Validating biomarkers for stemness in prostate cancer

Abstract

Prostate cancer is one of the most prevalent cancer diagnoses for men and is believed to increase in the future due to an aging global population. The 5-year survival rate decreases drastically for metastatic disease, which is currently incurable. Androgens drive prostate cancer via the AR-signaling pathway. For metastatic disease, antiandrogen therapy, external beam therapy, chemotherapy, or theranostic approaches prolong survival, but selective pressure inevitably results in castration-resistant phenotypes. Predictive, diagnostic, and target biomarkers for stem-like cells are currently lacking, although some have been suggested.

In this project, we examine previously proposed stemness biomarkers in prostate cancer by mimicking clinical situations reported to trigger stem-like cell expansion. We grew cells in biofilms from components of the extracellular matrix, assessed the initial response to antiandrogen treatment, and examined external beam radiation-treated (15 gray) xenografts in mice.

Leucine-rich repeat-containing G-protein-coupled receptor 5 (LGR5), Cluster of differentiation 166 (CD166), and Cluster of differentiation 44 (CD44) have all been suggested as stemness biomarkers in prostate cancer. We observe that biomarker expression is cell-dependent for prostate cancer. Furthermore, we included cell lines from other cancer types to check the specificity of our biomarkers for prostate cancer. Here we see that some biomarkers affect only colorectal cancer, but not prostate or breast cancer. Additionally, we observe some similarity in biomarker expression from a breast cancer cell line and a prostate cancer cell line.

Our results indicate that these biomarkers are cell line-specific and origin-dependent, highlighting the intrinsic heterogeneity of cancer that hinders solid biomarker applications. Further research, including the identification of additional biomarkers and other clinical triggers, could be meaningful in discovering novel biomarkers for diagnostic, predictive, and theranostic applications.

Popular Abstract (Swedish)

Motstånd i tumören – att hitta biomarkörer för prostatacancerns mest svårbehandlade celler

Prostatacancer är en av de vanligaste cancerdiagnoserna hos män. Trots att prognos och behandlingsmetoder har förbättrats betydligt de senaste decennierna, är spridd prostatacancer (metastaserad) i nuläget ett obotligt sjukdomstillstånd. Det behövs därför bättre behandlingsmetoder samt prediktiva och diagnostiserande sätt att tackla denna sjukdom.

Om vi ser på förloppet av prostatacancer, hur cancern sprids och svarar på behandlingar som cellgifter, strålning och hormonterapi, verkar det vara att vissa celler i tumören är bättre på att överleva behandlingar än andra. Det tror vi eftersom tumören ofta krymper i början av behandlingen, då celler dör och försvinner. Men med tiden börjar tumören växa igen trots fortsatt behandling. Celler i tumören som växer på nytt är inte känsliga för behandlingar, de är resistenta. I den vetenskapliga världen kallas dessa ofta för cancer stamceller.

En god idé är då att försöka rikta behandling mot dessa resistenta cancer stamceller, där vanlig behandling inte biter. Bekymret är att det inte finns tillräckligt bra metoder att urskilja dessa från andra celler i tumören. I vårt projekt har vi försökt att hitta biomarkörer som kan göra det.

Biomarkörer är biologiska strukturer i tumören vars närvaro kan ge värdefull information. Biomarkörer för cancer stamceller skulle till exempel kunna hjälpa oss att veta proportionen av dem i tumören och vägleda behandlingsmetoder. De skulle också kunna vara måltavlor för andra behandlingar. Från litteraturen kan vi använda kliniska situationer som triggar överlevnad och expansion av cancer stamceller. Förändringar i miljön tumören växer i och olika behandlingar är exempel på sådana situationer. Vi har odlat celler under dessa miljöer och undersökt tre olika proteiner. Dessa proteiner sitter på cellens yta och sticker ut mot omgivningen. De har tidigare föreslagits vara biomarkörer för cancer stamceller i prostatacancer.

Vi odlade celler i biofilmer av kollagen och hyaluronsyra. Detta är två komponenter i miljön tumören växer i, och koncentrationen av dem ökar under cancerväxt. Vi behandlade cancer-cellerna med hormonterapi som används i sjukvården för behandling av spridd prostatacancer. Vi undersökte sedan vad som händer när man bestrålar en tumör i en mus, jämfört med om tumören i musen var obehandlad.

Våra resultat visar att biomarkörerna verkar vara situationsberoende. Vissa celler uttrycker dem mer i biofilmer eller efter behandling med hormonterapi, andra gör det inte. Ibland ökar uttrycket efter bestrålning. Ett hinder är just denna variabilitet – skillnader mellan patienter, cancertyper och sjukdomsstadier. Mer forskning och fler biomarkörer i olika situationer behövs för att kunna validera biomarkörer för cancerstamceller i prostatacancer.

• author: Bengtsson, Oscar
• supervisor: Oskar Vilhelmsson Timmermand; Joanna Strand
• organization: Degree Projects in Molecular Biology
• course: MOBM02 20251
• year: 2025
• type: H2 - Master's Degree (Two Years)
• subject: Biology and Life Sciences
• language: English
• id: 9213123
• date added to LUP: 2025-09-24 15:46:48
• date last changed: 2025-09-24 15:46:48