Cellular Interactions with the Extracellular Matrix of Tumor Microenvironment
Prosjekt
- Prosjektnummer
- 46056732
- Ansvarlig person
- Tonje Strømmen Steigedal
- Institusjon
- NTNU, IKOM
- Prosjektkategori
- Forskerstipend 2013
- Helsekategori
- Cancer
- Forskningsaktivitet
- 1. Underpinning
Rapporter
Breast cancer is the major cancer form affecting women. Despite huge research efforts we still have an incomplete understanding of how tumors develop and spread to distant organs. Cellular interaction with the tumor microenvironment is an important feature in tumor progression. We have clear indications that tumor extracellular matrix (ECM) and its interactions with cells are likely to play major roles in tumor progression, however there are no good data on ECM composition and functions in tumors. The project has initiated a collaboration between several institutions both locally in Norway (Trondheim and Tromsø) and internationally (Boston and Melbourne), aiming to understand the role of the ECM during breast cancer progression. We have studied the ECM protein NPNT in different model systems including a selection of relevant cell lines, transgenic breast cancer mice (MMTV-PyMT) in addition to human tumor samples. A better understanding of the role of ECM in breast cancer progression and metastasis may lead to better prognostic markers and identification of new targets for therapy. Most cancer patients with solid tumors die of metastatic disease. Understanding the molecular mechanisms of metastasis is important to improve treatment and for identification of new targets for therapy. Early diagnosis and detection in addition to improved treatment have reduced mortality, however some patients still don't respond well to the treatment given. It has previously been demonstrated that NPNT is correlated with metastasis in breast cancer cell lines.
In the current project we have performed an analysis of the expression and distribution patterns of NPNT in breast cancer tissue by immunohistochemical staining of breast cancer tissues from archival samples from patients. The results revealed an association between granular cytoplasmic staining and poor prognosis. We suggest that the granular cytoplasmic staining may represent NPNT-positive exosomes. Further, we found that NPNT enforced expression in breast tumor cells promotes their colonization of the lungs.
Using a proteomics approach we have shown that several proteins, including tumor promoting molecules are differentially expressed in the cargo of small extracellular vesicles (sEVs) in NPNT- expressing mouse breast cancer cells. We have also demonstrated that NPNT also exist in small extracellular vesicles secreted from cancer cells and suggest that this may be the mechanism by which NPNT may promote metastatic colonization. We have also for the first time demonstrated that NPNT exist in a truncated short form in sEVs from mouse breast cancer cells. Taken together, we here describe that NPNT may be a novel prognostic marker for breast cancer and that NPNT may promote metastatic colonization possibly via small extracellular vesicles secreted from the tumor cells.
Grunnleggende forskning er avgjørende for videreutvikling og forbedring av diagnostikk og behandling. Videre forskning innenfor dette feltet er viktig for å følge opp og evt nyttiggjøre seg av resultatene som er kommet fram i prosjektet. På lengre sikt vil resultatene fra dette prosjektet kunne brukes i helsetjenesten I form av bedre og mer presis diagnostikk av brystkreftpasienter samt evt nye mål for terapi.
NPNT is linked to poor prognosis of breast cancer.
NPNT promotes metastasis via its integrin-binding motifs.
NPNT is present in tumor-cell derived exosomes.Breast cancer is the major cancer form affecting women. Despite huge research efforts we still have an incomplete understanding of how tumors develop and spread to distant organs. Cellular interaction with the tumor microenvironment is an important feature in tumor progression. We have clear indications that tumor extracellular matrix (ECM) and its interactions with cells are likely to play major roles in tumor progression, however there are no good data on ECM composition and functions in tumors. The project has initiated a collaboration between several institutions both locally in Norway (Trondheim and Tromsø) and internationally (Boston and Melbourne), aiming to understand the role of the ECM during breast cancer progression. We have studied the ECM protein NPNT in different model systems including a selection of relevant cell lines, transgenic breast cancer mice (MMTV-PyMT) in addition to human tumor samples. A better understanding of the role of ECM in breast cancer progression and metastasis may lead to better prognostic markers and identification of new targets for therapy.
Most cancer patients with solid tumors die of metastatic disease. Understanding the molecular mechanisms of metastasis is important to improve treatment and for identification of new targets for therapy. Early diagnosis and detection in addition to improved treatment have reduced mortality, however some patients still don't respond well to the treatment given. It has previously been demonstrated that NPNT is correlated with metastasis in breast cancer cell lines.
