El mesènquima embrionari pulmonar i la seva relació en el control del càncer de pulmó

Abstract

ANTECEDENTS: Quan els gens responsables del desenvolupament embrionari normal s'expressen de manera anormal en adults, pot derivar en l’aparició del tumor. Això pot suggerir que el mateix mecanisme que controla la diferenciació embrionària també podria controlar la diferenciació del tumor. Per tant, es va hipotetitzar que el fenotip maligne de les cèl·lules canceroses de pulmó podria adquirir característiques benignes al posar-se en contacte amb un microambient pulmonar embrionari. MÈTODES: Es va crear un medi condicionat de cèl·lules mesenquimals de pulmó embrionari humà (hEML-CM). A continuació, es van cultivar les línies cel·lulars d’adenocarcinoma pulmonar, A549 i H1299, en hEML-CM i en un medi condicionat control. Posteriorment, els canvis morfològics es van analitzar amb microscòpia electrònica òptica i de transmissió. Els canvis funcionals es van avaluar mitjançant l’anàlisi de la proliferació, la migració, la capacitat de formació de colònies en 2D i 3D, i la capacitat de creixement del tumor in vivo. Els canvis moleculars i de diferenciació es van estudiar per l'expressió dels gens de pluripotència OSKM, el marcador d'adenocarcinoma NKX2-1, les SFTPs, les DNMT3A/3B, els marcadors mesenquimals VIM i α-SMA, i el marcador de miofibroblasts MYH. Per últim, l'anàlisi transcriptòmic es va realitzar mitjançant matrius d’Affymetrix. RESULTATS: Les cèl·lules A549 i H1299 cultivades en hEML-CM van perdre la seva morfologia epitelial, van adquirir un fenotip mesodèrmic i van disminuir les seves característiques funcionals malignes. L'expressió d'OSKM, NKX2-1 i SFTP va disminuir, mentre que la de DNMT3A/3B, VIM, α-SMA i MYH va augmentar. L'anàlisi transcriptòmic va mostrar que les cèl·lules condicionades estaven més a prop dels mioblasts i del fibroblast de pulmó humà que de les cèl·lules pulmonars epitelials normals; el que va permetre identificar gran quantitat de gens diferencialment expressats entre les cèl·lules control i les condicionades. CONCLUSIONS: Pel que se sap, aquest és el primer estudi en el que s’ha observat que els estímuls del mesènquima pulmonar embrionari poden modular el fenotip maligne de les cèl·lules canceroses de pulmó, controlar-ne la capacitat de creixement i activar la seva diferenciació en miofibroblasts. Aquestes troballes podrien conduir a noves estratègies per al tractament del càncer de pulmó.

BACKGROUND: When genes responsible for normal embryonic development are abnormally expressed in adults, it can lead to tumor development. This can suggest that the same mechanism that controls embryonic differentiation can also control tumor differentiation. We hypothesize that the malignant phenotype of lung cancer cells could acquire benign characteristics when in contact with an embryonic lung microenvironment. We cultured two lung cancer cell lines in embryonic lung mesenchyme-conditioned medium and evaluated morphological, functional and molecular changes. METHODS: The human embryonic mesenchymal lung-conditioned medium (hEML-CM) was obtained by culturing lung cells from embryos in the pseudoglandular stage of development. The NSCLC cell lines A549 and H1299 we cultured in the hEML-CM and in a tumor-conditioned medium. Morphological changes were analyzed with optical and transmission electron microscopy. To evaluate the functional effect of conditioned medium in tumor cells, we analyzed cell proliferation, migration, colony formation capacity in 2D and 3D and in vivo tumor growth capacity. The expression of the pluripotency genes OSKM, the adenocarcinoma marker NKX2-1, the lung surfactant proteins SFTP, the myofibroblast marker MYH and DNMT3A/3B was analyzed with qRT-PCR and the presence of the myofibroblast markers vimentin and α-SMA with immunofluorescence. Transcriptomic analysis was performed using Affymetrix arrays. RESULTS: The A549 and H1299 cells cultured in hEML-CM lost their epithelial morphology, acquired mesodermal characteristics, and decreased proliferation, migration, and colony formation capacity in 2D and 3D, as well as reduced its capacity to growth in vivo. The expression of OSKM, NKX2-1 and SFTP decreased, while that of DNMT3A/3B, vimentin, α-SMA and MYH increased. Distant matrix analysis based on transcriptomic profile showed that conditioned cells were closer to myoblast and human lung fibroblast than to normal epithelial immortalized lung cells. A total of 1631 for A549 and 866 for H1299 differentially expressed genes between control and conditioned cells were identified. CONCLUSIONS: To the best of our knowledge, this is the first study to report that stimuli from the embryonic lung can modulate the malignant phenotype of lung cancer cells, control their growth capacity and activate their differentiation into myofibroblasts. These findings could lead to new strategies for lung cancer management.