Dutch summary Maj Petersen

BELONGING TO THE THESIS:
TRANSFORMING GROWTH FACTOR-BETA IN THE PATHOGENESIS OF
BREAST CANCER BONE METASTASIS AND FIBROSIS
BY MAJ PETERSEN
Samenvatting
Transforming growth factor-β (TGF-β) is een gesecreteerd eiwit dat zeer veel verschillende cellulaire
functies kan reguleren. Genetische veranderingen en omgevingsfactoren kunnen zowel in als tussen
cellen ontsporingen van TGF-β signaaloverdracht veroorzaken, welke in verband worden gebracht
met een breed scala aan ziektes, waaronder kanker, fibrotische ziektebeelden, auto-immuunziekten,
spierziekten, botziekten en vaatziekten. TGF-β maakt deel uit van een familie van 33 verschillende
eiwit-liganden, waaronder eveneens de zogenaamde ”bone morphogenic proteins” (BMPs) en
activinen. TGF-β familieleden signaleren via specifieke type I en type II serine/threonine kinase
receptoren, die gelegen zijn in de celmembraan. De type I receptoren worden ook wel activin
receptor-like kinases (ALKs) genoemd. Na ligand-binding en onderlinge complexvorming geven deze
type I/type II receptorcomplexen op hun beurt, via fosforylering van specifieke targets, de door de
liganden ge ̈ınitieerde signalen door aan meerdere intracellulaire second messengers, waarvan de
Smad-transcriptiefactoren de belangrijkste zijn. De TGF-β eiwitten zelf activeren op deze manier
Smad2 en Smad3, maar de BMP eiwitten activeren juist Smad1, Smad5 en Smad8. Na deze activatie
kunnen deze Smad eiwitten de celkern binnendringen en daar specifieke, door TGF-β of BMPreguleerbare genen activeren. Deze door TGF-β of BMP gecontroleerde genen zijn ondermeer
betrokken bij remming van cel proliferatie, en bij celmigratie, celdifferentiatie en/of celdood.
De rol van TGF-β in kanker is complex. In de vroegste fasen van de tumor ontwikkeling
(tumorigenese) remt TGF-β meestal de proliferatie van kanker (en normale) cellen en fungeert het dus
als een tumorsuppressor. Maar in de latere fasen, wanneer de tumorcellen door (verdere) DNA
veranderingen ongevoelig geworden zijn voor groeiremming door TGF-β en hoge hoeveelheden van
TGF-β gaan maken, werkt TGF-β vaak als een tumorpromoter. Het verhoogd aanwezige TGF-β
stimuleert dan de migratie en invasie van de tumorcellen, remt het immuun systeem en aktiveert de
vorming van bloedvaten in en rondom de tumor. In geval van fibrose, een overmatige toename in de
hoeveelheid bindweefsel die in veel verschillende organen kan plaatsvinden, is er ook een correlatie
met verhoogde TGF-β expressie. In dit geval stimuleert TGF-β de vorming van extracellulaire
matrixeiwitten en differentiatie van fibroblasten in myofibroblasten. De in dit proefschrift beschreven
studies hadden als doel de moleculaire mechanismen te ontrafelen waarmee bepaalde leden van de
TGF-β familie het gedrag van borstkankercellen be ̈ınvloeden. In het bijzonder is gekeken hoe TGF-β
en BMP eiwitten in het lichaam de kwaardaardige uitzaaiing van borstkankercellen naar bot kunnen
reguleren. Ten tweede zijn de effecten van een specifieke remmer van TGF-β receptoren op fibrose in
de nier bestudeerd.
De belangrijkste resultaten die zijn verkregen, zijn hieronder samengevat.
1. De Smad2 en Smad3 transcriptiefactoren blijken door verschillende typen TGF-β- target genen te
reguleren een tegengestelde rol te hebben bij TGF-β-gemedieerde uitzaaiing van borstkanker cellen
naar bot. Smad3 stimuleert hierdoor de bloedvatvorming rondom de uitzaaiingen, terwijl Smad2 dit
juist remt (hoofdstuk 2).
2. Het eiwit HMGA2 is ge ̈ıdentificeerd als een Smad4-afhankelijk TGF-β-gereguleerd gen in
borstkankercellen, en blijkt noodzakelijk te zijn voor de door TGF-β geinduceerde epitheliale naar
mesenchymale transitie (EMT). Verhoogde expressie van HMGA2 veroorzaakt hierbij een verlaging van
het epitheelspecifieke eiwit E-cadherine, wat belangrijk is voor cel-cel interactie. De E-cadherine
verlaging wordt gemedieerd door de transcriptionele remmers Snail1, Slug en Twist (hoofdstuk 3).
3. De remmende werking van bepaalde BMP eiwitten op borstkankerprogressie is nader bestudeerd
met behulp van een genetisch geactiveerde BMP receptor. Overexpressie van een actieve BMP type I
receptor in de borstkankercellen bleek voldoende te zijn om zowel de uitzaaiing naar bot als ook de
tumor-geassocieerde osteolyse te remmen (hoofdstuk 4).
BELONGING TO THE THESIS:
TRANSFORMING GROWTH FACTOR-BETA IN THE PATHOGENESIS OF
BREAST CANCER BONE METASTASIS AND FIBROSIS
BY MAJ PETERSEN
4. De rol van TGF-β in nierfibrose van diabetische muizen met vergevorderde nefropathie is
bestudeerd m.b.v. de TGF-β receptor kinase remmer GW788388. Deze remmer bleek zowel fibrose
als de expressie van belangrijke mediatoren van fibrose in de nieren te remmen (hoofdstuk 5).
Deze resultaten laten zien dat het verloop van diverse ziekteprocessen in het lichaam be ̈ınvloed kan
worden door specifiek ingrijpen in de signaaltransductie routes die gecontroleerd worden door leden
van de TGF-β familie. Verder onderzoek naar (meer) specifieke inhibitoren van de diverse
componenten van deze routes kan daardoor leiden tot meer en betere therapeutische toepassingen.