Evaluación de la interacción entre el complemento proteína C1q y el ácido hialurónico en la promoción de la adhesión celular
Summary
El componente de complemento C1q es una molécula proinflamatoria altamente expresada en el microambiente tisular que puede interactuar con la matriz extracelular. Aquí, describimos un método para probar cómo C1q unido al ácido hialurónico afecta la adhesión celular.
Abstract
Se ha demostrado cada vez más que el microambiente tumoral desempeña un papel activo en el crecimiento de la neoplasia y la metástasis. A través de diferentes vías, las células tumorales pueden reclutar eficientemente células estromales, inmunes y endoteliales mediante el secreto de factores estimulantes, quimioquinas y citoquinas. A su vez, estas células pueden alterar las propiedades de señalización del microambiente mediante la liberación de señales, metabolitos y componentes de matriz extracelular que promueven el crecimiento para mantener una alta proliferación y competencia metastásica. En este contexto, identificamos que el componente de complemento C1q, altamente expresado localmente por una serie de tumores malignos humanos, al interactuar con la matriz extracelular de ácido hialurónico, afecta fuertemente el comportamiento de las células primarias aisladas del tumor humano Especímenes. Aquí, describimos un método para probar cómo C1q unido al ácido hialurónico (HA) afecta la adhesión de las células tumorales, subyacente al hecho de que las propiedades biológicas de los componentes clave de la matriz extracelular (en este caso HA) pueden ser moldeadas por señales bioactivas hacia el tumor Progresión.
Introduction
El microambiente tumoral (TME) influye en el desarrollo y la progresión del cáncer, ya que puede proporcionar un nicho permisivo para la supervivencia celular, el crecimiento y la invasión. La identificación de nuevos actores clave en TME puede ser útil para el descubrimiento de nuevas herramientas moleculares para la terapia diana. TME incluye una red compleja y dinámica de células no malignas, como células endoteliales, fibroblastos y células del sistema inmunitario, incrustadas en los componentes de la matriz extracelular (ECM) circundantes, incluyendo colágenos, laminines, fibronectinas, proteoglicanos e hialuronanos. Tanto las células tumorales como las no tumorales sintetizan y secretan componentes de ECM junto con citoquinas, quimioquinas, factores de crecimiento y enzimas de remodelación inflamatorias y matriciales que alteran en general las propiedades físicas, químicas y de señalización de TME. Entre estos componentes, el ácido hialurónico (HA) ha surgido para ejercer un papel crucial en la biología tumoral. A pesar de su simple composición química, HA, junto con sus moléculas de unión HA (hialadherinas), puede modular la angiogénesis, la capacidad de respuesta del sistema inmune y la remodelación de ECM de una manera dependiente del tamaño y la concentración1.
El sistema de complemento (C) también forma parte del TME local, que recientemente ha recibido una atención cada vez mayor. El sistema C abarca un conjunto de proteínas solubles y unidas a membranaimplicadas en la primera línea de defensa contra las no autocélulas, los elementos huésped no deseados y los patógenos. Funcionalmente, la C une los brazos de dos efectos de los sistemas innatos y adaptativos para promover la matanza directa de células o el montaje de una respuesta inflamatoria2. La activación c puede suprimir el crecimiento tumoral, destruyendo las células cancerosas o inhibiendo su crecimiento, pero se ha vuelto cada vez más claro que puede poseer una actividad que promueve el tumor al sostener la inflamación crónica, promoviendo el establecimiento de un ambiente inmunosupresor, induciendo angiogénesis y activando vías de señalización relacionadas con el cáncer3. En este contexto, C1q, la primera molécula de reconocimiento de la vía clásica del sistema C ha surgido para ejercer importantes funciones en el microambiente tumoral independientemente de la activación C4. C1q ha demostrado ser expresado localmente por una gama de tumores malignos humanos, donde puede favorecer laadhesión de las células cancerosas, la migración y la proliferación, además de la angiogénesis y la metástasis 5. Curiosamente C1q interactúa con un componente importante del ECM como HA.
Desarrollamos una técnica para aislar las células cancerosas primarias de la masa tumoral. Además, creamos la matriz, que puede estimular el microambiente tumoral, particularmente la interacción entre C1q y el ácido hialurónico de alto peso molecular. C1q unido a HA fue capaz de inducir la adhesión de las células tumorales.
Protocol
Representative Results
Discussion
Describimos un método fácil para investigar cómo el componente de complemento C1q, interactuando con el ácido hialurónico, es capaz de modular el comportamiento de las células primarias aisladas de los tejidos tumorales humanos. Tanto HA como C1q están abundantemente presentes en el microambiente tisular tanto en condiciones fisiológicas como patológicas, participando en varios procesos biológicos celulares. Por ejemplo, se ha demostrado que C1q está presente en el microambiente de la placenta, donde favorece …
Divulgations
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Agradecemos a Ivan Donati por proporcionar ha, Leonardo Amadio, Gabriella Zito (Departamento de Ginecología de IRCCS “Burlo Garofolo”, Trieste, Italia) y Andrea Romano (Unidad Clínica Operativa de Anatomía e Histología Patológica, Hospital Cattinara, Trieste, Italia ) para la recogida de muestras de tejido. Agradecemos también a Nicolá Morosini por la ayuda en la preparación del video y a Alex Coppola, la voz. Este trabajo fue apoyado por subvenciones del Instituto de Salud Maternoinfantil, IRCCS “Burlo Garofolo”, Trieste, Italia (RC20/16) y Fondazione Cassa di Risparmio Trieste a R.Bulla.
