Elucidation of the cellular and molecular mechanisms responsible for metastatic dissemination is of broad interest and is paramount to the design of more effective treatments for breast cancer. To date, occurrence of metastasis accounts for over 90% of breast cancer deaths, meaning that the invasion and development of metastasis are the most life threatening aspects of this disease. Only rare tumor cells shed into circulation have the capacity to colonize distal sites. It is possible that the colonizing ability is dependent on the developmental history of cells in a tumor. The developmental hierarchy of mammary epithelium in both mice and humans shows that even in the adult individuals, stem and progenitor cells are present in the breast. Substantial evidence indicates that this hierarchy plays an important role in regulating behavior of tumors arising in the breast, including their proclivity to metastasize. Experiments with mouse mammary cells harboring inducible oncogenic transgenes have established the existence of rare mammary cells in the untransformed breast that are able to seed and grow in the lungs in experimental metastasis protocols. In the absence of oncogene expression these cells give rise to the ectopic mammary outgrowths (micro-breast foci, MBF), and upon activation of potent oncogenes, such as Myc and Ras, or Her2/Neu, they give rise to ectopic breast tumors in the lung (micro-breast tumors, MBT). This suggests that cells that give rise to MBF (MBF cells) may contribute to late recurrences in breast cancer patients, as they may persist undetected for long periods of time, and revive as malignant ectopic tumors upon mutational stress. This possibility prompted us to look for a subpopulation of mammary epithelial cells (MECs) that may be responsible for MBF- and/or MBT-initiating properties in murine models.Using multiparameter cell sorting and modified experimental metastasis approach we now demonstrate the purification of a subset of adult mouse normal breast cells that are able to seed and persist at the ectopic site – the lung. This subpopulation, EpCAMIntCD29Hi, is enriched for MBF cells by intravenous injection. Only the cells within the EpCAMIntCD29Hi population are capable of forming ectopic new tumors in response to oncogene activation, property that defines them as tumor initiating cells. In support of a potential role for MBF cells in breast cancer metastasis, abundance of tumor cells with EpCAMIntCD29Hi phenotype is predictive of tumor ability to form experimental metastases in mice. Thus, our work supports the notion that metastatic colonization may depend on factors regulating normal stem cell behavior. In the future, we would like to investigate whether MBF-like normal cells may contribute to natural history of human breast cancer, for example by giving rise to late recurrences. / Dérivation efficiente de cellules initiatrices de métastases purifiées provenant de glandes mammaires de sourisLa compréhension des mécanismes cellulaires et moléculaires responsables de la dissémination des métastases revêt un intérêt majeur, et est essentiel à l'élaboration de traitements plus efficaces contre le cancer du sein. À ce jour, l'occurrence de métastases dans les cancers du sein entraîne 90 % des décès, ce qui signifie que l'invasion et le développement des métastases représentent les aspects les plus menaçants de la maladie. Seules quelques rares cellules tumorales présentes dans la circulation sanguine ont la capacité de coloniser des sites ectopiques. La caractérisation du développement hiérarchique des cellules de l'épithélium mammaire (CEM), tant chez la souris que chez l'humain, démontre que même chez l'adulte, les cellules souches et les cellules pro- génitrices sont présentes dans le sein. Des preuves évidentes indiquent que cette hiérarchie joue un rôle important dans la régulation des tumeurs qui se développent dans la glande mammaire. Des expériences sur des cellules provenant de glandes mammaires de souris ayant des oncogènes transgéniques inductibles ont permis d'établir l'existence de rares cellules mammaires capables de coloniser les poumons lors d'études de modèles de métastases expérimentales. Ces cellules sont capables de générer des tumeurs mammaires ectopiques dans les poumons sur activation d'oncogènes potentiels tels que Myc et Ras, ou Her2/Neu. Ceci tend à démontrer que des cellules saines de poumons (CPP) peuvent contribuer à une récurrence tardive du cancer du sein chez les patients, puisqu'elles sont indétectables (en dormance) pendant de longues périodes et qu'elles forment des tumeurs malignes ectopiques causées par un stress mutationnel. Cette possibilité nous a amené à rechercher des sous-populations de CEM possiblement responsables des propriétés métastasiques chez les modèles murins.Grâce au trieur cellulaire multiparamétrique et à des essais de métastases expérimentales modifiés nous avons démontré la purification d'une rare sous-population de cellules mammaires adultes normales capables de coloniser et de persister dans un site ectopique. Cette sous-population (Lin-EpCAMIntCD29Hi) est fortement enrichie de cellules colonisatrices des poumons (CCP) par injection intraveineuse. Seules les cellules incluses dans EpCAMIntCD29Hi sont capables de former de nouvelles tumeurs ectopiques en réponse à l'activation des oncogènes, propriétés qui les définissent comme initiatrices de cellules tumorales. En appui an rôle potentiel des CPP dans les métastases du cancer du sein, l'abondance de cellules tumorales de phénotype Lin-EpCAMIntCD29Hi est précurseur de la capacité à former des métastases expérimentales chez la souris. Nos travaux nous permettent de soutenir que la colonisation métastasique dépend de facteurs régulant le comportement de cellules souches normales. Dans un avenir rapproché, nous souhaitons vérifier si la colonisation par des cellules normales peut contribuer à l'historique du cancer du sein chez l'humain, en prédisant, par exemple le risque de récurrence tardive.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.114596 |
| Date | January 2013 |
| Creators | Kabeer, Farhia |
| Contributors | Katrina Podsypanina (Internal/Supervisor), Tarik Möröy (Internal/Cosupervisor2) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Medicine) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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