Computational analysis and functional validation of epithelial-mesenchymal interactions supporting tumour onset and progression using patient-derived models of colorectal cancer

Le interazioni tra cellule epiteliali e mesenchimali sono alla base dello sviluppo umano e del rinnovamento e riparazione dei tessuti. Allo stesso modo, le interazioni tumore-stroma sono sempre più riconosciute come un elemento chiave che influenza l’insorgenza, la progressione e la progressione del cancro resistenza al trattamento. Ad esempio, nel caso del cancro del colon-retto (CRC), noi e altri abbiamo scoperto l'espressione genica le firme che definiscono un sottogruppo con prognosi sfavorevole riflettono una peculiare espressione genica stromale, con abbondante associazione al cancro fibroblasti (CAF; Isella et al, 2015). Migliorare la nostra conoscenza sulle interazioni paracrine tra le cellule tumorali e il tumore è quindi probabile che il microambiente fornisca nuovi mezzi per sviluppare approcci terapeutici efficaci. A questo scopo, abbiamo ha recentemente eseguito il sequenziamento dell'RNA su un'ampia serie di xenotrapianti di topo derivati ​​​​da pazienti CRC e da linee cellulari (n = 606 e 38, rispettivamente). Considerando che negli xenotrapianti le cellule stromali provengono dal topo ospite, abbiamo elaborato i dati generare profili trascrizionali specie-specifici, ottenendo per ogni xenotrapianto una cellula stromale (topo) e una cellula tumorale (umana) trascrittoma. In particolare, abbiamo scoperto che diversi CRC danno origine a xenotrapianti con profili stromali molto diversi. Siamo quindi nella posizione ottimale per analizzare l'espressione di ligandi e recettori di diversa origine (stromale=topo, neoplastico=umano), per individuare le potenziali interazioni paracrine ed esplorare la loro presenza e le associazioni biologiche. In particolare, attraverso analisi preliminari, abbiamo identificato due nuove interazioni paracrine candidate associate all'accumulo da parte delle cellule tumorali di a stroma popolato da CAF particolarmente abbondante. Proponiamo ora un progetto mirato a tre obiettivi principali: (i) convalidare in vitro e in vivo i risultati biologici e, cosa più interessante, rilevanza terapeutica delle possibili interazioni paracrine già identificate; (ii) eseguire un'analisi computazionale approfondita di il set di dati RNA-seq dello xenotrapianto, focalizzato sulle coppie ligando/recettore e sul "secretoma", per generare una mappa di interazione raffigurante coerenza, eterogeneità e significato delle possibili interazioni paracrine nel CRC; e (iii) esplorare con una strategia simile il possibile valore degli xenotrapianti di CRC nel pesce zebra per modellare l'interazione tumore-stroma, con i vantaggi di tempi ridotti e sforzo, maggiore scalabilità e imaging intravitale facilitato rispetto agli xenotrapianti di topo. Il progetto avrà un potenziale impatto sulla comprensione delle interazioni epiteliali-mesenchimali e sulla biologia del CRC, migliorandola diagnosi e gestione clinica. La quantificazione della composizione stromale del tumore a livello genomico fornirà le motivazioni per farlo progettare biomarcatori per la stratificazione dell’esito della malattia e della risposta al trattamento. In secondo luogo, il nostro approccio unico alla sistematica la caratterizzazione dell'interazione tra tumore e cellule stromali fornirà una soluzione senza precedenti nell'identificazione di nuove soluzioni utilizzabili obiettivi.