Glycosylated sphingolipids (GSLs) are a diverse group of cellular lipids typically reported as being rare in normal mammary tissue. In breast cancer (BCa), GSLs have emerged as noteworthy markers associated with breast cancer stem cells, mediators of phenotypic plasticity, and contributors to cancer cell chemoresistance. GSLs are potential surface markers that can uniquely characterize the heterogeneity of the tumor microenvironment, including cancer cell subpopulations and epithelial-mesenchymal plasticity (EMP). In this study, mass spectrometry analyses of the total sphingolipidome in breast epithelial cells and their mesenchymal counterparts revealed increased levels of Gb3 in epithelial cells and significantly elevated GD2 levels in the mesenchymal phenotype. To elucidate if GSL-related epitopes on BCa cell surfaces reflect EMP and cancer status, we developed and rigorously validated a 12-color spectral flow cytometry panel. This panel enables the simultaneous detection of native GSL epitopes (Gb3, SSEA1, SSEA3, SSEA4, and GD2), epithelial-mesenchymal transition markers (EpCAM, TROP2, and CD9), and lineage markers (CD45, CD31, and CD90) at the single-cell level. Next, the established panel was used for the analysis of BCa primary tumors and revealed surface heterogeneity in SSEA1, SSEA3, SSEA4, GD2, and Gb3, indicative of native epitope presence also on non-tumor cells. These findings further highlighted the phenotype-dependent alterations in GSL surface profiles, with differences between epithelial and stromal cells in the tumor. This study provides novel insights into BCa heterogeneity, shedding light on the potential of native GSL-related epitopes as markers for EMP and cancer status in fresh clinical samples. The developed single-cell approach offers promising avenues for further exploration.
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
Východiska: Současné in vitro modelové systémy plně neodrážejí biologickou a klinickou diverzitu karcinomu prostaty (prostate cancer – PCa). Organoidy jsou 3D in vitro buněčné kultury, které mohou lépe rekapitulovat heterogenitu onemocnění a zachovat vlastnosti původního nádoru. Krátkodobá ex vivo kultivace PCa tkání může také usnadnit testování léčiv v personalizované medicíně. Materiál a metody: Pro organoidní kultivaci jsme zpracovali jak nádorovou, tak normální tkáň od 50 pacientů, kteří podstoupili radikální prostatektomii nebo transuretrální resekci prostaty. Kromě toho jsme využili techniku ex vivo tkáňové kultivace a provedli krátkodobý experiment s použitím gemcitabinu a inhibitoru Chk1 MU380 ve vzorcích od 10 pacientů. Výsledky: Celkem jsme byli schopni kultivovat organoidy z 58 % nádorových (29/50) a 69 % normálních tkání (20/29). Imunohistochemické barvení dvou reprezentativních případů odhalilo buněčnou pozitivitu na pan-cytokeratin potvrzující přítomnost epiteliálních buněk. Nadměrná exprese proteinů AMACR a ERG v nádorech však nebyla zachována v organoidech. Dalším omezením bylo udržení organoidů pouze do první pasáže, obvykle po dobu 3 týdnů. Dále byly provedeny krátkodobé testy v ex vivo kultuře nádorových tkání od deseti pacientů. Tkáňové vzorky z prostatektomií většinou vykazovaly nízkou míru proliferace a Ki-67 pozitivity. Další nevýhodou tohoto přístupu byla nekonzistentní morfologie mezi jednotlivými tkáňovými fragmenty. Pouze jeden případ vykazoval vysokou míru proliferace pro testování léčiv a nádorová tkáň byla přítomna ve všech testovaných vzorcích. V naší práci také poskytujeme přehled nedávných studií a podrobné srovnání kultivačních podmínek. Závěr: Podařilo se nám ustavit kultury organoidů i fragmentů tkání z primárních nádorů prostaty. Exprese nádorových markerů však nebyla zachována v získaných organoidech. Nekonzistentní morfologie a nízká proliferace ztěžovaly interpretaci výsledků testování léčiv u většiny případů. Přesto mohou být tyto přístupy slibné při použití tkání z metastatického kastračně rezistentního karcinomu prostaty.
