Advanced

Analysis of immune cells in bladder cancer and acute myeloid leukemia and development of analytical protocols

Rask, Linnea LU and Sincic, Viktor (2018) KIMM05 20181
Department of Immunotechnology
Abstract
Immune checkpoint inhibitors have drastically improved the prognosis for several cancer patients, but still the exact underlying mechanism behind cancer immune escape and the role of individual immune cell populations remains poorly understood. Thus, further insights into the level of immune cell infiltration in cancers, their functional role, level of activation and maturity are warranted in order to develop novel immune-oncological therapeutics.
In this project, we investigated myeloid cells, with focus on dendritic cells (DCs), as well as plasmacytoid cells (pDCs), in bladder cancer, by flow cytometry analysis. Furthermore, immunofluorescence protocols for analysis of myeloid cells in tissue were developed and antibody panels which... (More)
Immune checkpoint inhibitors have drastically improved the prognosis for several cancer patients, but still the exact underlying mechanism behind cancer immune escape and the role of individual immune cell populations remains poorly understood. Thus, further insights into the level of immune cell infiltration in cancers, their functional role, level of activation and maturity are warranted in order to develop novel immune-oncological therapeutics.
In this project, we investigated myeloid cells, with focus on dendritic cells (DCs), as well as plasmacytoid cells (pDCs), in bladder cancer, by flow cytometry analysis. Furthermore, immunofluorescence protocols for analysis of myeloid cells in tissue were developed and antibody panels which ensure a clear separation of populations, to enable sorting of pure cells, were evaluated. Moreover, transcriptional data from a specific subset of DCs, namely CD1c+ DCs, from acute myeloid leukemia (AML) and control subjects were investigated.
The results demonstrated that myeloid DCs (mDCs) and pDCs are present in bladder tumors at varying frequencies. The myeloid cell compartment was additionally shown to be complex when using a panel including several different myeloid markers. Further, the state of CD1c+ DCs in AML as compared to control CD1c+ DCs revealed significant transcriptional differences and biological processes. For instance, G2-M checkpoints and E2f targets were shown to be enriched in AML CD1c+ DCs, whereas biological processes including inflammatory response and the TNF-α signaling via NFκB were enriched in control DCs.
In summary, this report give insight into the phenotypes and frequencies of myeloid cells and pDCs in bladder tumor samples and the results can guide future sorting strategies for single-cell RNA sequencing analysis. Moreover, the transcriptomic analysis of CD1c+ DCs in AML suggests that they are dysfunctional, potentially poorly differentiated and/or affected by mutation and the results provides a groundwork for future studies in order to pinpoint potential targets. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Varför drabbas vi av cancer och varför är den så svår att bota? Cancer är i grund och botten en
okontrollerad tillväxt av vävnad som orsakas av mutationer i vårt DNA. Denna ackumulerade vävnad
kallas för tumör, och efter hand som tumören växer och sprider sig kan den slå ut livsnödvändiga organ i
kroppen. Kroppen har ett naturligt försvar mot cancer och de tumörer som uppstår genom immunförsvaret.
Immunförsvaret består av olika celler som tillsammans brukar kallas för vita blodkroppar. Dessa vita
blodkroppar kan angripa tumören och i bästa fall få den att försvinna. Tyvärr är det inte alltid så, det beror
på att tumören i sin tur har utvecklat metoder för att undvika de vita blodkropparna och deras angrepp.
I takt med att forskare... (More)
Varför drabbas vi av cancer och varför är den så svår att bota? Cancer är i grund och botten en
okontrollerad tillväxt av vävnad som orsakas av mutationer i vårt DNA. Denna ackumulerade vävnad
kallas för tumör, och efter hand som tumören växer och sprider sig kan den slå ut livsnödvändiga organ i
kroppen. Kroppen har ett naturligt försvar mot cancer och de tumörer som uppstår genom immunförsvaret.
Immunförsvaret består av olika celler som tillsammans brukar kallas för vita blodkroppar. Dessa vita
blodkroppar kan angripa tumören och i bästa fall få den att försvinna. Tyvärr är det inte alltid så, det beror
på att tumören i sin tur har utvecklat metoder för att undvika de vita blodkropparna och deras angrepp.
I takt med att forskare har fått en bättre förståelse både för hur tumörer undviker immunförsvaret men
också för hur immunförsvaret angriper tumörer så har ett nytt forskningsfält (immuno-onkologi) växt fram
där man försöker förstå hur man kan hjälpa immunförsvaret eliminera tumörer. Nya läkemedel som
hjälper de vita blodkropparna att angripa tumörer har utvecklats och visat mycket goda resultat, dessvärre
fungerar dessa läkemedel enbart på en liten del av alla patienter och det finns ett stort behov av att hitta
fler läkemedel av denna typ. I denna studie har vita blodkroppar i akut myeloisk leukemi (en typ av
blodcancer) och blåscancer undersökts med syfte att öka förståelsen för hur man kan förbättra effekten av
de vita blodkropparnas angrepp på tumörcellerna. Den grupp av vita blodkroppar som har undersökts i
denna studie kallas dendritiska celler och de har en mycket viktig roll i att starta immunförsvarets angrepp
mot tumören.
