Understanding the relevance of astrocytic vesicular release in glioblastoma

Abstract

Glioblastomas (GBMs) are the most common and malignant type of glioma, the majority subtype of primary brain tumors. Despite the therapeutic advances over the past years, the median overall survival of patients is only 15 months after diagnosis. The high degree of heterogeneity between GBMs leads to an unpredictable clinical outcome. The variety of complex components in the tumor microenvironment has been associated with the aggressiveness of GBMs and with the inefficacy of treatments currently available. Astrocytes, the major glial cell type in the brain, are usually associated with the regulation of brain homeostasis, being involved in distinct regulatory processes, as angiogenesis or blood brain barrier (BBB) regulation. In GBM, astrocytes have been shown to secrete factors/proteins that may to regulate tumor growth, invasion, and progression. This secretion is performed, among others, by SNARE-dependent exocytosis, a mechanism impaired in astrocytes of the dnSNARE mouse model. By using this model, we explored the role of astrocytic exocytosis in the growth and invasion of GBM using in vitro and in vivo complementary approaches. We evaluated the effect of conditioned medium (CM), derived from wild – type (WT) and dnSNARE glial cultures, in the viability and migration of a glioma cell line. Moreover, using a syngeneic orthotopic glioma murine model (GL261), we evaluated the influence of astrocytic SNARE-dependent exocytosis in glioma growth in vivo and mice survival. The viability assays in vitro suggested a regulation of glioma cells by WT-derived CM, significantly increasing glioma cell viability, which was not significant when glioma cells were in contact with dnSNARE-derived CM. Concerning the in vivo results, our data suggest that the substances secreted by astrocytes appear to influence GBM behavior, leading to a decrease in mice survival. Interestingly, tumor size was similar in mice of both genotypes, suggesting other cancer hallmarks may be regulated in this GBM-astrocyte interaction. The results discussed in this thesis suggest that by releasing regulatory molecules, astrocytes might support GBM pathophysiology. The identification of the astrocyte-derived regulatory molecules may identify novel therapeutic targets for GBM treatment.

Os glioblastomas (GBMs) são o tipo mais comum e maligno de gliomas, o maior sub-tipo de tumor primário no cérebro. Apesar dos avanços terapêuticos nos últimos anos, o tempo médio de sobrevivência dos pacientes depois de diagnosticados, é de apenas 15 meses. O elevado grau de heterogeneidade entre GBMs encontra-se relacionado com a imprevisibilidade no desenrolar desta doença. A variedade de células no microambiente tumoral tem sido associada com a agressividade apresentada por estes tumores e pela ineficácia dos tratamentos actualmente disponíveis. Os astrócitos, o principal tipo de célula da glia no cérebro, estão associados à regulação homeostática deste, estando envolvidos em processos como a angiogénese e a regulação da barreira hematoencefálica. Num contexto de GBM, os astrócitos secretam fatores/proteínas que podem regular o crescimento, invasão e progressão dos tumores. Esta secreção astrocítica, é mediada, entre outras, pelo complexo SNARE que regula a exocitose, e que se encontra inibido nos astrócitos do modelo de ratinho dnSNARE. Utilizando este modelo, foi explorado o papel da libertação vesicular astrocítica no crescimento e invasão dos glioblastomas utilizando abordagens complementares. O efeito do meio condicionado (MC), derivado de culturas de glia provenientes de animais controlo ou dnSNARE, foi testado na viabilidade e migração de uma linha celular de glioma. Complementarmente, usando um modelo ortotópico de glioblastoma (GL261), avaliamos a influência da exocitose mediada pelo complexo SNARE em astrócitos, no crescimento tumoral e na sobrevivência dos animais de ambos os genótipos. Os ensaios de viabilidade in vitro sugerem uma regulação das células de glioma pelo MC derivado de animais controlo, aumentando a viabilidade destas, o que não é significativo quando utilizado o MC derivado de culturas de glia dnSNARE. Relativamente aos resultados in vivo, estes sugerem que as substâncias secretadas pelos astrócitos podem influenciar o comportamento tumoral, levando a uma menor sobrevivência dos animais. Interessantemente, o volume tumoral foi similar entre genótipos, sugerindo que outras características tumorais podem ser mediadas por esta interação entre astrócitos e GBM. Os resultados discutidos durante esta tese sugerem que os astrócitos, libertando moléculas reguladoras, podem contribuir para as características do GBM. A identificação de moléculas derivadas de astrócitos podem apontar para novos alvos terapêuticos, no que diz respeito ao tratamento do GBM.