Background: Current in vitro model systems do not fully reflect the biological and clinical diversity of prostate cancer (PCa). Organoids are 3D in vitro cell cultures that may better recapitulate disease heterogeneity and retain parental tumor characteristics. Short-term ex vivo culture of PCa tissues may also facilitate drug testing in personalized medicine. Materials and methods: For organoid culture, we have processed both cancer and normal tissues from 50 patients who underwent radical prostatectomy or transurethral resection of the prostate. In addition, we exploited the ex vivo tissue culture technique and performed short-term chemotherapy assay using gemcitabine and Chk1 inhibitor MU380 in 10 patient samples. Results: In total, we were able to cultivate organoids from 58% of tumors (29/50) and 69% of normal tissue (20/29). Immunohistochemical staining of two representative cases revealed cell positivity for pan-cytokeratin confirming the presence of epithelial cells. However, the overexpression of AMACR and ERG proteins in tumors was not recapitulated in organoids. Another limitation was the propagation of organoids only up to 3 weeks till the first passage. Next, a short-term drug test was performed for ten patients using ex vivo tissue culture. Samples from prostatectomies mostly presented a low proliferation rate as assessed by Ki-67 staining. Another drawback of this approach was inconsistent tissue morphology among particular tissue fragments. Only one case showed a high proliferation rate for drug testing and tumor tissue was present in all tested samples. In our work, we also provide an overview of recent studies and a detailed comparison of culture conditions. Conclusion: We have established cultures of both organoids and tissue fragments from PCa patient samples. However, the expression of tumor markers was not recapitulated in organoids. Inconsistent morphology among tissue fragments and low proliferation hampered the interpretation of the drug testing in most cases. Still, these approaches may be promising using tissues from metastatic castration-resistant prostate cancer.
- Klíčová slova
- ex vivo,
- MeSH
- individualizovaná medicína metody MeSH
- klinická studie jako téma MeSH
- kultivační techniky MeSH
- lidé MeSH
- nádorové buňky kultivované MeSH
- nádory prostaty * patologie MeSH
- organoidy metabolismus patologie MeSH
- transuretrální resekce prostaty MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
The development of colon cancer, one of the most common malignancies, is accompanied with numerous lipid alterations. However, analyses of whole tumor samples may not always provide an accurate description of specific changes occurring directly in tumor epithelial cells. Here, we analyzed in detail the phospholipid (PL), lysophospholipid (lysoPL), and fatty acid (FA) profiles of purified EpCAM+ cells, isolated from tumor and adjacent non-tumor tissues of colon cancer patients. We found that a number of FAs increased significantly in isolated tumor cells, which also included a number of long polyunsaturated FAs. Higher levels of FAs were associated with increased expression of FA synthesis genes, as well as with altered expression of enzymes involved in FA elongation and desaturation, including particularly fatty acid synthase, stearoyl-CoA desaturase, fatty acid desaturase 2 and ELOVL5 fatty acid elongase 5 We identified significant changes in ratios of specific lysoPLs and corresponding PLs. A number of lysophosphatidylcholine and lysophosphatidylethanolamine species, containing long-chain and very-long chain FAs, often with high numbers of double bonds, were significantly upregulated in tumor cells. Increased de novo synthesis of very long-chain FAs, or, altered uptake or incorporation of these FAs into specific lysoPLs in tumor cells, may thus contribute to reprogramming of cellular phospholipidome and membrane alterations observed in colon cancer.
