Évaluation de l'interaction entre le complément protéique C1q et l'acide hyaluronique dans la promotion de l'adhérence cellulaire
Summary
Le composant de complément C1q est une molécule pro-inflammatoire fortement exprimée dans le microenvironnement de tissu qui peut interagir avec la matrice extracellulaire. Ici, nous décrivons une méthode pour tester comment C1q lié à l’acide hyaluronique affecte l’adhérence cellulaire.
Abstract
Il a été de plus en plus démontré que le microenvironnement de tumeur joue un rôle actif dans la croissance et la métasse de néoplasia. Par différentes voies, les cellules tumorales peuvent recruter efficacement des cellules stromales, immunitaires et endothéliales en sécrétant des facteurs stimulants, des chimiokines et des cytokines. À leur tour, ces cellules peuvent modifier les propriétés de signalisation du microenvironnement en libérant des signaux favorisant la croissance, des métabolites et des composants de matrice extracellulaire pour soutenir une forte prolifération et la compétence métastatique. Dans ce contexte, nous identifions que le composant complémentaire C1q, fortement exprimé localement par une gamme de tumeurs malignes humaines, en interagissant avec l’acide hyaluronique de matrice extracellulaire, affecte fortement le comportement des cellules primaires isolées de la tumeur humaine Spécimens. Ici, nous décrivons une méthode pour tester comment C1q lié à l’acide hyaluronique (HA) affecte l’adhérence de cellules de tumeur, sous-jacente au fait que les propriétés biologiques des composants principaux de la matrice extracellulaire (dans ce cas HA) peuvent être façonnées par des signaux bioactifs vers la tumeur progression.
Introduction
Le microenvironnement de tumeur (TME) influence le développement et la progression de cancer puisqu’il peut fournir une niche permissive pour la survie, la croissance et l’invasion cellulaires. L’identification de nouveaux acteurs clés dans le TME peut être utile pour la découverte de nouveaux outils moléculaires pour la thérapie ciblée. TME comprend un réseau complexe et dynamique de cellules non malignes, telles que les cellules endothéliales, les fibroblastes et les cellules du système immunitaire, intégrées dans les composants de la matrice extracellulaire environnante (ECM), y compris les collagènes, les laminins, les fibronectines, protéoglycanes et hyaluronans. Les cellules tumorales et non tumorales synthétisent et sécrètent des composants ECM ainsi que des cytokines, des chimiokines, des facteurs de croissance et des enzymes inflammatoires et matricielles qui modifient globalement les propriétés physiques, chimiques et de signalisation du TME. Parmi ces constituants, l’acide hyaluronique (HA) a émergé pour exercer un rôle crucial dans la biologie de tumeur. Malgré sa composition chimique simple, HA, avec ses molécules HA-contraignantes (hyaladherins), peut moduler l’angiogenèse, la réactivité du système immunitaire et eCM remodelage d’une manière dépendante de la taille et la concentration1.
Le système de complément (C) fait également partie du TME local, qui a récemment reçu une attention croissante. Le système C englobe un ensemble de protéines solubles et liées à la membrane impliquées dans la première ligne de défense contre les non-autocellules, les éléments hôtes indésirables et les agents pathogènes. Fonctionnellement, le C relie les bras à deux effecteurs des systèmes innés et adaptatifs pour favoriser soit l’abattage direct des cellules, soit le montage d’une réponse inflammatoire2. L’activation de C peut supprimer la croissance de tumeur, en détruisant des cellules cancéreuses ou en inhibant leur excroissance, mais il est devenu de plus en plus clair qu’elle peut posséder une activité de tumeur-promotion en soutenant l’inflammation chronique, favorisant l’établissement d’un milieu immunosuppresseur, induisant l’angiogenèse, et activant les voies de signalisation liées au cancer3. Dans ce contexte, C1q, la première molécule de reconnaissance de la voie classique du système C a émergé pour exercer des fonctions importantes dans le microenvironnement tumoral indépendamment de l’activation C4. C1q a été montré pour être exprimé localement par une gamme de tumeurs malignes humaines, où il peut favoriser l’adhérencede cellules cancéreuses, la migration et la prolifération en plus de l’angiogenèse et la métase 5. Il est intéressant de noter que le C1q interagit avec un constituant important de l’ECM comme l’HA.
Nous avons développé une technique pour isoler les cellules cancéreuses primaires de la masse tumorale. En outre, nous avons créé la matrice, qui peut stimuler le microenvironnement de tumeur, particulièrement l’interaction entre C1q et acide hyaluronique de poids moléculaire élevé. C1q lié à HA a été en mesure d’induire l’adhérence des cellules tumorales.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nous décrivons une méthode facile pour étudier comment le composant de complément C1q, interagissant avec l’acide hyaluronique, est capable de moduler le comportement des cellules primaires isolées des tissus tumoraux humains. Les deux HA et C1q sont abondamment présents dans le microenvironnement tissulaire à la fois dans des conditions physiologiques et pathologiques, participant à plusieurs processus biologiques cellulaires. Par exemple, C1q a été montré pour être présent dans le microenvironnement du pla…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Nous remercions Ivan Donati pour la fourniture de HA, Leonardo Amadio, Gabriella Zito (Département de gynécologie de l’IRCCS “Burlo Garofolo”, Trieste, Italie) et Andrea Romano (Unité Clinique Opérationnelle d’Anatomie et d’Histologie Pathologique, Hôpital Cattinara, Trieste, Italie ) pour la collecte d’échantillons de tissus. Nous remercions également Nicolo Morosini pour l’aide dans la préparation vidéo et Alex Coppola, la voix. Ce travail a été soutenu par des subventions de l’Institut pour la santé maternelle et infantile, IRCCS “Burlo Garofolo”, Trieste, Italie (RC20/16) et Fondazione Cassa di Risparmio Trieste à R.Bulla.
