Z RAKAVIMI MATIČNIMI CELICAMI POVEZANI EKSOSOMI KOT REGULATORJI ODZIVA TUMORJA NA OBSEVANJE

Nosilec projekta na OI Ljubljana: prof. dr. Maja Čemažar

Radioterapija je ena izmed glavnih načinov zdravljenja pri zdravljenju raka dojke. Skoraj vse bolnice z rakom dojke se tekom bolezni zdravijo z radioterapijo, tako kurativno kot tudi paliativno. Kljub razvoju novih tehnik in režimov obsevanja pa problem primarne in sekundarne odpornosti na obsevanje ni razrešen. Trenutno velja, da je za odpornost na obsevanje in napredovanje bolezni pri bolnikih po terapiji odgovorna intratumorska podpopulacija rakavih matičnih celic (cancer stem cells; CSC). Zato bi bila logična teorija, da se maligen tumor (tudi rak dojke) ozdravi, ko so vse CSC uničene in odstranjene. CSC z intrinzično odpornostjo na obsevanje lahko preživijo obsevanje in povzročijo ponovitev bolezni, ki vsebuje več CSC z intrinzično pa tudi pridobljeno odpornostjo na obsevanje. Kljub intenzivnim raziskavam molekularnega signaliziranja, odgovornega za intrinzično in pridobljeno odpornost CSC na obsevanje, je preživetje CSC po radioterapiji še vedno slabo razumljeno. Preliminarni rezultati kažejo, da imajo radiorezistentne CSC spremenjeno metabolno aktivnost, povečan metastatski potencial in spremenjene mehanizme za popravilo DNA. Ugotovili smo tudi, da so sekretomi iz CSC radiorezistentnega carcinoma dojke obogateni z različnimi proteini, ki vplivajo na odziv na obsevanje pri radiorezistentnih celicah. Na žalost pa sekretomi ne vsebujejo samo proteinov, izločenih iz karcinomskih celic, ampak tudi molekule, ki so sproščene ob smrti celic. Da se temu izognemo, lahko celične eksosome uporabimo kot organele, ki vsebujejo proteine, ki so ekskluzivno generirani in sproščeni iz celic za medcelično komunikacijo. Opaženo je bilo, da SCS sproščajo povečano število in volumen mikroveziklov, vključno z eksosomi. Zato je predlagano, da lahko eksosomi, specifični za CSC vsebujejo molekule, ki prispevajo k neomejeni obnovi rakavih celic, odpornosti na terapijo in metastaziranje. Ta raziskovalni projekt bo osredotočen na vlogo eksosomov, specifičnih za CSC, pri odzivu na obsevanje pri različnih podpopulacijah raka dojke. To je translacijska, klinično relevantna raziskava, ker bi lahko predklinilni podatki prispevali k razvoju biomarkerjev in terapevtskih tarč, povezanih z eksosomi, kot napovednih dejavnikov in/ali preprečevalcev neugodnega napredovanja bolezni zaradi odpornosti na obsevanje pri bolnicah z rakom dojke.

Specifični cilji projekta: 1. Oceniti proteinske vzorce eksosomov iz različnih podpopulacij celic raka dojke (CSC, ki izražajo CD44+/CD24-/ALDHA1+ proti ne-CSC, ki izražajo CD44-/CD24+/ALDHA1+ ali CD44-/CD24-/ALDHA1+ ali CD44-/CD24-/ALDHA1-); 2. Preučiti ali eksosomi, specifični za CSC lahko spremenijo tumorigenske ali metastatske lastnosti ne-CSC (na mišjih modelih); 3. Določiti ali eksosomi, značilni za CSC vplivajo na občutljivost na obsevanje pri ne-CSC (preverili bomo viabilnost celic in sposobnost tvorbe kolonij, odziv na poškodbe DNA, metabolno aktivnost, tvorbo in odstranjevanje ROS); 4. Identifikacija proteinov v eksosomih, specifičnih za CSC, in ugotavljanje njihove vloge pri odpornosti na obsevanje celic raka dojke. Metode: test viabilnosti celic (z ViCell števcem), test klonogenosti, kometni test, test migracije celic z uporabo »live cell imager CytoSMART« in kiti za migracijski test (Milipore AG); izolacija eksosomov s komercionalnimi kiti, elektronska mikroskopija, fluorescenčna mikroskopija, izolacija podpopulacij celic raka dojke, ocena metabolne aktivnosti celic karcinoma dojke (poraba kisika, nivo acidifikacije, tvorba protonov z instrumentom Seahorse XFp), analiza western blot, ELISA, idr.