- MeSH
- adenokarcinom enzymologie genetika metabolismus MeSH
- desaturasy mastných kyselin genetika metabolismus MeSH
- elongasy mastných kyselin genetika metabolismus MeSH
- epitelové buňky enzymologie metabolismus MeSH
- fosfolipidy metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- lipidomika MeSH
- lipogeneze MeSH
- mastné kyseliny metabolismus MeSH
- metabolismus lipidů * MeSH
- nádory tračníku enzymologie genetika metabolismus MeSH
- regulace genové exprese u nádorů * MeSH
- senioři MeSH
- stearyl-CoA-desaturasa genetika metabolismus MeSH
- syntázy mastných kyselin genetika metabolismus MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- MeSH
- adhezní molekula epiteliálních buněk metabolismus MeSH
- dospělí MeSH
- galaktosyltransferasy genetika MeSH
- kolorektální nádory metabolismus MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- senioři nad 80 let MeSH
- senioři MeSH
- sfingolipidy metabolismus MeSH
- Check Tag
- dospělí MeSH
- lidé středního věku MeSH
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- senioři nad 80 let MeSH
- senioři MeSH
- ženské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
Východiska: Rozvoj nádorového onemocnění tlustého střeva je mimo jiné charakterizován abnormalitami v syntéze a metabolizmu lipidů, ovlivňujícími energetickou rovnováhu, strukturu a funkci biologických membrán, produkci specifických mediátorů a buněčné signálování. Změny buněčného lipidového profilu a metabolizmu (lipidomu) zásadně ovlivňují chování buněk i jejich odpověď na terapii. K lepšímu pochopení problematiky na buněčné a molekulární úrovni jsou využívány permanentní linie epiteliálních buněk tlustého střeva různého stupně nádorového rozvoje. Naše práce vycházela z předpokladu, že detailní analýza lipidomu různých buněčných linií tlustého střeva může odhalit takové rozdíly v množství a profilu specifických tříd/typů lipidů, které se mohou podílet na jejich rozdílné odpovědi k různým podnětům. Materiál a metody: Z buněk šesti lidských epiteliálních linií tlustého střeva odvozených z tkáně v různém stupni nádorového rozvoje byly izolovány lipidy a podrobeny LC/MS/MS (kapalinová chromatografie s tandemovou hmotnostní spektrometrií) analýze. Bylo stanoveno množství a hmotnostní profily všech tříd fosfolipidů (PL), lysofosfolipidů (lysoPL) a sfingolipidů. Tato data byla matematicky vyhodnocena (shluková a diskriminační analýza) s ohledem na vzájemné srovnání linií a na významně diskriminující typy lipidů. Výsledky: Výsledky shlukové analýzy seřadily buněčné linie dle stupně jejich nádorové transformace (normální buňky, adenom, karcinom, lymfatická metastáza). Výsledky diskriminačních analýz odhalily nejvíce rozlišující typy lipidů i odlišnosti v poměru PL: lysoPL. Ukázaly se zejména významné korelace zastoupení a profilu některých specifických tříd lysoPL a sfingolipidů se stupněm nádorové transformace buněk. Podobné přístupy jsou nyní aplikovány při srovnání lipidomu střevních epiteliálních buněk izolovaných z nádorové vs. nenádorové tkáně pacientů s nádory tlustého střeva. Závěr: Naše výsledky ukázaly, že a) vybrané buněčné linie jsou vhodným modelem pro lipidomické studie a mohou sloužit jako základ k navazujícímu klinickému výzkumu, b) analýza buněčného lipidomu by mohla přispět k rozlišení nádorových a nenádorových buněk také u klinických vzorků, u nichž by specifické typy lipidů mohly být využity jako biomarkery.
