Advanced

Evaluation of CD44 and CD69 protein expression and pathway analysis of side population cells in mantle cell lymphoma

Börsum, Robin LU (2017) KIM820 20171
Department of Immunotechnology
Educational programmes, LTH
Abstract
The B-cell lymphoma (BCL) subtype, mantle cell lymphoma (MCL) is a lymphoid malignancy associated with high risk of relapses and an overall poor prognosis. The relapses are believed to be the result of a treatment resistant sub-population harbouring stem cell like properties. One way to isolate and identify such cells is through analysis of the side population (SP) by staining with Hoechst 33342. Side populations have been described in many different types of cancer and has been associated with tumour induction. Due to its ability to efflux harmful cytotoxic compounds, the population often survive the initial treatment that kills the bulk of the cancer cells and cause re-emergence of cancer cells by proliferating and differentiating into... (More)
The B-cell lymphoma (BCL) subtype, mantle cell lymphoma (MCL) is a lymphoid malignancy associated with high risk of relapses and an overall poor prognosis. The relapses are believed to be the result of a treatment resistant sub-population harbouring stem cell like properties. One way to isolate and identify such cells is through analysis of the side population (SP) by staining with Hoechst 33342. Side populations have been described in many different types of cancer and has been associated with tumour induction. Due to its ability to efflux harmful cytotoxic compounds, the population often survive the initial treatment that kills the bulk of the cancer cells and cause re-emergence of cancer cells by proliferating and differentiating into non-SP cells after treatment. Gene expression experiments have shown that two known cell surface markers, CD44 and CD69, were overexpressed in the SP of MCL compared to the non-SP cells, but the protein expression of these two markers in MCL have not previously been determined. Using fluorescence based methods, the protein expression of CD44 and CD69 on the MCL cell line Rec-1 was studied. It was concluded that the two markers are expressed on a protein level in MCL. Furthermore, the two proteins are differentially expressed in the SP compared to the non-SP cells. In addition to determining the protein expression, pathway enrichment analyses were conducted to identify differentially expressed signalling pathways between the SP and non-SP. Pathways associated with the cell cycle and various types of immune responses were identified and the genes within these pathways studied. Genes associated with the cell cycle were almost exclusively identified as downregulated in SP compared to non-SP cells, while genes associated with the immune responses were identified as upregulated in SP compared to non-SP. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Undersökning av två ytmarkörers uttryck i mantelcellslymfomceller öppnar möjligheter för målinriktad cancerbehandling.

Proteinerna CD44 och CD69 tillverkas i högre utsträckning i en minoritet av cancercellerna i mantelcellslymfom. Dessa cancerceller är kända för att vara svårbehandlade och tros ligga bakom den höga andel återfall som är förknippad med sjukdomen. Genom att undersöka dessa proteiner öppnas möjligheter för framtida behandlingar som siktar in sig på dessa problematiska celler och återfall kan komma att bli ett minne blott.
I nuläget väntas var tredje person bli drabbad av cancer under sin livstid, en siffra som är på väg att stiga. Lymfom är en sorts cancer som drabbar kroppens immunceller, cellerna som utgör kroppens... (More)
Undersökning av två ytmarkörers uttryck i mantelcellslymfomceller öppnar möjligheter för målinriktad cancerbehandling.

