The influence of TGF-β1 on human gliobastoma multiforme invasiveness in vitro

Złośliwe nowotwory mózgu, a w szczególności glejak wielopostaciowy (GBM, ang. glioblastoma multiforme), stanowią jedno z największych wyzwań dzisiejszej onkologii. Pomimo dużego postępu w zakresie stosowanych metod neurochirurgii, chemio- i radioterapii mediana przeżyć pacjentów od momentu diagnozy GBM wynosi zaledwie 14 miesięcy. Problem w leczeniu nowotworów mózgu stanowi ich lokalizacja oraz obecność bariery krew-mózg. W przypadku GBM dodatkowy problem stanowi niezwykle inwazyjny charakter tego nowotworu sprawiający, że całkowita resekcja zmienionych tkanek jest praktycznie niemożliwa, oraz wysoki stopień heterogenności utrudniający opracowywanie terapii celowanych. Uważa się, że za nabywanie inwazyjnego potencjału oraz oporności na chemioterapię komórek nowotworowych odpowiada proces przejścia epitelialno-mezenchymalnego (EMT, ang. epitelial-mesenchymal transition). Proces ten może być inicjowany przez sygnały pochodzące ze środowiska komórek oraz mutacje w obrębie specyficznych genów. Jednym z głównych czynników napędzającym cały proces jest transformujący czynnik wzrostu β (TGF-β, ang. transforming growth factor β), który za pośrednictwem swoistych receptorów aktywuje ekspresję szeregu czynników transkrypcyjnych. Celem pracy było zbadanie wpływu długotrwałej ekspozycji komórek GBM na TGF-β1 na ich potencjał inwazyjny, zmiany fenotypowe oraz określenie, czy zmianom wywoływanym przez tą cytokinę towarzyszą zmiany w poziomach białek SNAIL1 oraz Cx43. Przeprowadzone badania wykazały, że długotrwała ekspozycja komórek linii GBM na TGF-β1 prowadzi do znacznych zmian w ich fenotypie oraz zwiększeniu ich potencjału do migracji oraz transmigracji. Ponadto, zmiany wywoływane przez TGF-β1 zdają się utrzymywać przez co najmniej 15 dni od zaprzestania eksponowania komórek na działanie tego czynnika. W czasie prowadzenia hodowli z TGF-β1 dochodziło również do akumulacji obu badanych białek, lecz ich poziom szybko malał po ponownym przeniesieniu komórek do zwykłej pożywki.

Malignant brain tumors, most notably glioblastoma multiforme (GBM), present one of the greatest challenges in modern oncology. Despite numerous advances in neurosurgery, chemotherapy and radiotherapy median survival after diagnosis is only 14 months. The biggest issue in treating brain tumors lies in their localization and presence of the blood-brain barrier. In case of GBM successful treatment is also hindered due to its extremely invasive nature, rendering complete resection practically impossible and high heterogeneity, impeding the development of targeted therapies. It is believed, that epithelial-mesenchymal transition (EMT) is responsible for the acquisition of invasive potential and resistance to chemotherapy in cancer cells. EMT can be initiated by both extracellular cues and mutations in specific gene sequences, but transforming growth factor β (TGF-β) seems to be the main driving force of the process. TGF-β, by binding to its specific receptors, activates transcription of numerous transcription factors involved in switching cell phenotype from epithelial to mesenchymal. The aim of this study was to assess the long term effects of TGF-β1 exposure on GBM cell lines phenotypes, invasiveness, transmigration potential and changes in levels of SNAIL1 and Cx43 proteins. Conducted research has shown, that long term exposure to TGF-β1 leads to major changes in overall cell morphology, high increase in invasiveness and transmigration potential. Moreover, the changes caused by TGF-β1 seem to persist for at least 15 days after termination of supplementing cell medium with the cytokine. Exposition to TGF-β1 also led to the accumulation of both investigated proteins, but their level decreased rapidly after changing cell medium to one free of TGF-β1.