Backgrounds: Colon cancer development is often characterized by abnormalities in lipid synthesis and metabolism, which may influence energetic balance, structure and function of biological membranes, or production of specific mediators and cell signalling. The changes in lipid profile and metabolism (lipidome) may significantly affect cell behaviour and response to therapy. Permanent epithelial cell lines at various stages of cancer development are used for better understanding of this topic on cellular and molecular levels. In our study, we hypothesized that detailed analyses of colon cancer cell line lipidomes may help to identify major alterations in the amount and profile of specific lipid classes/species, which can contribute to their different response to various stimuli. Material and Methods: Cellular lipids were isolated from six human epithelial cell lines derived from tissues at various stages of tumour development. Liquid chromatography coupled with tandem mass spectometry analyses were performed in order to determine amount and mass profiles of all phospholipid (PL), lysophospholipid (lysoPL) and sphingolipid classes. The data was statistically evaluated (cluster and discrimination analyses) with respect to mutual comparison of cell lines and to significantly discriminating lipid types. Results: The results of cluster analysis arranged cell lines in order corresponding to their level of transformation (normal cells, adenoma, carcinoma and lymph node metastasis). The results of discrimination analyses revealed the most discriminating lipid types and distinction in PL: lysoPL ratios. Particularly, significant correlation of the amount and profiles of both specific lysoPL and sphingolipid classes with cell transformation level were observed. Similar approaches are now applied to compare lipidomes of colon epithelial cells isolated from tumour vs. non-tumour samples of colon cancer patients. Conclusion: Our results indicate that a) selected cancer cell lines are suitable model for lipidomic studies that can serve as a basis for subsequent clinical research, b) cellular lipidome analyses may help to discriminate tumour and non-tumour cells in clinical samples, where specific types of lipids could serve as biomarkers.
- MeSH
- adenom patologie metabolismus MeSH
- chromatografie kapalinová MeSH
- diskriminační analýza MeSH
- fosfolipidy metabolismus MeSH
- karcinom patologie metabolismus MeSH
- lidé MeSH
- lymfatické metastázy patologie metabolismus MeSH
- lysofosfolipidy metabolismus MeSH
- metabolismus lipidů * MeSH
- nádorová transformace buněk * MeSH
- nádorové biomarkery MeSH
- nádorové buněčné linie MeSH
- nádory tračníku * metabolismus patologie MeSH
- sfingolipidy metabolismus MeSH
- shluková analýza MeSH
- tandemová hmotnostní spektrometrie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Brassinosteroids (BRs) are a group of polyhydroxylated sterol derivatives with important regulatory roles in various plant physiological processes. The aim of this study was to examine the mechanism of the antiproliferative activity of natural BRs 28-homocastasterone (28-homoCS) and 24-epibrassinolide (24-epiBL) in hormone-sensitive and -insensitive (LNCaP and DU-145, respectively) human prostate cancer cell lines. The effects of BRs on prostate cancer cells were surveyed using flow cytometry, Western blotting, TUNEL, DNA ladder assays and immunofluorescence analyses. The studied BRs inhibited cell growth and induced G(1) blocks in LNCaP cells accompanied by reductions in cyclin D(1), CDK4/6 and pRb expression. Following BR treatment of DU-145 cells, increases in proportions of cells in the G(2)/M phase of cell cycle were observed, accompanied by down-regulation of cyclins A and B(1). Changes in AR localization patterns in LNCaP cells treated with BRs were shown by immunofluorescence analysis. Furthermore, apoptotic detection methods demonstrated induction of apoptosis mediated by BRs in both cell lines, although changes in the expression of apoptosis-related proteins were modulated differently by 28-homoCS and 24-piBL in each cell line. The studied BRs seem to exert potent growth inhibitory and pro-apoptotic effects and could be therefore highly valuable new candidates for prostate anticancer drugs.
- MeSH
- androgenní receptory metabolismus MeSH
- antitumorózní látky fytogenní farmakologie MeSH
- apoptóza účinky léků MeSH
- brassinosteroidy farmakologie MeSH
- buněčný cyklus účinky léků MeSH
- cholestanony farmakologie MeSH
- cyklin D1 metabolismus MeSH
- cyklin-dependentní kinasa 4 metabolismus MeSH
- cyklin-dependentní kinasa 6 metabolismus MeSH
- léky antitumorózní - screeningové testy MeSH
- lidé MeSH
- nádorové buněčné linie MeSH
- nádory prostaty farmakoterapie metabolismus patologie MeSH
- receptory pro estrogeny metabolismus MeSH
- steroidy heterocyklické farmakologie MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- mužské pohlaví MeSH
- Publikační typ
- časopisecké články MeSH
- práce podpořená grantem MeSH
