Inverkan av EMT på CTC och sjukdomsprogression i prostatacancer

Närvaron av cirkulerande tumörceller (CTC) i blodet hos patienter med prostatacancer har visat sig vara en viktig indikator på metastaserande sjukdom och dålig prognos. Dessutom har förändringar i CTC-nummer under hela behandlingen visats återspegla terapisvar. Även om dessa celler är mycket sällsynta (~1 CTC per 105-107 leukocyter), har de senaste tekniska framstegen nu underlättat känslig uppräkning och karakterisering av CTC. Tekniker för att berika och analysera CTC inkluderar storleks- och/eller densitetsbaserad separation och antikroppsbaserade tekniker med/utan hjälp av mikrofluidik, medan detektionstekniker nästan uteslutande bygger på protein- (immunfluorescens/flödescytometri) eller nukleinsyrabaserad ( RT-PCR/qRT-PCR) analyser. CellSearch® (Menarini-Silicon Biosystems) är dock den enda FDA- och Health Canada-godkända CTC-plattformen som är tillgänglig för närvarande, och anses därför vara den nuvarande "guldstandarden" för klinisk CTC-analys.

CellSearch® använder en epitelbaserad markörstrategi för immunomagnetisk anrikning, isolering och kvantitativ immunfluorescens av CTC. Med hjälp av denna analys har det visats att CTC är lätt detekterbara hos ~65 % av patienter med kastratresistent prostatacancer (CRPC) och att närvaron av ≥5 CTC i 7,5 ml blod tyder på progressiv metastaserande sjukdom och minskad total överlevnad . Noterbart är CTCs omöjliga att upptäcka i ~35% av metastaserande CRPC-patienter. Detta tyder på att antingen CTC verkligen inte finns hos >1/3 av patienterna med avancerad metastaserad sjukdom; och/eller att CTC finns men inte kan detekteras eftersom de inte uppfyller CellSearch®s standarddefinition av CTC (EpCAM+/Cytokeratin 8/18/19 [CK]+/DAPI+/CD45-). Med tanke på de ackumulerande bevisen för att prostatacancerceller kan förlora epitelegenskaper när de utvecklas mot en mer metastaserande fenotyp, tror forskarna att det senare scenariot är mest troligt.

Den epitelial-till-mesenkymala övergången (EMT) är en kritisk process under embryonal utveckling och cancermetastaser. Aktivering av EMT leder till djupgående fenotypiska förändringar som resulterar i förlust av cellpolaritet, förlust av cell-celladhesion, resistens mot apoptos och förvärv av migrerande/invasiva egenskaper. Det har också föreslagits att tumörceller (via mesenkymal-till-epitelövergången [MET]) kan återgå till en epitelial fenotyp för att underlätta metastatisk tillväxt på sekundära platser, vilket tyder på en roll för fenotypisk plasticitet under metastatisk progression. På molekylär nivå medieras EMT av minskat uttryck av epitelproteiner (E-cadherin, CK, EpCAM); såväl som motsvarande ökningar av mesenkymala faktorer (N-cadherin, Vimentin, Twist, Zeb), med MET medierad av motsatta förändringar.

Kliniskt kan Gleason-gradering utan tvekan ses som morfologiska bevis på EMT, eftersom ökande Gleason-poäng är förknippad med progressiv förlust av epitelial arkitektur, förlust av definierad basalmembran/cellpolaritet och ökad invasion. Till stöd för detta har studier visat att minskat uttryck av E-Cadherin eller ökat uttryck av mesenkymala markörer (Vimentin, N-Cadherin, SNAIL) i primära prostatatumörer är associerat med avancerad Gleason-poäng, metastaser och/eller dålig prognos. Även om rollen för androgenreceptorsignalering (AR) i EMT är dåligt förstådd, har studier också visat att EMT kan underlättas av androgenbrist, kastrationsresistens och/eller störning av androgensignalering.

Viktigt är att flera kliniska studier har visat att CTCs med en ren mesenkymal fenotyp inte kan detekteras av CellSearch®, men att närvaron av mesenkymal marköruttryck på CTCs med en hybrid epitelial-mesenkymal fenotyp indikerar dålig prognos. Dessutom har tidigare prekliniska data från Allan-laboratoriet visat att prostatacancer med en mesenkymal fenotyp i djurmodeller avger ett större antal CTC snabbare och med större metastaserande kapacitet än de med en epitelial fenotyp. Noterbart är att den kliniskt använda CellSearch®-baserade analysen fångade majoriteten av CTCs som fälldes under tidigt stadium av sjukdomen in vivo, och först efter etableringen av metastaser fanns ett betydande antal odetekterbara CTC. Detta tyder på att nuvarande kliniska analyser kan begränsa möjligheten att dra nytta av den fulla potentialen hos CTC, och att en större förståelse för CTC-biologi är nödvändig för att vägleda framtida teknologiutveckling och översättning till kliniken.