 10 e dalla riduzione della Cheratina 15.
Allo stesso tempo, si è osservato la diminuzione dell’espressione della survivina, marker delle cellule staminali di cSCC, e dell’attivazione della via mitogenica, dimostrato dalla riduzione della fosforilazione di Erk. L’overespressione di CD271 in sferoidi 3D, derivati da cellule di cSCC, porta ad un aumento della loro coesività e ad una diminuzione della dimensione e dell’invasività. Allo stesso tempo, il numero di cellule apoptotiche in sferoidi trasdotti con CD271 aumenta. Infine, la valutazione della capacità delle cellule di cSCC di metastatizzare nel modello di zebrafish, ha messo in evidenza come le cellule di cSCC che overesprimono CD271 diano origine ad un numero minore di metastasi rispetto alle cellule di controllo.
Pertanto, questi dati indicano fortemente come CD271 sia un elemento chiave nel controllo dello sviluppo del carcinoma squamocellulare e nella formazione di metastasi, e la sua attivazione potrebbe essere un valido target terapeutico per questo tipo di tumore.
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Abstract
Cutaneous Squamous Cell Carcinoma (cSCC) represents the second most frequent type of skin cancer, showing a rapid increasing incidence in Europe and USA. cSCC originates from alterations in Keratinocyte Stem Cells (KSC). In the skin, NTs and their receptors form a complex network, with paracrine and autocrine loops, with regulatory functions within epidermal homeostasis. Neurotrophins bind two classes of receptors: the high affinity receptors (Trks) and the low affinity receptor (p75NTR or CD271).
p75NTR can cooperate with many different protein partners and form multimeric receptor complexes to produce several cellular responses, including apoptosis. CD271 is implicated in the switch between stem and differentiated cell, thus playing a key role in keratinocyte differentiation. However, the expression and function of CD271 in tumors is controversial. Preliminary observation indicates that CD271 has heterogeneous expression in head and neck cancers, but the role of CD271 in cSCC has to be functionally elucidated.
Given the key role of CD271 in the transition from keratinocyte stem cells, the originator of cSCC, and the more differentiated progeny, the working hypothesis is that the neurotrophin network is a key player in cSCC development and progression. The aim of this research project has been the study of the involvement of CD271 in the pathomechanisms leading to SCC formation, progression and metastatic behaviour, by using both in vitro 3D models and in vivo analysis by zebrafish.
The results showed that CD271 overexpression in SCC cell lines promotes proliferation break and cell cycle arrest as well as differentiation, by upregulating Keratin 10 and decreasing Keratin 15 expression. At the same time, the expression of survivin, a SCC stem cell marker, as well as the activation of the mitogenic pathway, as shown by the decrease of Erk phosphorylation, were reduced. SCC-derived 3D spheroids displayed increased cohesiveness and reduced size and invasion upon CD271 overexpression. At the same time, the number of apoptotic cells in CD271 transduced SCC-derived spheroids was increased. Furthermore, the injection of CD271 overexpressing SCC cells in a zebrafish model resulted in a reduced number of SCC metastases.
Therefore, these data strongly indicate CD271 as a key molecule in the control of cSCC development and metastasis, and its activation may be a valid therapeutic mechanism for this type of cancer.
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