Role of cancer-associated fibroblasts in brain metastases: analysis of secreted factors and their effect on cancer cells

Abstract

Brain metastases (BrM) are a frequent and life-threatening complication of solid tumors, with lung cancer representing their most common source. While cancer-associated fibroblasts (CAFs) are established drivers of progression in extracranial malignancies, their role in shaping the brain tumor microenvironment and influencing the malignant phenotype of cancer cells remains poorly understood. Here, we isolated and characterized fibroblast-like cells from human lung cancer BrM. The BrM-derived CAFs (BrM-CAFs) expressed canonical CAF markers. Transcriptomic analysis revealed that BrM-CAFs express numerous pro-migratory mediators. BrM-CAF conditioned media (CM) enhanced the migration of both an established cancer cell line and patient-derived lung cancer BrM cells in vitro. Blocking CXCL12, CXCL16, or CX3CL1 attenuated the BrM-CAF-induced migration by up to 47%. Fractionation of the BrM-CAF CM demonstrated that the fraction with molecular weight >30 kDa possessed the most potent chemotactic activity. This indicates that the bioactive mediators are presented in high- molecular-weight forms, potentially through multimerization or sequestration within larger secretome structures. However, exposure to BrM-CAF CMs did not affect the chemokinesis (random motility) of lung cancer cells, indicating that CAFs...

Mozkové metastázy (BrM) představují častou a život ohrožující komplikaci solidních nádorů, přičemž jejich nejčastějším zdrojem je karcinom plic. Zatímco u řady extrakraniálních malignit jsou nádorově asociované fibroblasty (CAF) dobře známými hybateli progrese, jejich role při formování mikroprostředí mozkových nádorů a ovlivňování maligního fenotypu nádorových buněk zůstává málo prozkoumaná. V této práci jsme izolovali a charakterizovali fibroblastům podobné buňky z lidských mozkových metastáz karcinomu plic. Tyto fibroblasty derivované z BrM (BrM-CAF) vykazovaly expresi kanonických markerů CAF. Transkriptomická analýza odhalila, že BrM-CAF exprimují četné promigrační mediátory. Kondicionovaná média (CM) z BrM-CAF in vitro stimulovala migraci jak permanentní nádorové linie, tak i pacientských buněk derivovaných z mozkových metastáz plicního karcinomu. Blokování CXCL12, CXCL16 nebo CX3CL1 snížilo migraci indukovanou BrM-CAF až o 47 %. Frakcionace CM z BrM-CAF prokázala, že nejvyšší chemotaktickou aktivitu vykazuje frakce s molekulární hmotností nad 30 kDa. To naznačuje, že bioaktivní mediátory jsou přítomny ve formách o vysoké molekulární hmotnosti, pravděpodobně v důsledku multimerizace nebo vazby na větší struktury v rámci sekretomu. Expozice CM z BrM-CAF však neovlivnila chemokinezi (náhodnou...