In the current project we have performed an analysis of the expression and distribution patterns of NPNT in breast cancer tissue by immunohistochemical staining of breast cancer tissues from archival samples from patients. We observed several patterns of NPNT and the results revealed an association between granular cytoplasmic staining and poor prognosis. We suggest that granular cytoplasmic staining may represent NPNT-positive exosomes. We found that NPNT enforced expression in breast tumor cells promotes their colonization of the lungs. Our findings suggest that NPNT may be a novel prognostic marker in of breast cancer patients.
The results have been summarized and submitted for publication. We are currently undergoing peer-review and plan to have data published during 2018.
Målet med dette prosjektet er å kartlegge betydningen av extracellulær matrix (ECM) i forbindelse med kreftutvikling. Det er kjent at ECM kan påvirke og fremme kreftutvikling og ved å kartlegge dens sammensetning i ulike stadier av tumorutviklingen ønsker vi å forstå mekanismene bak dette.Extracellulær Matrix (ECM) består hovedsaklig av proteiner og finnes i omgivelsene til alle kroppens celler. ECMs viktigste rolle er å være reisverk til vev og organer, og det er den extracellulære matrixen som organiserer kroppens celler i ulike organer og vev. I tillegg til å holde cellene på plass er den extracellulære matrixen avgjørende for kommunikasjonen som foregår mellom cellene. Utover sin rolle som bindevev har ECM også en viktig rolle i forbindelse med kreftutvikling, ettersom mange av signalene som er dysregulert i kreft er med på å endre egenskapene til ECM og gjøre en kreftsvulst i stand til å invadere omkringliggende vev og metastasere. Tidligere studier av ECM har vært vanskelige på grunn av ECMs svært stabile og uløselige form. I samarbeid med en av verdens ledende grupper innenfor kreftforskning har vi utviklet en ny metode for å ekstrahere og analysere matrixens sammensetning, og vi er nå i ferd med å analysere data fra prøver av ECM fra ulike stadier av tumorutviklingen i en brystkreftmodell i mus. Vi har ekstrahert ECM fra tumorprøver og kartlagt sammensetningen av matrixen ved hjelp av massespektrometri. Denne metoden kan gi oss en detaljert beskrivelse av hva slags proteiner som finnes i matrixen til kreftprøvene samt relative mengder av de ulike proteinene. Ved å sammenligne resultatene med analyser av vevsprøver fra friske dyr kan vi identifisere nye mulige diagnostiske og prognostiske markører. Dette vil på sikt kunne gi oss sikrere diagnoser og eventuelt nye mål for utvikling av nye medikamenter. Vi har vist at høye nivå av ECM proteinet Npnt øker brystkreftcellers evne til å metastasere og vi har funnet ut at dette skjer via integrin-reseptorer på cellemembranen i mus. Vi har også undersøkt om Npnt har en diagnostisk eller prognostisk verdi for brystkreftpasienter. Funnene fra disse analysene viser at når Npnt-proteinet er innpakket på en spesiell måte inne i cellen (også kalt multivesikulære partikler) ser det ut til å redusere overlevelsen til disse brystkreftpasientene. Vi er i ferd med å ferdigstille et større vitenskapelig arbeid som beskriver disse funnene, samtidig som vi jobber videre med å forstå mekanismene for hvordan Npnt påvirker brystkreftutvikling og spredning.
Målet med dette prosjektet er å kartlegge betydningen av extracellulær matrix (ECM) i forbindelse med kreftutvikling. Det er kjent at ECM kan påvirke og fremme kreftutvikling og ved å kartlegge dens sammensetning i ulike stadier av tumorutviklingen ønsker vi å forstå mekanismene bak dette.Extracellulær Matrix (ECM) består hovedsaklig av proteiner og finnes i omgivelsene til alle kroppens celler. ECMs viktigste rolle er å være reisverk til vev og organer, og det er den extracellulære matrixen som organiserer kroppens celler i ulike organer og vev. I tillegg til å holde cellene på plass er den extracellulære matrixen avgjørende for kommunikasjonen som foregår mellom cellene. Utover sin rolle som bindevev har ECM også en viktig rolle i forbindelse med kreftutvikling, ettersom mange av signalene som er dysregulert i kreft er med på å endre egenskapene til ECM og gjøre en kreftsvulst i stand til å invadere omkringliggende vev og metastasere. Tidligere studier av ECM har vært vanskelige på grunn av ECMs svært stabile og uløselige form. I samarbeid med en av verdens ledende grupper innenfor kreftforskning har vi utviklet en ny metode for å ekstrahere og analysere matrixens sammensetning, og vi er nå i ferd med å analysere data fra prøver av ECM fra ulike stadier av tumorutviklingen i en brystkreftmodell i mus. Vi har ekstrahert ECM fra tumorprøver og kartlagt sammensetningen av matrixen ved hjelp av massespektrometri. Denne metoden kan gi oss en detaljert beskrivelse av hva slags proteiner som finnes i matrixen til kreftprøvene samt relative mengder av de ulike proteinene. Ved å sammenligne resultatene med analyser av vevsprøver fra friske dyr kan vi identifisere nye mulige diagnostiske og prognostiske markører. Dette vil på sikt kunne gi oss sikrere diagnoser og eventuelt nye mål for utvikling av nye medikamenter. Vi har vist at høye nivå av ECM proteinet Npnt øker brystkreftcellers evne til å metastasere og vi har funnet ut at dette skjer via integrin-reseptorer på cellemembranen i mus. Vi har også undersøkt om Npnt har en diagnostisk eller prognostisk verdi for brystkreftpasienter. Funnene fra disse analysene viser at når Npnt-proteinet er innpakket på en spesiell måte inne i cellen (også kalt multivesikulære partikler) ser det ut til å redusere overlevelsen til disse brystkreftpasientene. Vi er i ferd med å ferdigstille et større vitenskapelig arbeid som beskriver disse funnene, samtidig som vi jobber videre med å forstå mekanismene for hvordan Npnt påvirker brystkreftutvikling og spredning.
