Centrosome amplification regulates tumor microenvironment via senescence-associated secretory phenotype (SASP)

Abstract

Senescence-associated secretory phenotype (SASP) is emerging as an important factor that can deleteriously affect the tumor microenvironment (TME) by promoting tumor progression and metastasis. Recent studies have shown that centrosome amplification, frequently found in human cancers, can serve as cellular stress that promotes cellular invasion via secretory proteins. However, the exact molecular mechanisms underlying this phenomenon has not been fully elucidated. First, I generated an isogenic cell line capable of transient centrosome amplification using a tetracycline-inducible PLK4 expression system. Here, I show that centrosome amplification induces senescence through the cGAS-STING pathway. By utilizing 3D organoid models, I demonstrated that extra centrosomes promote SASP and cellular invasion through a cytosolic DNA sensing, innate immune response. Furthermore, I observed that CRISPR-Cas9-mediated knockout of the cytosolic DNA sensing pathway markedly inhibits SASP as well as both cell autonomous and non-cell autonomous invasion that were induced by centrosome amplification. Then, I determined that the source of the cytosolic DNA is micronuclei rupture promoted by extra centrosomes, by showing the rescue of senescence, SASP and invasion after micronuclei rupture prevention. Finally, I investigated the interaction between centrosome amplification induced-senescent cells and NK cells. The results indicate that centrosome amplification can regulate the tumor microenvironment through these secreted pro-inflammatory factors, providing a framework for developing novel strategies for treating metastasis.

;노화 관련 분비 표현형(SASP)은 종양의 진행과 전이를 촉진하여 종양 미세 환경에 해로운 영향을 미칠 수 있는 중요한 요인으로 떠오르고 있습니다. 최근 연구에 따르면 인간 암에서 자주 발견되는 중심체 증폭은 분비 단백질을 통한 세포 침투를 촉진하는 세포 스트레스로 작용할 수 있습니다. 그러나 이 현상의 정확한 분자 메커니즘은 완전히 밝혀지지 않았습니다. 먼저, 저는 tetracycline 유도성 PLK4 발현 시스템을 사용하여 일시적인 중심체 증폭이 가능한 동종 세포주를 생성했습니다. 여기서 저는 중심체 증폭이 cGAS STING 경로를 통해 세포 노화를 유도한다는 것을 보여줍니다. 3D 기관 유사체 모델을 활용하여 중심체 증폭이 세포질 DNA 감지, 선천적 면역 반응을 통해 SASP와 세포 침투를 촉진한다는 것을 입증했습니다. 또한, 저는 세포질 DNA 감지 경로의 CRISPR-Cas9 매개 녹아웃이 중심체 증폭에 의해 유도된 세포자율 및 비세포자율 침투뿐만 아니라 SASP를 현저하게 억제한다는 것을 관찰했습니다. 그런 다음, 저는 핵막 파열을 방지했을 때 세포 노화, SASP 및 침투가 구조됨을 보여줌으로써 중심체 증폭에 의해 촉진되는 핵막 파열이 세포질 DNA의 원천이라는 것을 확인했습니다. 마지막으로, 저는 중심체 증폭으로 유도된 노화 세포와 NK 세포 사이의 상호 작용을 조사했습니다. 결과는 중심체 증폭이 이러한 분비된 염증성 인자를 통해 종양 미세 환경을 조절할 수 있음을 나타내며, 전이 치료를 위한 새로운 전략을 개발하기 위한 프레임워크를 제공합니다.