ExoMet: Understanding the role of pancreatic cancer metastasis exosomes in its establishment, survival and growth at secondary organs

Abstract

Exossomas são vesículas extracelulares produzidas no compartimentoendossomal de todas as células, envolvidos na comunicação intercelular. Osexossomas transportam informação entre células próximas ou distantes, o que permitea troca de informação que contribui para a reprogramação das células recipientes. Estasvesículas foram descritas como reguladoras do sistema imunitário, particularmentedurante a tumorigénese, assim como moduladoras do microambiente tumoral e doprocesso de metastização. Exossomas produzidor por células tumorais interagem comvárias células no seu microambiente que contribuem para os processos de invasão,indução da angiogénese, sobrevivência na corrente sanguínea e formação de umambiente metastático favorável em órgãos secundários. Exossomas do tumor preparamos órgãos das metástases para a chegada das células cancerígenas. O papel dosexossomas tem sido extensivamente estudado. Contudo, como os exossomaslibertados pelas metástases influenciam o estabelecimento e crescimento da metástasecontinua por explorar. Para abordar esta questão, foram utilizados modelos demurganho ortotópicos e geneticamente modificados do cancro do pâncreas. O KPCExoBowé um modelo animal transgénico multireporter que desenvolve adenocarcinomaductal em que as células cancerígenas libertam exossomas marcadosfluorescentemente, isto é, com cor. As células do tumor expressam uma das seguintesproteínas de fusão, CD63-mCherry, -phiYFP, -eGFP ou -mTFP em que os seusexossomas expressam a mesma cor. Através deste modelo animal, assim como domodelo ortotópico das células humanas Mia PaCa-2 que expressam CD63-eGFP, épretendido estabelecer as vias de comunicação mediadas pelos exossomas dasmetástases do cancro pancreático in vivo, a ExoMet, no microambiente da metástasecomo para outros órgãos. Com este intuito, foram recolhidas as metástases do pulmãoe do fígado de animais KPC-ExoBow e de seguida foram injetadas ortotópicamente nopulmão e no fígado, respetivamente, em animais singénicos wild-type. O mesmoprocedimento foi seguido para as células humanas Mia PaCa-2 CD63-eGFP injetadasortotópicamente em animais imunodeficientes (nude CBA). Na eutanásia, os órgãosmetastáticos foram recolhidos. Ainda, também foi analisada in vitro a influência da sobreexpressão de CD63 e das proteínas CD63 marcadas com a proteína de fusão resultantede diferentes eventos de recombinação, na secreção dos exossomas e na comunicação.

Exosomes are extracellular vesicles produced in the endosomal compartment ofall cell types, and are involved in cell to cell communication. Exosomes carry informationbetween close or distant cells, contributing for the reprograming of recipient cells. Thesevesicles have been described to regulate the immune system, particularly intumorigenesis, as well as modulate the tumor microenvironment and cancer cellsmetastasis to other organs. Tumor exosomes interact with various cells in themicroenvironment that contribute to cancer invasion, induction of angiogenesis, survivalin the bloodstream and formation of a metastatic favoured environment at secondaryorgans. Cancer exosomes prepare the organs of metastasis for the incoming cancercells. The role of tumor exosomes has been extensively investigated. However, howexosomes secreted by the metastasis influence its establishment and growth is stilllargely unexplored. To address this question, we used orthotopic and geneticallyengineered mouse models (GEMMs) of pancreatic cancer. The KPC-ExoBow GEMM isa CD63 multireporter transgenic mouse model that develops pancreatic ductaladenocarcinoma and secretes color-coded pancreatic cancer exosomes. Cancer cellsexpress one of the fusion proteins CD63-mCherry, -phiYFP, -eGFP or -mTFP whereintheir exosomes express respectively the same color. Using this animal model, as well asthe Mia PaCa-2 with tagged CD63-eGFP human orthotopic model, we attempted to mapthe communication established in vivo by exosomes derived from pancreatic cancermetastasis, the ExoMet, at the metastatic sites and to other organs. To access this, wecollected the metastasis from the lung and liver of KPC-ExoBow mice and orthotopicallyinjected the cells in the lung and liver, respectively, of syngeneic wild-type animals. Thesame is true for human PDAC Mia PaCa-2 CD63-eGFP cells orthotopically injected inimmunodeficient animals (nude CBA mice). At euthanasia, we collected the metastaticorgans. Most importantly, we have also analysed in vitro the influence of CD63overexpression and the CD63-tagged proteins resulting from distinct recombinationevents in the secretion of exosomes and communication in the KPC-ExoBow model.