Breast cancer stroma is a heterogenous mixture of cells types which, in addition to the carcinomatous epithelium itself, consists predominately of endothelium, adipocytes, immune infiltrates and fibroblasts. Recently there has been a movement towards characterizing each of these cells types found within the cancer stroma and understanding how they ultimately impact the disease. The cancer-associated fibroblast (CAF) has garnered a great deal of this attention and numerous in vivo models models have shown the predominance of several pathways CAFs may regulate in order to promote breast cancer progression. Despite the excitement generated by these early investigations into CAFs there has never been an attempt to comprehensively characterize human breast CAFs. It is therefore the hypothesis of thisthesis that the rational design of anti-CAF therapeutics is contingent upon the development of a molecular taxonomy of human breast CAFs. The first objective of this thesis was to aid in the resolution of a longstanding debate within the CAF community pertaining to the nature of DNA-level changes in CAFs. We found that such changes in CAFs are very rare, occurring in only 4% of patients. Interestingly, the very rare changes included a TP53 mutation which conceivably led to widespread chromosomal instability. The second objective was to use microarray technology in order to establishthe above mentioned CAF molecular taxonomy. In our panel of primary human breast CAFs we found that CAFs segregated into one of two groups. The first group tightly clustered with bone marrow-derived mesenchymal stem cells and was composed of CAFs that were almost entirely derived from breast cancers of high histological grade. The second group of CAFs clustered very closely with normal breast fibroblasts and were more often derived from low grade breast cancers. We developed a 186 gene signature that distinguished these two subtypes and showed biological significance inindependent whole breast tumor microarray datasets. Interestingly, the group of patients corresponding to the latter group of CAFs showed a poorer overall survival which we postulated may be due to an epithelial to mesenchymal transition in more aggressive breast carcinomas. The final objective was to develop a functional in vitro co-culture model between a breast cancer cell line and CAFs based on information from the expression profile study. To that end, a group of CAFs were deemed to be positive for a type one interferon (IFN) response and were capable of imparting a pro-cancer effect on the MCF-7 breast cancer cell line in a co-culture model. This effect was largely abolished through assays designed to neutralize the IFN ligand. In addition, the interferon response was correlated to a poorer survival in an independent dataset. We were also able to deduce a putative tumor suppressor gene which could be used as marker of response to future anti-IFN based therapy. Together, these findings have begun to elucidate the inter-patient heterogeneity that exists between CAFs which will greatly aid in the development of future anti-stromal based cancer therapies. / Le stroma de cancer du sein est un mélange hétérogène de types de cellules qui, en plus de l'épithélium carcinomateuse lui-même, se compose essentiellement de l'endothélium, les adipocytes, infiltrats immunitaire et les fibroblastes. Récemment il ya eu un mouvement vers la caractérisation de chacun de ces types de cellules présentes dans le stroma du cancer et de comprendre leur impact sur la maladie. Les fibroblastes associé au cancer (FAC) one reçu beaucoup de cette attention et plusieurs modèles in vivo ont montré la prédominance des FACs en la promotion du cancer du sein. Malgré l'enthousiasme suscité par ces études sur des FACs, il n'a jamais été un effort d'etablir une taxonomie des FACs du sein. Il est donc l'hypothèse de cette thèse que la découverte rationnelle des thérapeutiques contre des FACs est dépendante sur une taxonomie moléculaire des FACs du sein. Le premier objectif de cette thèse était d'aider à la résolution d'un débat dans la communauté CAF concernant des changements d'ADN dans les FACs. Nous avons constaté que de tels changements dans les FACs sont très rares, se produisent dans seulement 4% des patients. Aussi, les changements très rare comprenait une mutation TP53, qui pouvait contribué à l'instabilité chromosomique. Le deuxième objectif était d'utiliser la technologie des biopuces pour d'établir le taxonomie moléculaires des FACs. Dans notre groupe de FACs primaires du sein nous avons observé que les FACs était séparés en deux groups par les expériences avec des biopuces. Le premier groupe était groupé avec des cellules dérivées de la moelle osseuse et était composé de FACs qui étaient presque entièrement dérivées de cancers du sein de haut grade histologique. Le deuxième groupe des FACs avait un profil d'expression très similaire aux fibroblastes mammaires normales et ils étaient dérivées de cancers du sein de bas grade histologique. De plus, nous avons développé une signature de 186 gènes qui distingue ces deux sous-types des FACs et a montré l'importance biologique dans des ensembles biopuce indépendantes de cancer du sein. L'objectif final était de utiliser I'information du biopuces pour développer une modèle in vitro entre une lignée cellulaire de cancer du sein et des FACs. À cette fin, un groupe de FAC ont été jugées positives pour la réponse, de type un, d'interféron (IFN). Cette réponse était capables de conférer un effet 'pro-cancer' sur la lignée cellulaire du cancer du sein MCF-7 dans un modèle de co-culture. Cet effet a été largement aboli grâce à des tests visant à eutraliser le ligand IFN. En plus, la réponse interféron était corrélée à un faible taux de survie dans un ensemble indépendants de biopuce. Nous avons trouvé un gène suppresseur de tumeur putatif qui pourrait être utilisé comme marqueur de la réponse de la thérapie contre l'interféron. Ensemble, ces résultats ont commencé à élucider l'hétérogénéité qui existe entre les FACs des patients de cancer du sein. Éventuellement cela aidera à exploiter le stroma pour l'élaboration des thérapies contre le cancer du sein.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.107576 |
| Date | January 2012 |
| Creators | Hosein, Abdel Nasser |
| Contributors | Gerald Batist (Supervisor2), Mark Basik (Supervisor1) |
| 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 | Doctor of Philosophy (Department of Pharmacology & Therapeutics) |
| 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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