Systémové aspekty nádorové angiogeneze: regulace a biomarkery

Mgr. Kateřina Pilátová, Ph.D.

Doctoral thesis

Systemic aspects of tumour angiogenesis: regulation and biomarkers

Abstract:

Úvod: Angiogeneze, tedy novotvorba cév, je zásadní proces pro nádorový růst a jeho šíření. Angiogeneze je regulována řadou cytokinů a růstových faktorů, z nichž nejvýznamnější je VEGF, a různými buněčnými typy včetně imunitních buněk, jako jsou myeloidní supresorové buňky (MDSC), nebo krevních destiček. Protinádorová terapie cílená na VEGF a jeho signální dráhy je v současné době součástí klinické praxe. Nicméně biomarkery nádorové angiogeneze predikující odpověď na antiangiogenní terapii doposud k dispozici nejsou. Metody: 1) Polymorfizmy genů VEGF (rs699947, rs833061, rs2010963, rs3025039, rs10434) a VDR (rs11568820, rs2228570, rs1544410, rs7975232, rs731236) byly studovány u 60 pacientů s metastatickým kolorektálním karcinomem (mCRC) léčených bevacizumabem v kombinaci s chemoterapií a u 55 subjektů kontrolní populace za účelem zhodnocení jejich vlivu na riziko CRC a klinickou odpověď na léčbu bevacizumabem u pacientů s mCRC. 2) Proteomická analýza destičkových chemokinů PF-4 a CTAP-III byla provedena za využití SELDI-TOF MS u 26 pacientů s CRC, 15 pacientek s karcinomem prsu a 54 jedinců kontrolní populace. Jejich zastoupení v krevních destičkách bylo zhodnoceno v kontextu přítomnosti nádoru a klinické odpovědi pacientů s mCRC. 3) Flowcytometrická analýza cirkulujících monocytárních (Mo-MDSC) a granulocytárních (Gr-MDSC) MDSC byla provedena v kontrolní populace 61 jedinců, u 52 pacientů s CRC v době diagnózy a následně během follow-up, u 53 pacientek s karcinomem prsu a po podání rG-CSF. Výsledky: 1) Polymorfizmy VEGF a VDR nebyly asociovány s rizikem vývoje CRC. Žádný z vyšetřovaných polymorfizmů VEGF nebyl signifikantně asociován s PFS nebo OS pacientů s mCRC. Homozygoti TT a CC polymorfizmu VDR rs2226570 (FokI) měli signifikantně delší PFS s mediánem 12 měsíců (95% CI 8–21) ve srovnání s heterozygoty CT s mediánem PFS 7,5 měsíců (95% CI 4–14) (p = 0,010). 2) Krevní destičky obsahují významné zastoupení proteinů PF-4 and CTAP-III, které regulují nádorovou abiogenezi, a jejich hladiny mohou odrážet angiogenní potenciál nádoru. Vyšší poměr PF-4/CTAP-III vykazuje trend k delšímu přežití pacientů s mCRC. 3) Cirkulující MDSC jsou ve srovnání s kontrolní populací signifikantně zvýšené u pacientek s karcinomem prsu a u pacientů s CRC již v době diagnózy. Rekombinantní G-CSF zvyšuje počet cirkulujících MDSC u pacientek s karcinomem prsu (p = 0,043). Závěr: Biomarkery angiogeneze jsou výsledkem interakce tumor-angiogeneze-mikroprostředí s významným příspěvkem imunitního, koagulačního a metabolického stavu nádorového mikroprostředí. Identifikovali jsme biomarkery, které se potenciálně podílejí na komplexní regulaci nádorové angiogeneze.

Abstract:

Background: Angiogenesis, the development of new blood vessels, is fundamental process for tumour growth and spread. Angiogenesis is regulated by a number of cytokines and growth factors, of which the most prominent is VEGF, and by many cell types including immune cells, for example myeloid derived suppressor cells (MDSCs), or platelets. Anticancer therapies targeting VEGF and its signalling pathways are currently used in clinical practise. However, biomarkers of tumour angiogenesis predicting response to anti-angiogenic therapy are needed. Methods: 1) Polymorphisms of VEGF (rs699947, rs833061, rs2010963, rs3025039, rs10434) and VDR (rs11568820, rs2228570, rs1544410, rs7975232, rs731236) genes in 60 metastatic colorectal cancer patients (mCRC) treated with bevacizumab plus chemotherapy and in 55 subjects of control population were investigated to assess their impact on CRC risk and clinical outcome of bevacizumab-treated mCRC patients. 2) Proteomic analysis of platelet chemokines PF-4 and CTAP-III was carried out using SELDI-TOF MS in 26 CRC patients, 15 breast cancer patients and 54 control subjects to evaluate their platelet level in context of tumour presence and clinical outcome of mCRC patients. 3) Flow cytometric analysis of circulating monocytic (Mo-MDSCs) and granulocytic (Gr-MDSCs) MDSCs was performed in 61 controls, in 52 CRC patients at diagnosis and during follow-up, in 53 patients with breast cancer and after rG-CSF administration. Results: 1) VEGF and VDR polymorphisms were not associated with mCRC risk. None of the investigated VEGF polymoprhism was significantly associated with PFS and OS in metastatic CRC. Homozygotes TT a CC of VDR rs2226570 (FokI) polymorphism had significantly longer PFS with median 12 months (95% CI 8–21) compared to heterozygotes CT with median PFS 7.5 months (95% CI 4–14) (p = 0.010). 2) Platelets contain substantial amount of angiogenesis-modulating proteins PF-4 and CTAP-III and their levels may reflect angiogenic tumour potential. Increased PF-4/CTAP-III ratio tended to be associated with longer survival in metastatic CRC. 3) Circulating MDSCs were significantly increased in breast cancer patients and patients with CRC at the time of diagnosis compared to control group. Recombinant G-CSF increases number of circulating MDSCs in breast cancer patients (p = 0.043). Conclusions: Biomarkers of angiogenesis represents cancer-angiogenesis-microenvironment interactions with substantial contribution of immune, coagulation and metabolic status. Here we identified host-related biomarkers of cancer angiogenesis potentially involved in complex regulation of cancer progression.

Keywords

Nádorová angiogeneze, rakovina, kolorektální karcinom, biomarker, vaskulární endoteliální růstový faktor, receptor pro vitamin D, krevní destičky, destičkový faktor 4, CTAP-III, myeloidní supresorové buňky

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 1. 9. 2017

Thesis defence

• Date of defence: 23. 2. 2018
• Supervisor: doc. MUDr. Dalibor Valík, Ph.D.

Masaryk University

Faculty of Medicine

Doctoral programme / field:
Oncology (4-years) / Oncology