Målet med dette prosjektet er å kartlegge betydningen av extracellulær matrix (ECM) i forbindelse med kreftutvikling. Det er kjent at ECM kan påvirke og fremme kreftutvikling og ved å kartlegge dens sammensetning i ulike stadier av tumorutviklingen ønsker vi å forstå mekanismene bak dette.Extracellulær Matrix (ECM) består hovedsaklig av proteiner og finnes i omgivelsene til alle kroppens celler. ECMs viktigste rolle er å være reisverk til vev og organer, og det er den extracellulære matrixen som organiserer kroppens celler i ulike organer og vev. I tillegg til å holde cellene på plass er den extracellulære matrixen avgjørende for kommunikasjonen som foregår mellom cellene. Utover sin rolle som bindevev har ECM også en viktig rolle i forbindelse med kreftutvikling, ettersom mange av signalene som er dysregulert i kreft er med på å endre egenskapene til ECM og gjøre en kreftsvulst i stand til å invadere omkringliggende vev og metastasere.
Tidligere studier av ECM har vært vanskelige på grunn av ECMs svært stabile og uløselige form. I samarbeid med en av verdens ledende grupper innenfor kreftforskning har vi utviklet en ny metode for å ekstrahere og analysere matrixens sammensetning, og vi er nå i ferd med å analysere data fra prøver av ECM fra ulike stadier av tumorutviklingen i en brystkreftmodell i mus. Vi har ekstrahert ECM fra tumorprøver og kartlagt sammensetningen av matrixen ved hjelp av massespektrometri. Denne metoden kan gi oss en detaljert beskrivelse av hva slags proteiner som finnes i matrixen til kreftprøvene samt relative mengder av de ulike proteinene. Ved å sammenligne resultatene med analyser av vevsprøver fra friske dyr kan vi identifisere nye mulige diagnostiske og prognostiske markører. Dette vil på sikt kunne gi oss sikrere diagnoser og eventuelt nye mål for utvikling av nye medikamenter.
Vi har vist at høye nivå av ECM proteinet Npnt øker brystkreftcellers evne til å metastasere og vi har funnet ut at dette skjer via integrin-reseptorer på cellemembranen i mus. Vi jobber nå med å undersøke om Npnt kan ha en diagnostisk eller prognostisk verdi for brystkreft hos mennesker.
Målet med dette prosjektet er å kartlegge betydningen av extracellulær matrix (ECM) i forbindelse med kreftutvikling. Det er kjent at ECM kan påvirke og fremme kreftutvikling og ved å kartlegge dens sammensetning i ulike stadier av tumorutviklingen ønsker vi å forstå mekanismene bak dette.Extracellulær Matrix (ECM) består hovedsaklig av proteiner og finnes i omgivelsene til alle kroppens celler. ECMs viktigste rolle er å være reisverk til vev og organer, og det er den extracellulære matrixen som organiserer kroppens celler i ulike organer og vev. I tillegg til å holde cellene på plass er den extracellulære matrixen avgjørende for kommunikasjonen som foregår mellom cellene. Utover sin rolle som bindevev har ECM også en viktig rolle i forbindelse med kreftutvikling, ettersom mange av signalene som er dysregulert i kreft er med på å endre egenskapene til ECM og gjøre en kreftsvulst i stand til å invadere omkringliggende vev og metastasere.
