Lokalizace a transport proteáz mezibuněčné hmoty

Abstract

Hlavní příčinou úmrtí pacientů se solidním nádorem jsou metastáze. Migrace buněk z prostředí primárního nádoru a zakládání sekundárních ložisek je několikastupňový proces, během kterého nádorové buňky překonávají tkáňové bariéry. Nádorové buňky jsou schopny adaptovat se na vlastnosti extracelulárního prostředí změnou způsobu migrace a dynamiky pohybu za účelem zachování pohyblivosti. Invazivní buňky vytváří výběžky cytoplazmatické membrány, které mají schopnost degradovat komponenty mezibuněčné hmoty, tzv. invadopodia. Tvorba těchto protruzí bohatých na aktinová mikrofilamenta je spojená s produkcí tzv. matrixových metaloproteáz (MMP), které mezibuněčnou hmotu proteolyticky degradují. Tvorba invadopodií, stejně tak produkce MMP, jsou klíčové pro degradaci extracelulární matrix. Nejvýznamnějšími členy skupiny MMP jsou membránově vázaná MMP-14 (MT1-MMP) a sekretované MMP-2 a MMP-9. Struktura a funkce invazivních struktur nádorových buněk ve 2D prostředí je již detailně popsána. Nicméně chybí ucelený model lokalizace a transportu MMP v souvislosti s invazivními strukturami nádorových buněk ve 3D prostředí. Tato diplomová práce je zaměřená na rozšíření poznatků týkajících se klíčových MMP a na optimalizaci podmínek pro studium proteáz ve 3D prostředí, které se více podobá situaci in vivo.

Metastasis is the main cause of death from solid cancer. The dissemination of cancer cells from a primary tumour is a very complex process that involves many steps and cells must overcome many obstacles to colonize distant organs. The tumour microenvironment influences the mode and the dynamics of invasion of cancer cells. Cancer cells have the ability to adapt to distinct environmental conditions in order to stay motile. Invasive cancer cells form membrane protrusions called invadopodia that are able to degrade extracellular matrix. The formation of invadopodia by cancer cells is interconnected to the production of matrix metalloproteases (MMPs). Metastasizing tumour cells use MMPs to break through extracellular matrix barriers and migrate in dense matrix. Both invadopodia formation and MMPs secretion is crucial for the degradation of the extracellular matrix. The most important is the membrane bound MMP-14 (MT1-MMP) and soluble MMP-2 and MMP-9. The invasive structures of tumour cells and the proteolytic enzymes in 2D environment is well described. However, a suitable model of localization and transport of MMPs and connection with invadopodia of tumour cells in 3D environment is still lacking. This diploma thesis focused on the extension of current knowledge of these key MMPs and on the...