Proteinerna CD44 och CD69 tillverkas i högre utsträckning i en minoritet av cancercellerna i mantelcellslymfom. Dessa cancerceller är kända för att vara svårbehandlade och tros ligga bakom den höga andel återfall som är förknippad med sjukdomen. Genom att undersöka dessa proteiner öppnas möjligheter för framtida behandlingar som siktar in sig på dessa problematiska celler och återfall kan komma att bli ett minne blott.
I nuläget väntas var tredje person bli drabbad av cancer under sin livstid, en siffra som är på väg att stiga. Lymfom är en sorts cancer som drabbar kroppens immunceller, cellerna som utgör kroppens immunförsvar. Mantelcellslymfom (MCL) är en typ av lymfom sprungen ur så kallade B-celler. B-celler har till uppgift att bland annat producera antikroppar kroppen använder för att bekämpa infektioner och sjukdomar. Trots att initiala behandlingar har visat sig vara väldigt effektiva för att bekämpa MCL, så är återfall av sjukdomen väldigt vanlig och förknippad med en dålig prognos. Cancercellerna i återfallspatienter är oftast resistenta mot traditionella behandlingar på grund av en liten population av cancerceller som utvecklar resistens efter att ha överlevt den initiala behandlingen. De överlever behandling med tunga cellgifter genom att antingen pumpa ut gifterna eller på andra sätt undvika gifterna. De här cellerna har visat sig ha stamcellsliknande egenskaper vilka möjliggör cellerna att växa till sig och återbilda de celler som stryker med i första behandlingen.
Celler med dessa egenskaper kan identifieras och isoleras på olika sätt med hjälp av olika infärgningsmetoder. En metod som används för att identifiera en viss subpopulation som namngetts ”sidopopulation” (eng. side population, SP) är baserad på en DNA bindande färg. Sidopopulationen är ofta förknippad med ökad tumörinducerande egenskaper och har beskrivits i många olika cancersorter. Man tror att den lilla population som är ansvarig för återfallen kan tillhöra sidopopulationen och studier av denna är därför intressanta. I tidigare studier på en cellinjemodell av MCL, det vill säga, cancerceller som har etablerats in vitro från humant material, har man kunnat visa att genuttrycket skiljer sig mellan sidopopulationen och resten av cancercellerna. Det finns alltså gener i sidopopulationen som uttrycks mer eller mindre än i resterande cancerceller. Att studera dessa gener är av stort intresse för att kunna lista ut varför dessa celler beter sig som de gör och för att kunna hitta behandlingar som verkar på dem. Två gener som visats uttryckas mer i SP än i de andra cancercellerna är CD44 och CD69. Tidigare har det varit okänt om huruvida cellerna producerar dessa två markörer på proteinnivå.
Vi har, genom undersökningar på cellinjen Rec-1, fastställt att CD44 och CD69 uttrycks på proteinnivå, och i en högre grad i sidopopulationen än i de resterande cancercellerna. Detta gjordes genom flödescytometrimätningar på celler från Rec-1 där sidopopulationen kunde isoleras. Eftersom CD44 och CD69 är ytmarkörer är båda proteinerna intressanta kandidater för så kallade målinriktad cancerbehandling dvs. behandling som specifikt söker sig till ett önskat mål. Genom att hitta en behandling som faktiskt kan ta död på den behandlingsundvikande sidopopulationen skulle det kunna leda till en minskad risk för återfall.
Utöver undersökning av proteinuttrycket så har andra gener som uttrycks olika i de två populationerna undersökts och kartlagts. Allt för att studera sjukdomen närmre och försöka förstå vilka gener som bidrar till den problematiska cellpopulationens karaktäristiska egenskaper. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Börsum, Robin LU
supervisor
organization
course
KIM820 20171
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Immunotechnology, Mantle cell lymphoma, Side population, CD44, CD69, Rec-1, Pathway analysis
language
English
id
8917880
date added to LUP
2017-06-30 10:59:50
date last changed
2017-06-30 10:59:50
@misc{8917880,
  abstract     = {The B-cell lymphoma (BCL) subtype, mantle cell lymphoma (MCL) is a lymphoid malignancy associated with high risk of relapses and an overall poor prognosis. The relapses are believed to be the result of a treatment resistant sub-population harbouring stem cell like properties. One way to isolate and identify such cells is through analysis of the side population (SP) by staining with Hoechst 33342. Side populations have been described in many different types of cancer and has been associated with tumour induction. Due to its ability to efflux harmful cytotoxic compounds, the population often survive the initial treatment that kills the bulk of the cancer cells and cause re-emergence of cancer cells by proliferating and differentiating into non-SP cells after treatment. Gene expression experiments have shown that two known cell surface markers, CD44 and CD69, were overexpressed in the SP of MCL compared to the non-SP cells, but the protein expression of these two markers in MCL have not previously been determined. Using fluorescence based methods, the protein expression of CD44 and CD69 on the MCL cell line Rec-1 was studied. It was concluded that the two markers are expressed on a protein level in MCL. Furthermore, the two proteins are differentially expressed in the SP compared to the non-SP cells. In addition to determining the protein expression, pathway enrichment analyses were conducted to identify differentially expressed signalling pathways between the SP and non-SP. Pathways associated with the cell cycle and various types of immune responses were identified and the genes within these pathways studied. Genes associated with the cell cycle were almost exclusively identified as downregulated in SP compared to non-SP cells, while genes associated with the immune responses were identified as upregulated in SP compared to non-SP.},
  author       = {Börsum, Robin},
  keyword      = {Immunotechnology,Mantle cell lymphoma,Side population,CD44,CD69,Rec-1,Pathway analysis},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Evaluation of CD44 and CD69 protein expression and pathway analysis of side population cells in mantle cell lymphoma},
  year         = {2017},
}