Tidligere studier av ECM har vært vanskelige på grunn av ECMs svært stabile og uløselige form. I samarbeid med en av verdens ledende grupper innenfor kreftforskning har vi utviklet en ny metode for å ekstrahere og analysere matrixens sammensetning, og vi er nå i ferd med å analysere data fra prøver av ECM fra ulike stadier av tumorutviklingen i en brystkreftmodell i mus. Vi har ekstrahert ECM fra tumorprøver og kartlagt sammensetningen av matrixen ved hjelp av massespektrometri. Denne metoden kan gi oss en detaljert beskrivelse av hva slags proteiner som finnes i matrixen til kreftprøvene samt relative mengder av de ulike proteinene. Ved å sammenligne resultatene med analyser av vevsprøver fra friske dyr kan vi identifisere nye mulige diagnostiske og prognostiske markører. Dette vil på sikt kunne gi oss sikrere diagnoser og eventuelt nye mål for utvikling av nye medikamenter. Vi arbeider nå med å analysere dataene og ønsker å forstå funksjonen til enkelte av de proteinene vi har identifisert til å være dysregulert i kreftprøvene. Videre ønsker vi også å sammenligne dataene fra brystkreftprøvene med prøver fra andre kreftformer for eventuelt å kunne finne markører som opptrer i flere ulike kreftformer.
Vitenskapelige artikler
Toraskar J, Magnussen SN, Chawla K, Svineng G, Steigedal TS
Nephronectin mediates p38 MAPK-induced cell viability via its integrin-binding enhancer motif.
FEBS Open Bio 2018 Dec;8(12):1992-2001. Epub 2018 nov 15
PMID: 30524949
Steigedal TS, Toraskar J, Redvers RP, Valla M, Magnussen SN, Bofin AM, Opdahl S, Lundgren S, Eckhardt BL, Lamar JM, Doherty J, Hynes RO, Anderson RL, Svineng G
Nephronectin is Correlated with Poor Prognosis in Breast Cancer and Promotes Metastasis via its Integrin-Binding Motifs.
Neoplasia 2018 04;20(4):387-400. Epub 2018 mar 11
PMID: 29539586
Toraskar J, Magnussen SN, Hagen L, Sharma A, Hoang L, Bjørkøy G, Svineng G, Steigedal TS.
A novel truncated form of Nephronectin is present in small extracellular vesicles isolated from 66cl4-cells
Journal of Proteome Research (2019) PMID: 30707844
Neckmann, Ulrike; Steigedal, Tonje Strømmen; Andersen, Sonja; Bjørkøy, Geir
Autophagy as a survival response in metastatic cancer growth
The 15th biennial Metastasis Research Congress; 2014
Sarlak, Saharnaz; Negar, Shahini; Steigedal, Tonje Strømmen
Cellular Interactions with the Extracellular Matrix of Tumor Microenvironment
The Norwegian Biochemical Society (NBS) Contact Meeting; 2014
Steigedal, Tonje Strømmen; Redvers, Richard; Eckhardt, Bedrich; Lamar, John Michael; Doherty, Judy; Hynes, Richard O.; Anderson, Robin; Svineng, Gunbjørg
The extracellular matrix protein Nephronectin (Npnt) promotes metastasis via its integrin binding domains.
The 15th biennial Metastasis Research Congress; 2014
Steigedal, Tonje
Svulstens mikromiljø viktig for brystkreftutvikling
NTNU Medicine Blogg, 2013
Steigedal, Tonje
Tumor mikromiljø
Forsker til lunsj, Foredrag arrangert av Norges Forskningsråd, 2013
Steigedal, Tonje
Vil knekke kreftkoden
Under dusken [avis/internett], 2013
Steigedal, Tonje; Mertins, Phillip; Clauser, Karl; Lamar, John M.; Naba, Alexandra; Hynes, Richard O
Cellular Interactions with the Extracellular Matrix of Tumor Microenvironment
Foredrag, NBS 49th Contact Meeting, 2013
Deltagere
- Tonje Strømmen Steigedal Prosjektleder
- Steinar Lundgren Prosjektdeltaker
- Richard O Hynes Prosjektdeltaker
- Gunbjørg Svineng Prosjektdeltaker
- Liv Thommesen Prosjektdeltaker
- Astrid Lægreid Prosjektdeltaker
eRapport er utarbeidet av Sølvi Lerfald og Reidar Thorstensen, Regionalt kompetansesenter for klinisk forskning, Helse Vest RHF, og videreutvikles av de fire RHF-ene i fellesskap, med støtte fra Helse Vest IKT
Alle henvendelser rettes til Helse Midt-Norge RHF - Samarbeidsorganet og FFU