Preselection of AT-2 cells resistant to mitoxantrone as a tool for analysis the sources of heterogeneity of the cell population of prostate cancer

Guz nowotworowy nie jest jednorodną strukturą. Rodzaj komórki, od której wywodzi się nowotwór, jego mikrośrodowisko oraz nabyte mutacje prowadzą do powstania subpopulacji komórek różniących się genotypem i fenotypem. Obecnie istnieją dwie szeroko uznane koncepcje wyjaśniające heterogenność nowotworu: oparta na doborze naturalnym teoria klonalnej ewolucji i teoria nowotworowych komórek macierzystych zakładająca hierarchiczną budowę nowotworu. W poniższej pracy zbadano wpływ mitoksantronu – antybiotyku powszechnie stosowanego w chemioterapii raka prostaty – na należącą do modelu Dunninga anaplastyczną linię AT-2. W tym celu dokonano preselekcji komórek AT-2 subletalnymi stężeniami mitoksantronu, a uzyskane komórki poddano szeregowi testów. Preselekcja doprowadziła do wyizolowania subpopulacji różniącej się morfologicznie od przeciętnie obserwowanych komórek, zdolnej do odtworzenia heterogenności linii AT-2. W wyprowadzonych komórkach zaobserwowano szereg zmian odróżniających je od linii typu dzikiego. Były to m.in spadek tempa proliferacji, zmiany aktywności migracyjnej komórek, oraz wzrost ekspresji N-kadheryny, koneksyny 43 oraz białka Snail. Wyizolowana subpopulacja komórek zdolna do odtworzenia heterogenności linii wykazuje cechy nowotworowych komórek macierzystych. Zmiany zaobserwowane u komórek poddanych działaniu mitoksantronu sugerują promowanie migracyjnego charakteru nowotworu i mogą się przyczynić do zwiększonego tempa rozwoju choroby u chorych poddanych terapii tym lekiem.

Tumor is not a homogeneous structure. The cell type from which it is derived, microenvironment and acquired mutations drive to formation of subpopulations with different phenotypes and genotypes. Currently there are two broadly accepted approaches explaining cancer heterogeneity: coming from Darwinian natural selection model the clonal evolution theory and cancer stem cells model based on hierarchical organization of cancer. In this paper the effect of mitoxantrone – an antibiotic commonly used in prostate cancer therapy – on anaplastic AT-2 cell line belonging to Dunning model was investigated. For this purpose the preselection of AT-2 cell with sublethal concentrations of mitoxantrone was performed. Preselection resulted in isolation of subpopulation varying in morphology from usually observed and capable to restore heterogeneity of the AT-2 line. A number of changes were found in derived cells that distinguish them from the wild-type line. These included decrease in the rate of proliferation, changes in cell migration activity, and increased expression of N-cadherin, connexin 43, and Snail protein. An isolated subpopulation capable to restore AT-2 line heterogeneity displays the attributes of cancer stem cells. Additionally changes in cells exposed to mitoxantrone arm suggest tumor-migration promoting effect and may contribute to increased progression of the disease in patients undergoing therapy with this drug.