Determining the Role of Extracellular Vesicles in the Metastatic Process

Abstract

Exosomes, small extracellular vesicles originating from the endosomal pathway, transport intracellular components to the extracellular environment. These vesicles enter other cells, influencing their behavior and serving essential roles within an organism. In the context of disease, particularly cancer, exosomes have garnered significant attention. Our laboratory recently unveiled a communication network mediated by exosomes among PDAC (pancreatic ductal adenocarcinoma) cancer cells in primary tumours.Exosomes have been implicated in various stages of cancer progression, including the formation of metastases. However, the role of exosomes derived from cancer cells at the metastatic site and their impact on growth and survival of these lesions remains underexplored. To address this gap, we employed a portal vein injection model to induce liver metastasis and modulate the secretion of exosomes. KPC iRab27a cells were injected into both wild-type and immunodeficient mice, allowing us to investigate how exosomes and the immune system in the context of PDAC metastasis determine the fitness of metastatic lesions.Additionally, we used KPF CD63-mCherry cells transfected with a GFP-Luc plasmid to determine whether metastatic cells could communicate with distant organs. Our findings revealed that exosomes production exerted differential effects on metastatic growth depending on the immune context. In immunocompetent animals, the loss of Rab27a led to a more aggressive phenotype, characterized by increased liver metastases and a higher liver-to-body weight ratio compared to Rab27a WT immunocompetent mice. Conversely, in an immunodeficient background, the absence of Rab27a had a protective effect against a more aggressive disease.This discovery opens doors for further exploration into which cells at the metastatic site are cancer cells communicating with through exosomes, and why we observe such significant differences in metastatic burden between immunocompetent and immunodeficient mice.

Os exossomas, pequenas vesículas extracelulares com origem na via endossómica, transportam componentes intracelulares para o ambiente extracelular. Estas vesículas interagem com várias células, influenciando o seu comportamento. Num contexto de doença, em particular no cancro, estas vesículas têm-se mostrado relevantes. O nosso laboratório identificou recentemente uma rede de comunicação mediada por exossomas entre células cancerígenas de PDAC (adenocarcinoma ductal pancreático) em tumores primários.Os exossomas têm sido implicados em várias fases da progressão do cancro, incluindo a formação de metástases. No entanto, o papel dos exossomas derivados de células cancerígenas no local metastático e o seu impacto no crescimento e sobrevivência destas lesões continua a ser pouco explorado. Para explorar este tópico, utilizámos um modelo de injeção na veia porta para induzir metástases hepáticas e modular a secreção de exossomas. As células KPC iRab27a foram injetadas em animais imunocompetentes e imunodeficientes, permitindo-nos investigar como os exossomas e o sistema imunitário determinam a aptidão das lesões metastáticas num contexto de PDAC. Além disso, utilizámos células KPF CD63-mCherry transfetadas com um plasmídeo GFP-Luc para determinar se as células metastáticas poderiam comunicar com órgãos distantes. Os nossos resultados revelaram que a produção de exossomas exerceu efeitos distintos no crescimento metastático dependendo do contexto imunitário. Em animais imunocompetentes, a perda de Rab27a levou a um fenótipo mais agressivo, caracterizado pelo aumento das metástases hepáticas e por uma relação fígado-peso corporal mais elevado, em comparação com ratinhos imunocompetentes Rab27a WT. Por outro lado, num contexto de imunodeficiência, a ausência de Rab27a teve um efeito protetor contra uma doença mais agressiva.Esta descoberta abre portas para uma exploração mais aprofundada das células no local metastático com as quais as células cancerígenas comunicam através dos exossomas e da razão pela qual observamos diferenças tão significativas na carga metastática entre animais imunocompetentes e imunodeficientes.