THE ROLE OF DRUG RESISTANCE IN EPITHELIAL-MESENCHYMAL TRANSITION AND STEM CELL PHENOTYPES IN COLORECTAL CANCER CELLS
Details
- Presentation type: IC - Undergraduate Students
- Track: Cellular Biology
- Keywords: Colorectal cancer; DRUG RESISTANCE; epithelial-mesenchymal transition; cancer stem cells; 5-fluorouracil;
- 1 Programa de Oncobiologia Celular e Molecular / Centro de Pesquisa / Instituto Nacional de Câncer (INCA)
- 2 INSTITUTO NACIONAL DO CANCER
- 3 Programa de Oncobiologia Molecular e Celular / Centro de Pesquisas - CPQ / Instituto Nacional de Câncer - INCA
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INTRODUCTION AND OBJECTIVES: Chemoresistance in colorectal cancer (CRC) is one of the main causes of therapeutic failure and worst survival in patients. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) and the cancer-stem cells (CSC) phenotypes have been related with malignancy characteristics and evidences have suggested association with drug resistance. However, the molecular mechanisms implicated in EMT, CSC and drug resistance phenotypes are still unclear. A better understanding of the underlying mechanism is required to obtain improved treatment outcomes. The purpose of this study was to explore key molecular signaling pathways involved in drug resistance associated with EMT and CSC phenotypes. MATERIAL AND METHODS: CRC cell lines HT-29, HCT116 and SW-480 were used to generate chemoresistance lines by chronic exposure increasing concentrations of oxaliplatin or 5-Fluorouracil (5-FU). Cell viability and IC50 of these cell lines were evaluated. E-cadherin and vimentin proteins levels were determined by Western Blotting. In addition, analyses of The Cancer Genome Atlas Data Base (TCGA) from online platforms were conducted to detect tumor or normal differential expression, as well as the association between drug resistance, EMT and CSC markers. RESULTS AND CONCLUSION: First, we evaluated the response profiles of 5-FU treatment in CRC cell lines, and detected that SW-480 and HCT-116 were the most appropriate cell lines to generate resistance following our model. SW-480 5-FU Resistant cells (SW-480 5-FUR) showed reduced inhibition of cell viability and IC50 value twice higher than SW-480 Parental cells (SW-480P), suggesting that establishment of drug resistance model is being efficient. In addition, we observed decreased of E-cadherin and increased of vimentin levels in SW-480 5-FUR cells when compared to SW-480P, consistent with EMT cells. Moreover, SW-480 5FUR exhibited multinucleated cells with numerous cytoplasmic vacuoles, characteristics of drug resistance phenotype. Also, we detected cells exhibiting membrane projections and front-rear polarity, compatible with EMT cells. Bioinformatic approaches of gene and protein expression showed marked overexpression of drug efflux transporter ABCC1 in tumor than normal tissues as well as in CRC cell lines, while ABCB1 and ABCG2 levels were decreased. Finally, positive correlation of gene expression was found between efflux transporters, EMT (SNAIL1, TWIST1, ZEB1) and CSC (MYC, STAT3, LGR5) markers. In silico analysis also demonstrated association between components of Wnt/β-catenin (CTNNB1, GSK3B, AXIN1) and JAK-STAT (JAK1, MAPK1, SRC) pathways and efflux transporters genes. Taken together, these preliminary data suggest and reinforce the relation between drug resistance and the acquisition of mesenchymal and stemness phenotypes. Since Wnt/β-catenin and JAK-STAT signaling pathways could be related with drug resistant phenotype, these pathways are going to be evaluated in our drug resistance model.
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Diego Alfonso Arregui Ramos
Olá Sandra, boa tarde! Bom, o que explico na apresentação é que se foi observada diminuição da inibição da viabilidade celular na linhagem resistente SW-480FUR em comparação com a linha parenatal SW-480, ou seja, com a tratamento com 5-fluouracil, a linha SW-480-FUR apresentou maior resistência à indução de morte celular em relação ao SW-480, o que é corroborado pela observação do IC50 de ambas as linhagens.
SANDRA KONIG
Diego, peço desculpas, percebo que nem me apresentei. Sou Sandra Konig do ICB-UFRJ e estava avaliando o seu trabalho.
Vc observou uma diminuiçao da viabilidade celular no tratamento da SW-480-FUR com 5-FU em relaçao a linhagem parental? Achei que as curvas de viabilidade se sobrepoem (20% de viabilidade das 2 linhagens com 100microM de 5-FU por exemplo). Dai minha duvida quanto a diferença de IC50...
Aproveitarei para lhe fazer outra pergunta: vc faz uma analise por WB das caderinas nas duas linhagens, bem como uma analise de correlaçao de expressao entre proteinas da reisistencia. Isso lhe permite de concluir que a resistencia ao 5-FU induz a transiçao EMT? Nao poderiam ser 2 processos ocorrendo simultaneamente em resposta ao trataento com 5-FU, mas sem relaçao de causa a efeito?
Obrigada!
Diego Alfonso Arregui Ramos
A diminuição da expressão da E-caderina é uma característica das células que estão adquirindo um fenótipo mais mesenquimal, por outro lado, agora não temos certeza se o tratamento com 5-FU está realmente induzindo EMT nessas linhagens celulares, embora isso nos dê apenas um indício porque essas células ainda estão sendo tratadas com dose aumentada de acordo com nosso modelo, mas há estudos que mostram que o tratamento com 5-FU em células do câncer colorretal, além de induzir resistência, também confere a essas células características clássicas das células mesenquimais, como aumento da migração, invasão, alterações morfológicas, aumento da expressão de fatores de transcrição mesenquimal (Snail, Twist, Zeb) e ativação de vias de sinalização envolvidas na EMT e resistência, como a via Wnt/B-catenina ou NF-kB, entre outras. E agora no caso da correlação de proteínas de resistência com tecidos, não temos a informação se os pacientes de quem as amostras foram obtidas foram ou não tratados previamente com alguma quimioterapia, de modo que não podemos concluir se o aumento da expressão proteínas de resistência, por exemplo ABCB1 em tecido tumoral, deve-se a uma característica intrínseca da célula ou produto de indução por um tratamento anterior, mas já foi descrito em outros estudos que os fatores de transcrição envolvidos na EMT podem aumentar a expressão no nível de transcrição desses transportadores de efluxo e contribuir para a resistência à quimioterapia, reduzindo a concentração intracelular dessas drogas, espero ter esclarecido suas dúvidas de uma certa forma, Obrigado Sandra !
SANDRA KONIG
Obrigada Diego!