Towards a functional analysis of human carcinoma disseminating tumor cells [Elektronische Ressource] / by Irène Baccelli

Irène Baccelli

Description

       Towards a Functional Analysis o Hfuman Carcinoma Disseminating Tumor Cel ls          PhD thesis in Cancer Biology Presented to the Faculty of Natural Sciences,   Ruprecht ‐Karl University of  Heidelberg, by Irène Baccelli        Jury  Prof. Dr. Andreas Trumpp, thesis director , first advisor  Prof. Dr.  Klaus Pantel, second advisor  Prof. Dr. Herbert Steinbeisser,  chairman Prof. Dr . Ingrid Grummt         HEIDELBERG 2011     0'   2  /&/-56"50$   0'   TABLE
OF
CONTENTS 

TABLE OF CONTENTS............................................................................................3 1.  ABSTRACT........5 2.  INTRODUCTION..............................9 2.1  CARCINOMA METASTASIS ................................ ..9 2.1.1 Metastasis: a multistep cascade................................ .......10 2.1.2 Epithelial to Mesenchymal Transition ........................... 11 2.1.3 Microenvironment of metastases: towards a metastatic niche .......... 13 2.1.4 Metastasis regulatory elements ................................ ................................ ........ 19 2.2  THE M ETASTASISI NITIATINCG ELL HYPOTHESIS ..................... 24 2.2.1 Metastasis progression models................................ ......... 24 2.2.2 Stem cells and Cancer Stem Cells .....27 2.2.3 Metastasis Initiating Cells ................................ ................................ ................... 30 2.3 DISSEMINATING TUMOR CELLS..

Sujets

• Biologie

Informations

• Publié par: ruprecht-karls-universitat_heidelberg
• Publié le: 01 janvier 2011
• Nombre de lectures: 22
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 41 Mo

Extrait

 
 
 
 
  
 
Towards a Functional Analysis o Hfuman 
Carcinoma Disseminating Tumor Cel ls 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
PhD thesis in Cancer Biology 
Presented to the Faculty of Natural Sciences,   
Ruprecht ‐Karl University of  Heidelberg, by 
Irène Baccelli  
 
 
 
 
 
 
Jury  
Prof. Dr. Andreas Trumpp, thesis director , first advisor  
Prof. Dr.  Klaus Pantel, second advisor  
Prof. Dr. Herbert Steinbeisser,  chairman 
Prof. Dr . Ingrid Grummt 
 
 
 
 
 
 
 
 
HEIDELBERG 2011     
0'
   
2  
/&/-5&#54"50$   
0'
   
TABLE
OF
CONTENTS 



TABLE OF CONTENTS............................................................................................3 
1.  ABSTRACT........5 
2.  INTRODUCTION..............................9 
2.1  CARCINOMA METASTASIS ................................ ..9 
2.1.1 Metastasis: a multistep cascade................................ .......10 
2.1.2 Epithelial to Mesenchymal Transition ........................... 11 
2.1.3 Microenvironment of metastases: towards a metastatic niche .......... 13 
2.1.4 Metastasis regulatory elements ................................ ................................ ........ 19 
2.2  THE M ETASTASISI NITIATINCG ELL HYPOTHESIS ..................... 24 
2.2.1 Metastasis progression models................................ ......... 24 
2.2.2 Stem cells and Cancer Stem Cells .....27 
2.2.3 Metastasis Initiating Cells ................................ ................................ ................... 30 
2.3 DISSEMINATING TUMOR CELLS................................ ..................... 33 
2.3.1 Circulating Tumor Cells ........................ 33 
2.3.2 Lymph Node Tumor Cells 36 
2.3.3 Bone marrow Disseminated Tumor Cells................................ ................................ ..................... 37 
2.3.4 Molecular characterization of Disseminating Tumor Cells .................. 39 
2.3.5 Functional analysis of Disseminating Tumor Cells ................................ ..41 
2.4 THE BONE MARROW NICHE ................................ ........................... 43 
3.  AIM OF THE THESIS....................................................47 
4.  RESULTS .........................................................................49 
4.1 ESTABLISHMENT OF A NO VEL METASTATIC XENOGRAFT MODEL ........................... 49 
4.1.1 Choiceo f a good “soil” and detectability of the “seeds” .......................... 49 
4.1.2 A novel intra­bone metastatic xenograft model ........ 50 
4.1.3 Characterization of the metastatic xenograft model using MDA ­MB ­231 cells.......... 51 
4.1.4 Validation of the novel metastatic xenograft model using primary sample...............s 55 
4.2 CHARACTERIZATION OF THE BONE MARROW METAS TATIC NICHE ........................ 57 
4.2.1 Localization of the bone mar row metastatic niche................................ ................................ .57 
4.2.2 Bone marrow MetICs are usurping the Haematopoietic Stem Cell niche...................... 58 
4.2.3 HSC in the bone marrow are impaired by high­dose estrogen treatmen.....................t 60 
4.2.4 Engraftment in the bone marrow metastatic niche is CXCR4­dependent 63 
4.2.5 Bone marrow Metastasis Initiating Cells and Cancer Stem Cells................................ .......65 
4.3 M ODEL SUITABILITY FO RTHE STUDY OF RARE  DISSEMINATING TUMOR  CELLS .67 
4.3.1 Optimization of the enrichment procedure of live Disseminating Tumor Ce...........lls 67 
­/­4.3.2 Xenograft recipient: NOD/SCID mice versus NOD/SCID/γ  mice ...71 c
4.3.3 Optimizing luciferase expression in tumor cel................................ls ................................ ........ 72 
4.3.4 Detection limit of the xenograft assay using the Xenogen system .....73 
4.4 F UNCTIONAL STUDY OF CELL LINE DISSEMINATING TUMOR  CELLS ...................... 75 
4.4.1 Circulating Tumor Cells have poor clonogenic and sphere forming abilitie...............s 75 
4.4.2 Circulating Tumor Cells are poorly tumorigenic and metastatici n vivo....................... 77 
3  
5/50&$4/5&-"#   
   
