Fibroblasti associati al tumore: componenti principali del microambiente tumorale in grado di promuovere crescita ed invasione delle cellule tumorali

It is now known that tumor cells do not act alone in tumor formation, but are able to establish close relationships with the cells of the microenvironment. The latter constitute the accessory cells of the tumor capable of stimulating the growth, migration and metastasis of cancer cells. Tumor associated fibroblasts (CAFs) represent the majority of cells in the tumor stroma and have been proposed as targets for anticancer therapy. These cells contribute to the development and progression of cancer. Cytokines secreted by tumor cells act on stromal recipient cells which, in turn, respond with the production of growth factors and angiocytokines. In such a scenario, transforming growth factor (TGF-ß) is an important molecular effector in mediating communication between stromal cells and tumor. TGF-ß is a multifunctional cytokine involved in many cellular processes, including proliferation, differentiation during embryonic development, cell adhesion and wound healing. The biological complexity of TGF-ß activity is further highlighted when a certain degree of tissue-specificity is considered. Although extensively studied in neoplastic diseases, the activation of TGF-ß in stromal cells, which regulate tumor progression, has yet to be fully elucidated. Here, we demonstrated that TGF-ß activity on prostate CAFs leads to an up-regulation of a set of oncogenic proteins. The possibility of identifying CAFs, through specific markers, can facilitate functional studies aimed at discovering their contribution in neoplastic diseases. Recent studies focus the membrane protein CD90 (Thy-1) as a marker of a CAF sub-population. It has been proposed as a biomarker for the isolation of CAFs. CD90 is a 25-37 kDa anchor glycoprotein involved in cell-cell interactions and cell-matrix. CD90 expression has been reported to increase in prostate tumor stroma compared to that of normal tissue or benign prostatic hyperplasia. The transcription activator and signal transducer (STAT) family is involved in a wide variety of biological processes, such as proliferation cell, apoptosis and tumor progression. STAT3 has been classified as an oncogene due to its ability to mediate transformation oncogenic, and is commonly activated in prostate cancer. Furthermore, elevated levels of the phosphorylated active form (pSTAT3) are associated with fibrosis in the kidney and lung, while its inhibition alleviates this condition. STAT3 is activated by various cytokines and growth factors including TGF-ß, although the effects of TGF-ß on STAT3 may be inhibitory, the prevalence of activating or inhibitory effects appears to be tissue specific and context dependent. Once phosphorylated, STAT3 forms a di-dimer which translocates to the nucleus where it binds to DNA and regulates various target genes, including microRNAs. Here, we are demonstrating that TGF-ß increases STAT3 activation in CAFs, leading to a general up-regulation of target oncogenes. Furthermore, here we have shown that inhibition of STAT3 through the use of a specific inhibitor decreases the population of CAFs and makes them less "active". All this is reflected in a reduction in the ability of CAFs to support the migration and proliferation of cancer cells. Therefore, both the pharmacological inhibition of STAT3 or TGF-ß can also be exploited for the targeting of CAFs, consequently limiting tumor support. Furthermore, the identification of STAT3-modulated microRNAs, in those tumors in which TGF-ß and STAT3 drive CAF-mediated tumor support, may be useful as a dynamic drug assay to monitor effective inhibition of the TGF-ß pathway. or STAT3.

E' ormai noto che le cellule tumorali non agiscono da sole nella formazione del tumore, ma sono in grado di intrecciare rapporti stretti con le cellule del microambiente. Queste ultime costituiscono le cellule accessorie del tumore in grado di stimolare la crescita, la migrazione e la metastatizzazione delle cellule tumorali. I fibroblasti associati al tumore (CAF) rappresentano la maggioranza delle cellule nello stroma del tumore e sono stati proposti come bersaglio per la terapia antitumorale. Queste cellule contribuiscono allo sviluppo e alla progressione del cancro. Citochine secrete da cellule tumorali agiscono sulle cellule riceventi stromali che, a loro volta, rispondono con la produzione di fattori di crescita e angiocitochine. In tale scenario, il fattore di crescita trasformante (TGF-ß) è un effettore molecolare importante nella mediazione della comunicazione tra cellule stromali e tumore. Il TGF-ß è una citochina multifunzionale coinvolta in molti processi cellulari, tra cui la proliferazione, la differenziazione durante lo sviluppo embrionale, l'adesione cellulare e la guarigione della ferita. La complessità biologica dell'attività del TGF-ß viene ulteriormente evidenziata quando si considera un certo grado di tessuto-specificità. Anche se largamente studiato nelle malattie neoplastiche, l'attivazione del TGF-ß nelle cellule stromali, che regolano la progressione del tumore, deve essere ancora completamente chiarito. Qui, abbiamo dimostrato che l'attività del TGF-ß sui CAF della prostata porta ad un up-regolazione di un set di proteine oncogeniche. La possibilità di identificare i CAF, attraverso marcatori specifici, può facilitare gli studi funzionali volti a scoprire il loro contributo nelle malattie neoplastiche. Studi recenti focalizzano la proteina di membrana CD90 (Thy-1) come un marcatore di una sotto popolazione di CAF. Esso è stato proposto come biomarker per l'isolamento dei CAF. Il CD90 è una glicoproteina di ancoraggio di 25-37 kDa coinvolta nelle interazioni cellula-cellula e cellula-matrice. È stato riportato che l'espressione del CD90 aumenta nello stroma del tumore della prostata rispetto a quella del tessuto normale o iperplasia prostatica benigna. La famiglia del trasduttore di segnale e attivatore della trascrizione (STAT) è coinvolta in una grande varietà di processi biologici, come la proliferazione cellulare, l'apoptosi e la progressione tumorale. STAT3 è stato classificato come un oncogene data la sua capacità di mediare la trasformazione oncogenica, ed è comunemente attivato nel cancro della prostata. Inoltre, elevati livelli della forma attiva fosforilata (pSTAT3) sono associati a fibrosi nel rene e polmone, mentre la sua inibizione attenua questa condizione. STAT3 viene attivato da varie citochine e fattori di crescita compreso il TGF-ß, anche se gli effetti del TGF-ß su STAT3 possono essere inibitori, la prevalenza di effetti attivatori o inibitori sembra essere tessuto specifica e dipendente dal contesto. Una volta fosforilato, STAT3 forma un di-dimero che trasloca nel nucleo dove si lega al DNA e regola diversi geni bersaglio, tra cui anche microRNA. Qui, stiamo dimostrando che il TGF-ß aumenta l'attivazione di STAT3 nei CAF, portando ad una generale up-regolazione di oncogeni bersaglio. Inoltre qui abbiamo dimostrato che l'inibizione di STAT3 tramite utilizzo di un inibitore specifico diminuisce la popolazione dei CAF e li rende meno "attivi". Tutto ciò si riflette in una riduzione della capacità di supporto dei CAF alla migrazione e proliferazione delle cellule tumorali. Pertanto, sia l'inibizione farmacologica di STAT3 o del TGF-ß può essere sfruttata anche per il targeting dei CAF, limitando di conseguenza il supporto al tumore. Inoltre, l'identificazione di microRNA modulati da STAT3, in quei tumori in cui il TGF-ß e STAT3 guidano il supporto al tumore mediato dai CAF, può essere utile come test farmaco dinamico per monitorare l'inibizione efficace del pathway del TGF-ß o di STAT3.