Effect of pancreatic cancer cell secretome on activation of pancreatic stellate cells

Abstract

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a devastating disease with a poor prognosis, a 5-year survival rate of 8%, and an aggressive, metastatic, and resilient nature. Pancreatic stellate cells (PSCs) are one of the significant contributors to cancer aggressiveness in the pancreatic tumor microenvironment. It is well known that quiescent PSCs are activated during the development of PDAC. Activated PSCs secrete cytokines and growth factors that induce pancreatic cancer cell invasion, proliferation, and migration and promote extensive desmoplasia by secreting large extracellular matrix proteins so that they can constitute more than 50% of the tumor stroma in PDAC and act as barriers to chemotherapy. Therefore, the communication between PSCs and pancreatic cancer cells (PCCs) is a significant target for establishing effective therapy strategies and diagnosing PDAC. However, the presence of a specific secreted factor from PDAC cells that may activate PSCs and their mechanism remains unknown. This study investigated the activation of mouse primary PSCs in the presence of conditioned media(CM) from PDAC cell line PANC-1 or MIAPaCa-2. Immunofluorescence imaging showed that PSCs cultured in CM from MIAPACA-2 had an increased expression level of alpha-smooth muscle actin (α-SMA), an activation marker of PSCs, compared with that from PANC-1 cells. By the immunoblotting analysis, another activation marker, collagen1, was also expressed the most in PSCs cultured with MIAPaCa-2 CM. PSCs co-cultured with either MIAPaCa-2 cells or PANC-1 had a similar result that PSCs co-cultured with MIAPaCa-2 cells expressed α-SMA the most. These data indicate that specific molecules secreted from MIAPaCa-2 cells contribute significantly to the activation of PSCs. Eventually, what molecules secreted from MIAPaCa-2 cells are involved in PSC activation should be determined. This finding revealed that secretomes from MIAPaCa-2 cells contributed significantly to the activation of PSCs. Identifying key secreted factors from MIAPaCa-2 cells for PSC activation is helpful to understanding pancreatic cancer progression and finding methods for increased susceptibility to the chemotherapy for PDAC in vivo.;췌관선암(Panreatic ductal adenocarcinoma)은 예후가 좋지 않고, 5년 생존율이 8%밖에 미치지 못하며, 공격적이고 전이가 용이하며 탄력적인 성격을 가진 질병이다. 췌장 성상 세포(PSC)는 췌장 종양 미세 환경에서 암의 공격성에 큰 기여를 한다. 췌장 성상 세포는 췌관선암의 발생 과정 중에 활성화되며, 활성화된 췌장 성상 세포는 사이토카인(cytokine), 성장 인자(growth factor)과 췌장암세포의 침습, 증식, 전이를 유발하는 물질을 분비하고, 많은 양의 세포외 기질(ECM) 단백질을 분비하여 광범위한 섬유조직 형성(desmoplasia)을 유도하여 췌관선암에서 종양 간질(strom)의 50% 이상을 구성하여 치료를 위한 화학 요법의 장벽으로 작용하게 된다. 따라서 췌장 성상 세포와 췌장암 세포 간의 상호작용에 대해 밝히는 것은 췌관선암의 치료와 진단을 위한 효과적인 전략을 수립하기 위한 중요한 목표이다. 그러나 췌장암 세포에서 분비되어 췌장 성상 세포의 활성 체계에 관여하는 특정한 분비 인자의 존재는 여전히 알려져 있지 않다. 본 연구에서는 췌관선암 세포종 PANC-1 또는 MIAPaCa-2를 배양한 조정배지(conditioned media)를 얻어 그 배지에서 배양된 생쥐 원발성 췌장 성상 세포의 활성화를 연구하였다. 면역 형광 이미징(Immunofluorescence imaging)을 통해 MIAPACA-2의 조정배지에서 배양된 췌장 성상 세포가 PANC-1 세포의 조정배지에서 배양된 췌장 성상 세포에 비해 췌장 성상 세포의 활성화 표지인 알파 평활근 액틴(alpha-smooth muscle actin)의 발현 수준이 증가하는 것을 보여주었다. 또한 췌관선암 세포종과의 공동배양에서도 비슷한 결과를 얻었으며, 이는 췌장 성상 세포가 암세포와의 상호작용을 통해 더욱 활성화된다는 이전 연구결과와 일치한다. 면역 형광 이미징 및 웨스턴 블롯 기법을 통한 콜라겐 1(collagen1)과 같은 다른 PSC 활성화 표지의 정량도 연구 중에 있다. 이 발견은 MIAPaCa-2 세포에서 분비되는 특정한 물질이 췌장 성상 세포의 활성화에 크게 기여한다는 것을 보여준다. 따라서, 우리는 앞으로 MIAPaCa-2 세포에서 분비되는 어떤 특정한 물질이 췌장 성상 세포 활성화에 관여하는지를 확인하고자 한다. MIAPaCa-2 세포에서 분비되는 물질 중 췌장 성상 세포 활성화를 돕는 주요 인자를 식별하는 것은 췌장암 진행을 이해하고 생체 내 췌관선암 치료를 위한 화학요법에 대한 민감도를 높이는 방법을 찾는 데 도움을 줄 것으로 기대한다.