Ruolo del Glipicano-5 nella tumorigenesi e progressione tumorale

Abstract

Tra i proteoglicani di membrana ad eparan-solfato (HSPGs) una delle famiglie più rappresentative è quella dei glipicani, ancorati alla membrana plasmatica mediante un ponte di glicosilfosfatidilinositolo (GPI). Ad oggi sono stati identificati sei glipicani nei mammiferi. In virtù della loro natura poliedrica e grazie alla loro abilità di interagire con ligandi e recettori, queste molecole svolgono un importante ruolo in fenomeni fisiologici, come l’embriogenesi, e patologici, come la tumorigenesi e la progressione tumorale. Lo scopo della mia tesi è di analizzare il ruolo del Glipicano-5 nei meccanismi di formazione e di progressione dei tumori. In letteratura è noto che in base al contesto biologico il GPC5 può avere sia un ruolo di soppressore tumorale, come accade ad esempio nel carcinoma ai polmoni, sia può fungere da oncogene stimolando la formazione del tumore, come accade nel Rabdomiosarcoma. Per studiare il suo possibile ruolo ho analizzato come l’espressione ectopica del glipicano 5 (GPC5) possa influenzare il comportamento biologico di cellule tumorali in vitro e in vivo. Ho utilizzato due modelli tumorali: una linea di osteosarcoma umano, le 143B, e una linea di melanoma umano, le A375. I due modelli, in seguito alla trasfezione del plasmide contenente il GPC5 e successiva selezione antibiotica, sono stati analizzati per verificare l’espressione stabile della proteina d’interesse. Sono stati quindi eseguiti saggi di biologia cellulare atti a caratterizzare le capacità proliferative, di migrazione e di crescita in modo ancoraggio indipendente delle cellule esprimenti il glipicano 5 in differenti condizioni di crescita, rispetto alle cellule della stessa linea tumorale ingegnerizzate con il plasmide vuoto, definito come controllo. In generale, i risultati ottenuti dai saggi in vitro dimostrano che il GPC5 ha un ruolo di soppressore nelle cellule di osteosarcoma 143B, dato confermato anche dagli esperimenti in vivo, mentre promuove la crescita tumorale e la migrazione delle cellule di melanoma umano A375. Interessanti sono i dati ottenuti dagli esperimenti con i topi KO per il GPC5. È stato visto in generale che l’assenza del GPC5 nell’ambiente murino ha un effetto protettivo nei confronti dello sviluppo del tumore: se così fosse questi dati sarebbero in maggior accordo con i dati in vitro ottenuti sul modello del melanoma. È noto in letteratura che il GPC5 può avere un diverso comportamento nella tumorigenesi a seconda del contesto e dei fattori di crescita coi quali interagisce. Possiamo dunque ipotizzare che le differenze di comportamento dei due modelli cellulari oggetto della mia tesi siano dovuti a diverse interazioni del GPC5 con il microambiente. Resta da chiarire quali siano i meccanismi implicati.

The name glypican identifies a family of HSPGs that are linked to the cell surface of the plasma membrane through a covalent glycosyl-phosphatidylinositol (GPI) linkage. To date, six family members (Glypican-1 to Glypican-6) have been identified in mammals. By virtue of their polyhedric nature and their ability to interact with both ligands and receptors, glypicans are thought to govern numerous physiological and pathological processes, spanning from early embryonic development to tumor invasion and metastasis. However the exact mechanism by which GPCs regulate tumor growth and progression is still unclear. GPC5 increases the proliferation of rhabdomyosarcoma cells through potentianting the effect of FGF2, HGF and Wnt1A and through its ability to promote Hedgehog signaling. At the contrary GPC5 may act as a potential tumor suppressor in lung cancer by inhibiting Wnt/β-catenin signaling. Thus, depending on the biologic context, GPC5 can either stimulate or inhibit cell signaling activity, regulating cancer development through a complex pathway network. To clarify the molecular bases for the apparently antithetic role of GPC5 in tumour formation and progression GPC5 expression levels are manipulated in osteosarcoma and melanoma and the cells are comparatively assayed for migration, proliferation and anchorage-independent growth. Diversities in gene expression are defined by DNA microarray. Signal transduction pathways are examined by global phosphoproteomics. In vivo tumorigenesis is evaluated in nude, NOD-SCID, GPC5(-/-), TRAMP and crossed TRAMP-GPC5(-/-) mice. Ectopic expression of GPC5 fairly consistently decreased cellular functions in osteosarcoma cells but increased them in melanoma cells. Tumour growth in immunodeficient mice showed the same trend. Gene expression profiling did not disclose differences in established tumorigenesis gene patterns. GPC5-hampered tumour growth in xenogenic settings was associated with a raise in EGF/IGF-dependent and down-regulation of cytokine-induced signallings. Homozygous TRAMP-GPC5(-/-) developed smaller tumours and survived longer than TRAMP-GPC5(+/+) mice. The results provide further evidence for an antithetic role of GPC5 in tumorigenesis and highlight cell context-dependent molecular mechanisms sustaining this role. The aim of my research is understand how GPC5 controls different aspects of cancer biology and provide the preliminary evidence that it could represent a new potential prognostic/predictive markers in different tumors.