Materials
| 100 µm pore filter | BD Falcon | 352360 | |
| Amphotericin B solution (fungizone) | Sigma-Aldrich | 1397-89-3 | |
| basic FGF | Immunological Sciences | GRF-15595 | |
| Calcium Chloride | Sigma-Aldrich | C-4901 | |
| Collagenase type I | Worthington Biochemical Corporation, DBA | MX1D12644 | |
| D-Glucose | Sigma-Aldrich | 50-99-7 | |
| DNase I | Roche | 10 104 159 001 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | 60-00-4 | |
| EGF | Immunological Sciences | GRF-10544 | |
| FAST DiI | Molecular probes, Invitrogen, Thermo Fisher Scientific | D7756 | |
| Fetal bovine serum | Gibco, Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
| Fibronectin | Roche | 11051407001 | |
| Flask for cell culture | Corning | 430639 | Sterile, vented |
| Gentamicin solution | Sigma-Aldrich | G1397-10ML | |
| Hank’s Balanced Salt Solution (HBBS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Supplemented with EDTA, Glucose, penicillin-streptamicin, gentamicin and fungizone |
| High molecular weight hyaluronic acid | Kind gift by Prof. Ivan Donati | ||
| Human endothelial serum free medium | Gibco, Thermo Fisher Scientific | 11111-044 | Supplemented with EGF (5 ng/mL), basic FGF (10 ng/mL), and 1% penicillin–streptomycin (Sigma-Aldrich) |
| Magnesium Chloride | Carlo Erba | 13446-18-9 | |
| Medium 199 with Hank’s salt | Sigma-Aldrich | M7653 | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P0781 | |
| Time-lapse microscopy | Nikon | Imaging System BioStation IM-Q | |
| Titertek Multiskan ELISA Reader | Flow Labs | ||
| Trypsin | Sigma-Aldrich | T4674 |
References
- Zamboni, F., Vieira, S., Reis, R. L., Oliveira, J. M., Collins, M. N. The potential of hyaluronic acid in immunoprotection and immunomodulation: Chemistry, processing and function. Progress in Materials Science. 97, 97-122 (2018).
- Lorusso, G., Ruegg, C. The tumor microenvironment and its contribution to tumor evolution toward metastasis. Histochemistry and Cell Biology. 130 (6), 1091-1103 (2008).
- Ricklin, D., Hajishengallis, G., Yang, K., Lambris, J. D. Complement: a key system for immune surveillance and homeostasis. Nature Immunology. 11 (9), 785-797 (2010).
- Bulla, R., et al. C1q acts in the tumour microenvironment as a cancer-promoting factor independently of complement activation. Nature Communications. 7, 10346 (2016).
- Winslow, S., Leandersson, K., Edsjo, A., Larsson, C. Prognostic stromal gene signatures in breast cancer. Breast Cancer Research. 17, 23 (2015).
- Collins, M. N., Birkinshaw, C. Hyaluronic acid solutions: A processing method for efficient chemical modification. Journal of Applied Polymer Science. 130 (1), 145-152 (2013).
- Itano, N. Simple primary structure, complex turnover regulation and multiple roles of hyaluronan. Journal of Biochemistry. 144 (2), 131-137 (2008).
- Agostinis, C., et al. An alternative role of C1q in cell migration and tissue remodeling: contribution to trophoblast invasion and placental development. Journal of Immunology. 185 (7), 4420-4429 (2010).
- Agostinis, C., et al. Complement Protein C1q Binds to Hyaluronic Acid in the Malignant Pleural Mesothelioma Microenvironment and Promotes Tumor Growth. Frontiers in Immunology. 8, 1559 (2017).
- Bossi, F., et al. C1q as a unique player in angiogenesis with therapeutic implication in wound healing. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (11), 4209-4214 (2014).
- Hosszu, K. K., et al. Cell surface expression and function of the macromolecular c1 complex on the surface of human monocytes. Frontiers in Immunology. 3, 38 (2012).
- Laurent, T. C., Fraser, J. R. Hyaluronan. Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 6 (7), 2397-2404 (1992).
- Gaboriaud, C., et al. The crystal structure of the globular head of complement protein C1q provides a basis for its versatile recognition properties. Journal of Biological Chemistry. 278 (47), 46974-46982 (2003).
- Lam, J., Truong, N. F., Segura, T. Design of cell-matrix interactions in hyaluronic acid hydrogel scaffolds. Acta Biomaterialia. 10 (4), 1571-1580 (2014).