4.4.3 A high proportion of Circulating Tumor Cells is quiescen................................t ................... 78 
4.4.4 Circulating Tumor Cells are very heterogeneous ......79 
4.5 F UNCTIONAL CHARACTERIZATION OF CARCINOMA  PATIENTD ISSEMINATING TUMOR  CELLS......... 85 
4.5.1 Clinical studies for the functional analysis of Disseminating Tumor Cells.................... 85 
4.5.2 In vitroc ulture optimization for Disseminating Tumor Cell amplification .................. 91 
4.5.3 Optimization of Metastasis Initiating Cell detectioni n vivo................................ ................ 93 
4.5.4 Patient Circulating Tumor Cell characterization: a case report .......96 
5.  DISCUSSION § OUTLOOK..........................................99 
5.1  CAN PATIENTM  ETASTASISI NITIATINCG ELLS BE DETECTED BYA  XENOGRAFT ASSAY ?.............. 99 
5.2 INDUCTION OF MURINE TUMORS BY CIRCULATING TUMOR  CELL POSITIVE SAMPLE.....................S 101 
5.3 HETEROGENEOUS DGTCS SHELTER QUIESCENTAN D ACTIVATED CIRCULATING CSCS.................. 102 
5.4 M ETASTATIC CELL: SINTRUDERS OF THE PHYSIOLOGICAL BONE MAR ROW NICHE ........................... 106 
5.5 CONCLUSIONS ................................ ................................ ................ 109 
6.  MATERIALS § METHODS.........111 
7.  APPENDIX....................................117 
7.1 LIST OF SAMPLES (CLINICAL STUDIES #1, 2  AND  3)................................ ................................ ......117 
7.2  EVOLUTION OF CTC COUNTS( CLINICAL STUDY #3) .......125  
7.3 LIST OF PROCESSED SAMPLES( CLINICAL STUDY #3) ......127  
7.4 IMM UNOHISTOCHEMISTRY STE UP................................ ............ 128  
7.5 EXAMPLES OF MURINE TU MORS AND OF MURINE G RANUMLOMA ................................ ....................... 130 
7.6 LUCIFERASE LENTIVIRAL VECTOR MAP ....133 
7.7 HEMATOLOGIC PROFILING OF ESTROGEN ‐TREATED MICE ................................ ....134 
7.8 PROTOCOLS................................ ................................ ................................ .................... 136 
7.8.1 Intra­femoral injections 136 
7.8.2 Immuno­histochemistry: mouse ant­ihuman pan ­cytokeratin antibody 137 
7.8.3 Immunohistochemistry: mouse an­htiuman mitochondria antibody........................... 139 
7.8.4 Immunohistochemistry: mouse an­thum i an Ki67 antibody ....................