The effects of Programmed death-ligand 1 on cancer metastasis via anoikis resistance in lung cancer

Abstract

Recently, it has been reported that expression of programmed death ligand-1 (PD-L1), originally known to express in immune cells and repress immune system, increased in various cancers associated with cancer malignancy. PD-L1 expressed in cancer cells is thought to bind to PD-1 in T-cells to repress its activity, leading to immune avoidance. Since immune avoidance is critical step for cancer metastasis, I further investigated whether PD-L1 played an important role in the regulation of tumor malignancy. Among human lung cancer cells including A549, H1299, and H1975, all of them cultured in suspension showed faster and bigger cell aggregation in a time-dependent manner, compared to Beas-2B, human normal lung epithelial cell. Interestingly, PD-L1 expression was increased in lung cancer cells cultured in suspension, and knock-down of PD-L1 using si-RNA reduced aggregate formation and cell survival, suggesting the involvement of PD-L1 in sensitization of anoikis. In addition, knock-down of PD-L1 reduced cell adhesion, migration, and invasion, which are important abilities in metastatic cancer cells, and tumor growth and lung metastasis in in vivo. Conversely, PD-L1 overexpression enhanced anoikis resistance together with cell adhesion, migration and invasion. Interestingly, reducing PD-L1 expression resulted in decreased EGFR expression levels and phosphorylation of both EGFR and AKT, important regulatory events for cell survival. Taken together, these data suggest that PD-L1 play crucial roles in cancer metastasis via enhancing anoikis resistance and EGFR/AKT signaling pathway appeared to be involved in PD-L1-mediated anoikis regulation.;Programmed cell death ligand 1(PD-L1)는 면역세포에서 발현되며, 면역체계를 억제하는 것으로 잘 알려져 있다. 그러나 최근 다양한 암세포에서도 PD-L1이 발현되고 그것이 암의 악성화와 연관이 있다고 보고되었다. 암세포의 PD-L1은 T 세포의 PD-1에 결합하여 T 세포 활동을 억제하여 면역 회피를 일으키는 것으로 생각되어졌다. 그러나 PD-L1이 면역 억제 외에도 종양 악성 종양에서 중요한 역할을 하는 것이 가능하다. 우리 연구에서는 PD-L1이 폐암세포에서 암 전이에 있어 어떤 역할을 하는지 다양한 폐암 세포인 A549, H1299 그리고 H1975세포를 이용하여 알아보았다. 세포를 현탁 상태(suspended)에서 배양했을 때 시간이 지남에 따라 정상 폐 세포인 Beas-2B에서 보다 폐암 세포에서 더 빠르고 크게 세포가 응집하는 것을 확인하였다. 또한, 현탁 배양 후 1-4시간 때에 PD-L1의 발현양이 증가했다가 24시간쯤 되면 감소하는 것을 확인하였다. 게다가, PD-L1의 발현을 감소시켰을 때, 세포의 응집정도가 감소하였고, anoikis가 증가하는 것을 확인하였다. 또한, 전이가 일어나기 위해 필요한 능력인 세포 부착성(adhesion), 침윤성(invasion), 그리고 운동성(migration)이 모두 감소하는 것을 확인하였다. 그와 반대로, PD-L1을 과발현 시켰을 때 세포 응집이 더 증가하였고, anoikis resistance, 세포 부착성(adhesion)과 운동성(migration) 이 강화되는 것을 확인하였다. 이 데이터를 기반으로 생체 내 실험을 해보았을 때, PD-L1의 발현을 감소시키면 종양 성장과 암 전이가 억제되는 것을 확인하였다. 흥미롭게도, PD-L1이 세포 생존에 중요한 EGFR/AKT 활성화를 조절하는 것을 관찰 하였다. 이러한 결과들을 종합해 보았을 때, PD-L1이 anoikis resistance와 PD-L1이 조절하는 anoikis 조절과 관련이 있는 EGFR/AKT 경로를 강화시키는 것을 통해 의해 암 전이에 중요한 역할을 한다는 것을 시사한다.