Undersøkelse av autofagi-nivåer i cellemodeller for dannelse og progresjon av prostatakreft

Abstract

Bakgrunn og formål Eksisterende forskning gir ingen klare svar på om autofagi opp- eller nedreguleres i cellens utvikling fra en normal celle til en aggressiv og metastaserende kreftcelle. I mangel på forskning med metoder som måler autofagi direkte, samt uklare utfall i kliniske studier hvor kreftutvikling er antatt assosiert med et midlertidig fall i autofag aktivitet, er det et sterkt behov for å forstå mekanismer som kan lede til nye behandlingsmetoder. Med utgangspunkt i den svært utbredte kreftformen prostatakreft, går vi tilbake til det fundamentale spørsmålet om hvordan autofag aktivitet forandres under kreftdannelse og -progresjon. Materialer og metoder Flere ulike cellemodeller for prostatakreftdannelse og -progresjon ble undersøkt, både enkeltstående modeller fra ulike donorer og syngeniske modeller utviklet fra samme pasient. Cellene som ble analysert representerer hele spekteret, fra en normal prostataepitelcelle til den blir en metastaserende kreftcelle. For å kunne måle generell autofagi direkte i cellen, ble selve kargo i autofagosomet kvantifisert med laktatdehydrogenase-sekvestreringsassay. Ved å benytte stabile mKeima-transduserte prostatakreftcellelinjer var det også mulig å kvantifisere forandringer i selektiv autofag fluks av mitokondrier («mitofagi»). Resultater Statistisk signifikant økning i autofag aktivitet for prostataepitelceller som holder på med overgangen fra en normal celle til en kreftcelle ble detektert i en in vitro utviklet prostatakreftdannelse og -progresjonsmodell derivert fra den hTERT-immortaliserte prostataepitelcellelinjen EP156T. Solide data fra den syngeniske progresjonsmodellen LNCaP/C4-2/C4-2B viste en statistisk signifikant reduksjon i autofag aktivitet hos celler som har utviklet seg til mer aggressive kreftceller, både når det gjelder generell autofagi og mitofagi. Andre cellelinjer fra aggressiv, langtkommen prostatakreft viste også lavere autofag kapasitet enn den mindre aggressive cellelinjen LNCaP. Hovedkonklusjon Dataene i denne avhandlingen indikerer at prostatakreftdannelse kan være assosiert med en forbigående økt autofag aktivitet, men at prostatakreftprogresjonen er koblet til en varig reduksjon av autofagi.

Background and aim of study Existing research provides no clear answer as to whether autophagy is up- or down-regulated in the cell's development from a normal cell to an aggressive and metastatic cancer cell. In the absence of research using methods that measure autophagy directly, as well as unclear outcomes in clinical trials where cancer development is thought to be associated with a temporary decline in autophagy activity, there is a strong need to understand mechanisms that can lead to new treatment methods. Based on the widespread disease of prostate cancer, we return to the fundamental question of how autophagy activity changes during cancer formation and progression. Materials and methods Several different prostate cancer cell models of formation and progression were examined, both single models from different donors and syngeneic models derived from the same patient. The cells analyzed represent all the different stages from a normal prostate epithelial cell to a metastatic cancer cell. In order to measure general autophagy directly in the cell, the actual cargo in the autophagosome was quantified by lactate dehydrogenase (LDH) sequestration assay. Using stable mKeima-transduced prostate cancer cell lines, it was also possible to quantify changes in the selective autophagic flux of mitochondria (“mitophagy”). Results A statistically significant increase in autophagic activity in prostate epithelial cells undergoing the transition from a normal cell to a cancer cell was detected in an in vitro evolved prostate cancer development and progression model, derived from the hTERT-immortalized prostate epithelial cell line EP156T. Solid data from the syngeneic progression model LNCaP/C4-2/C4-2B showed a statistically significant reduction in autophagy activity in cells that have developed into more aggressive cancer cells, both in terms of general autophagy and mitophagy. Cell lines representing aggressive, advanced prostate cancer cells also showed lower autophagic capacity when compared to the less aggressive cell line LNCaP. Main conclusion The findings in this thesis suggest that prostate cancer development may be associated with a transient increase in autophagy activity, whereas the prostate cancer progression seems to be linked to a persistent decrease in autophagy.