Materials
| 100 µm pore filter | BD Falcon | 352360 | |
| Amphotericin B solution (fungizone) | Sigma-Aldrich | 1397-89-3 | |
| basic FGF | Immunological Sciences | GRF-15595 | |
| Calcium Chloride | Sigma-Aldrich | C-4901 | |
| Collagenase type I | Worthington Biochemical Corporation, DBA | MX1D12644 | |
| D-Glucose | Sigma-Aldrich | 50-99-7 | |
| DNase I | Roche | 10 104 159 001 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | 60-00-4 | |
| EGF | Immunological Sciences | GRF-10544 | |
| FAST DiI | Molecular probes, Invitrogen, Thermo Fisher Scientific | D7756 | |
| Fetal bovine serum | Gibco, Thermo Fisher Scientific | 10270-106 | |
| Fibronectin | Roche | 11051407001 | |
| Flask for cell culture | Corning | 430639 | Sterile, vented |
| Gentamicin solution | Sigma-Aldrich | G1397-10ML | |
| Hank’s Balanced Salt Solution (HBBS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Supplemented with EDTA, Glucose, penicillin-streptamicin, gentamicin and fungizone |
| High molecular weight hyaluronic acid | Kind gift by Prof. Ivan Donati | ||
| Human endothelial serum free medium | Gibco, Thermo Fisher Scientific | 11111-044 | Supplemented with EGF (5 ng/mL), basic FGF (10 ng/mL), and 1% penicillin–streptomycin (Sigma-Aldrich) |
| Magnesium Chloride | Carlo Erba | 13446-18-9 | |
| Medium 199 with Hank’s salt | Sigma-Aldrich | M7653 | |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P0781 | |
| Time-lapse microscopy | Nikon | Imaging System BioStation IM-Q | |
| Titertek Multiskan ELISA Reader | Flow Labs | ||
| Trypsin | Sigma-Aldrich | T4674 |
References
- Zamboni, F., Vieira, S., Reis, R. L., Oliveira, J. M., Collins, M. N. The potential of hyaluronic acid in immunoprotection and immunomodulation: Chemistry, processing and function. Progress in Materials Science. 97, 97-122 (2018).
- Lorusso, G., Ruegg, C. The tumor microenvironment and its contribution to tumor evolution toward metastasis. Histochemistry and Cell Biology. 130 (6), 1091-1103 (2008).
- Ricklin, D., Hajishengallis, G., Yang, K., Lambris, J. D. Complement: a key system for immune surveillance and homeostasis. Nature Immunology. 11 (9), 785-797 (2010).
- Bulla, R., et al. C1q acts in the tumour microenvironment as a cancer-promoting factor independently of complement activation. Nature Communications. 7, 10346 (2016).
- Winslow, S., Leandersson, K., Edsjo, A., Larsson, C. Prognostic stromal gene signatures in breast cancer. Breast Cancer Research. 17, 23 (2015).
- Collins, M. N., Birkinshaw, C. Hyaluronic acid solutions: A processing method for efficient chemical modification. Journal of Applied Polymer Science. 130 (1), 145-152 (2013).
- Itano, N. Simple primary structure, complex turnover regulation and multiple roles of hyaluronan. Journal of Biochemistry. 144 (2), 131-137 (2008).
- Agostinis, C., et al. An alternative role of C1q in cell migration and tissue remodeling: contribution to trophoblast invasion and placental development. Journal of Immunology. 185 (7), 4420-4429 (2010).
- Agostinis, C., et al. Complement Protein C1q Binds to Hyaluronic Acid in the Malignant Pleural Mesothelioma Microenvironment and Promotes Tumor Growth. Frontiers in Immunology. 8, 1559 (2017).
- Bossi, F., et al. C1q as a unique player in angiogenesis with therapeutic implication in wound healing. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 111 (11), 4209-4214 (2014).
- Hosszu, K. K., et al. Cell surface expression and function of the macromolecular c1 complex on the surface of human monocytes. Frontiers in Immunology. 3, 38 (2012).
- Laurent, T. C., Fraser, J. R. Hyaluronan. Journal of the Federation of American Societies for Experimental Biology. 6 (7), 2397-2404 (1992).
- Gaboriaud, C., et al. The crystal structure of the globular head of complement protein C1q provides a basis for its versatile recognition properties. Journal of Biological Chemistry. 278 (47), 46974-46982 (2003).
- Lam, J., Truong, N. F., Segura, T. Design of cell-matrix interactions in hyaluronic acid hydrogel scaffolds. Acta Biomaterialia. 10 (4), 1571-1580 (2014).