Två metoder har i denna studie använts och utvecklats för att identifiera de dendritiska cellerna i
blåscancer; flödescytometri och immunflourescensmikroskåpi (IF). Gemensamt för dessa metoder är att
man märker cellerna med fluorescerande antikroppar mot olika proteiner. För att kunna identifiera och
studera uttrycksmönster på olika celltyper använder man en panel av antikroppar. Data framtagen med
flödescytometri har använts för att få en större förståelse för hur många dendritiska celler det finns i
blåscancer och hur stor andelen är jämfört med andra vita blodkroppar. Dessa data kan i framtiden
användas i forskningssyfte för att på ett bättre sätt utnyttja den tumörvävnad man har tillgång till genom
att man vet ungefär hur många dendritiska celler som finns i tumören.I studien har vi också utvärderat
olika paneler av markörer för att hitta den som på bäst sätt kan separera de olika typerna av vita
blodkroppar från varandra. IF har vi använt för att studera proteinuttryck på celler i ett tunt snitt utav
tumörvävnad. Denna metod utvecklas och används för att se var i tumören man kan återfinna de
dendritiska cellerna samt vilka celltyper som angränsar till dem, och även att förstå vilka celler i tumören
som interagerar med varandra.
Vidare så har även de dendritiska cellerna studerats i akut myeloisk leukemi med avseende på genuttryck.
Genom att studera genuttrycket så kan man få information om huruvida cellernas funktion är aktiverad
eller dämpad, samt få indikationer på varför cellerna inte startar ett motangrepp mot cancern, vilket
förmodligen är en stor bidragande faktor till att kroppen inte klarar av att bli av med cancern på egen
hand. Vi har visat att de dendritiska cellerna troligen blivit påverkade av cancern och snarare har blivit en
del av sjukdomen. Dessa fynd bidrar med värdefulla ledtrådar till hur framtida läkemedel skulle kunna
utformas för att åter engagera kroppens naturliga försvar mot cancer. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Rask, Linnea LU and Sincic, Viktor
supervisor
organization
course
KIMM05 20181
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Immune cells, cancer
language
English
id
8954548
date added to LUP
2018-07-06 08:39:13
date last changed
2018-07-06 08:39:13
@misc{8954548,
  abstract     = {Immune checkpoint inhibitors have drastically improved the prognosis for several cancer patients, but still the exact underlying mechanism behind cancer immune escape and the role of individual immune cell populations remains poorly understood. Thus, further insights into the level of immune cell infiltration in cancers, their functional role, level of activation and maturity are warranted in order to develop novel immune-oncological therapeutics. 
In this project, we investigated myeloid cells, with focus on dendritic cells (DCs), as well as plasmacytoid cells (pDCs), in bladder cancer, by flow cytometry analysis. Furthermore, immunofluorescence protocols for analysis of myeloid cells in tissue were developed and antibody panels which ensure a clear separation of populations, to enable sorting of pure cells, were evaluated. Moreover, transcriptional data from a specific subset of DCs, namely CD1c+ DCs, from acute myeloid leukemia (AML) and control subjects were investigated. 
The results demonstrated that myeloid DCs (mDCs) and pDCs are present in bladder tumors at varying frequencies. The myeloid cell compartment was additionally shown to be complex when using a panel including several different myeloid markers. Further, the state of CD1c+ DCs in AML as compared to control CD1c+ DCs revealed significant transcriptional differences and biological processes. For instance, G2-M checkpoints and E2f targets were shown to be enriched in AML CD1c+ DCs, whereas biological processes including inflammatory response and the TNF-α signaling via NFκB were enriched in control DCs. 
In summary, this report give insight into the phenotypes and frequencies of myeloid cells and pDCs in bladder tumor samples and the results can guide future sorting strategies for single-cell RNA sequencing analysis. Moreover, the transcriptomic analysis of CD1c+ DCs in AML suggests that they are dysfunctional, potentially poorly differentiated and/or affected by mutation and the results provides a groundwork for future studies in order to pinpoint potential targets.},
  author       = {Rask, Linnea and Sincic, Viktor},
  keyword      = {Immune cells,cancer},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {Analysis of immune cells in bladder cancer and acute myeloid leukemia and development of analytical protocols},
  year         = {2018},
}