Extracellular matrix-glycan dynamics in gastric cancer

Abstract

Gastric cancer is the fifth most common malignancy worldwide, with high incidence and mortality rates. Gastric cancer can be classified histologically, according to the Laurén classification, into diffuse and intestinal type. Patient’s diagnosis is frequently made when disease is already at an advanced stage. It has been notorious the importance of the roles of glycans in cancer by the fact that changes in glycosylation regulate the development and progression of cancer, serving as potential sources of cancer biomarkers and providing a set of specific targets for therapeutic intervention. A solid knowledge has been presented over the past years regarding the fundamental roles of heparan sulfate proteoglycans, owing to their diversity in structure and location, in regulating the growth and progression of cancer. Syndecan-4 (SDC4) is a heparan sulfate rich proteoglycan with key roles in cell adhesion to extracellular matrix components, therefore it participates in the regulation of cell motility mechanisms. Moreover, the focal adhesions assembly is performed by an interplay between SDC4 and integrins and this process allows cell migration and formation of new focal complexes. In this dissertation a knock-out gastric cancer cell line model lacking SDC4 was resourced. By performing cell functional assays using this knock out model it was possible to analyse the impact of this proteoglycan loss in the intracellular signalling pathways and cell motility features. The migration ratio observed in the SDC4 knock outs was reduced, and remarkably SDC4 loss resulted in a less aggressive behaviour, demonstrated by lower invasion capacity. This phenotypic changes were accompanied by alterations of expression of proteins involved in specific signalling pathway, namely reduced p-Src, p-FAK activation and PKCα expression. Furthermore, SDC4 expression levels were evaluated on malignant gastric tissues and proved to be associated with the intestinal histological type of gastric primary carcinomas. In lymph node metastasis the SDC4 expression followed the same trend as the respective primary carcinomas, with metastasis from intestinal type primary tumours displaying SDC4 expression, which was absent in metastasis that originate from diffuse type tumours. In summary, this dissertation demonstrated that SDC4 has a key role in mediating the cell-ECM interplay and is a promoter of the invasive activity of gastric cancer cells. These studies are a launch pad to potentiate a new therapeutic target to improve clinical management of gastric cancer.

O cancro gástrico é o quinto mais comum no mundo, com uma elevada incidência e taxa de mortalidade. Este pode ser classificado histologicamente, de acordo com a classificação Laurén, em tipo difuso e intestinal. O diagnóstico dos pacientes é frequentemente feito quando a doença está em estado avançado. Tem sido notória a importância dos papéis dos glicanos no cancro, visto que, mudanças na glicosilação regulam o seu desenvolvimento e progressão, servindo como potenciais biomarcadores e providenciando uma série de alvos específicos para a intervenção terapêutica. Ao longo dos anos, tem se vindo a provar o papel fundamental dos proteoglicanos de heparano sulfato, devido à sua diversidade em estrutura e localização, na regulação do crescimento e progressão do cancro. O syndecan-4 (SDC4) é um proteoglicano de heparano sulfato com papéis fundamentais na adesão celular aos componentes da matriz extracelular, participando na regulação dos mecanismos de mobilidade celular. Adicionalmente, a montagem das adesões focais é realizada pela interação entre o SDC4 e integrinas, sendo este mediador da migração celular e da formação de novos complexos focais. Nesta tese foi estudado um modelo knock out para o SDC4 de uma linha celular de cancro gástrico. Utilizando este modelo celular foi possível analisar o impacto da perda deste proteoglicano nas vias de sinalização intracelulares e na capacidade de migração das células. A taxa de migração nos knock outs para o SDC4 foi reduzida e mostraram um comportamento menos agressivo, demonstrando uma menor capacidade de invasão. As mudanças de fenótipo foram acompanhadas por alterações na expressão de proteínas envolvidas em vias específicas de sinalização, como a diminuição da ativação da p-Src, p-FAK e menor expressão da PKCα. Os níveis de expressão do SDC4 foram avaliadas em tecidos de cancro gástrico e foi provado que os níveis elevados estão associados com o subtipo intestinal. Nas metástases, dos pacientes com tumores primários do tipo intestinal, foi observada a mesma tendência de aumento dos níveis de expressão do SDC4, enquanto pacientes com tumores primários difusos apresentaram metástases sem expressão de SDC4. Em resumo, esta tese demonstra o papel do SDC4 em potenciar a interação matriz-célula e como promotor de uma atividade invasiva nesta linha celular de cancro gástrico. Estes estudos são uma rampa de lançamento para potenciar novos alvos terapêuticos para melhorar a gestão clínica dos doentes com cancro gástrico.