Tracking of the intracellular cytokines’ transduced signals

Abstract

Cancer stem cells (CSCs) are cancer cells that display stem-like properties and that are deeply involved in several steps of the carcinogenic progression. They are able to drive tumorigenesis and differentiation, thus explaining tumor heterogeneity, and are responsible for tumor relapse after treatment due to their high resistance to the common therapeutic approaches. Their origin is still controversial, but evidence from targeted therapy assays showed that although this population of cells may be diminished, it is able to be replenished by dedifferentiation of terminally differentiated tumor cells. The mechanisms underlying the dedifferentiation process are still unclear, but a pivotal role for the tumor microenvironment (TME) and its derived soluble factors has been proposed. In agreement, our group has previously found that interleukin 6 (IL-6), Activin-A and Granulocyte colony-stimulating factor (G-CSF) are able to drive malignant human bronchial epithelial cells’ dedifferentiation. The present study aimed to identify the intracellular signaling pathways activated during the abovementioned cytokine-driven dedifferentiation process. To this end IL-6, G-CSF and Activin-A intracellular signaling pathways were differentially blocked in Transwell® co-cultures of RenG2 cells and E2a fibroblasts, so their individual role in the RenG2 cells’ dedifferentiation process was ascertained. Finally, by implementing the system in the presence of exosome-mediated communication blockers, the role of these vesicles in the intercellular communication process was assessed. The attained results suggested that IL-6 and Activin-A were the main orchestrators of the dedifferentiation process since the presence of at least one of these cytokines led to the development of a stem cell-like population inside the RenG2 cells. Additionally, Activin-A seemed to act as a sensor of the CSCs’ pool homeostasis. G-CSF, per si, was excluded as a driver of dedifferentiation but a role for this cytokine in the maintenance of the undifferentiated phenotype was suggested.

Células estaminais tumorais (CETs) são células cancerígenas que exibem propriedades estaminais e que estão altamente envolvidas nos vários passos da progressão tumoral. Estas células são capazes de regular a tumorigenicidade e a diferenciação tumoral, explicando-se deste modo a diversidade celular encontrada nos tumores. Por outro lado, são ainda responsáveis pelas recidivas após tratamento devido ao seu elevado grau de resistência às terapias convencionais. A origem das CETs é ainda alvo de controvérsia, mas estudos recentes mostraram que quando as CETs são eliminadas por terapias direcionadas, a sua população pode ser regenerada por dediferenciação de células tumorais diferenciadas. Contudo, os mecanismos que medeiam esta dediferenciação não são ainda claros. Resultados prévios do nosso laboratório identificaram a Interleucina-6 (IL6), a Activina-A e o Factor estimulador de colónias derivado de granulócitos (GCSF) como mediadores do processo de diferenciação de uma linha maligna de epitélio bronquial humano. Neste sentido, o presente estudo teve por objetivo identificar o mecanismo subjacente ao processo de dediferenciação conduzido pelas citocinas supracitadas. Para isso as vias de sinalização intercelular da IL6, do G-CSF e da Activin-A foram diferencialmente bloqueadas com vista a permitir o estabelecimento do papel individual de cada citocina no processo de dediferenciação. Finalmente, a realização das mesmas experiências na presença de inibidores da comunicação mediada por exosomas permitiu avaliar o envolvimento destas vesículas no mesmo processo. Os resultados obtidos sugerem que a IL-6 e a Activina-A são os principais responsáveis pelo processo de dediferenciação, já que a presença de apenas uma delas leva à aquisição de fenótipo estaminal pelas células RenG2. Por outro lado, foi também possível deduzir que a Activina-A funciona como um sensor da homeostase da população de CETs. O G-CSF, por seu turno, foi excluído como mediador efetivo do processo de dediferenciação, mas parece desempenhar um importante papel na manutenção das características estaminais das CETs.