Exploring novel regulators of the engulfment of melanoma cells by patrolling monocytes in the lung microvasculature: role of MT4-MMP/αMβ2 integrin axis

• Autores: Laura Luque Martín
• Directores de la Tesis: Alicia García Arroyo (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2024
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 169
• Títulos paralelos:
  • Exploración de nuevos reguladores de la ingesta de células de melanoma por monocitos patrulleros en la microvasculatura pulmonar: papel del eje MT4-MMP- integrina αMβ2
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    Los monocitos patrulleros (PMo) son una subpoblación de monocitos que participan en la vigilancia inmunitaria mediante su singular rastreo intravascular sobre el endotelio en busca de micropartículas dañinas, promoviendo su eliminación. Durante los estadios tempranos de metástasis pulmonares, los PMo exploran la microvasculatura y captan material proveniente de células tumorales reduciendo las metástasis. Sin embargo, los mecanismos que regulan la captación intravascular por los PMo todavía no están claros.

    Nuestro laboratorio descubrió que la proteasa MT4-MMP puede cortar la cadena αM de la integrina αMβ2, regulando así el movimiento de rastreo de PMo sobre el endotelio inflamado y la actividad fagocítica de los macrófagos derivados de PMo. En el contexto de metástasis pulmonar experimental in vivo, se demostró que la ausencia de MT4-MMP acelera el reclutamiento de PMo y la captación de células de melanoma circulantes en estadios tempranos. Además, la ausencia de MT4-MMP provoca la acumulación de la integrina αMβ2 en los PMo intravasculares y el bloqueo de esta integrina afectó a la captación de células de melanoma por PMo, lo que resaltaría su papel en el movimiento de rastreo y en la captación de partículas tumorales por parte de los PMo. Mediante ensayos de triple co-cultivo in vitro hemos explorado los mecanismos de captación intravascular de células circulantes de melanoma y hemos observado que los PMo pueden captar material de células vivas de melanoma, lo que recuerda al proceso de trogocitosis. Estos datos corroboraron los hallazgos observados in vivo: la ausencia de MT4-MMP condujo a una mayor habilidad por parte de los PMo para obtener membranas de melanoma por trogocitosis a tiempos tempranos y la integrina αMβ2 también participó en este proceso. En busca de nuevos reguladores, demostramos la contribución selectiva de las Rho GTPasas: RhoG afecta específicamente a la trogocitosis de células de melanoma por CMo sin efectos en PMo. Además, la inhibición de la vía Rho-ROCK en células tumorales de melanoma aumentaría potencialmente su susceptibilidad a ser trogocitadas por monocitos y macrófagos.

    En conjunto, este estudio revela que el eje integrina MT4-MMP/αMβ2 es clave en la captación de células circulantes de melanoma por PMo a través del novedoso mecanismo de trogocitosis. Además, sugiere la implicación de reguladores relacionados con el citoesqueleto de actina. Integrando estos hallazgos con el conocimiento existente, podríamos desarrollar posibles inmunoterapias modulando estas rutas para potenciar la actividad intravascular de los PMo y reducir la colonización y diseminación de las metástasis

  • English

    Patrolling monocytes (PMo) are a subpopulation of monocytes involved in immune surveillance by their peculiar intravascular crawling on the endothelium searching for harmful micro-particles and promoting their removal. During early lung metastases, PMo scan the microvasculature and engulf tumour cell-derived material reducing metastasis. However, the mechanisms regulating intravascular uptake by PMo remain unclear.

    Our lab previously found that the protease MT4-MMP can cleave the αM-chain of the αMβ2 integrin, thus regulating PMo crawling on inflamed endothelium and phagocytic activity of PMo-derived macrophages. In the context of experimental lung metastasis in vivo, we have demonstrated that the absence of MT4-MMP during early time points accelerates PMo recruitment and uptake of circulating melanoma cells decreasing the size of melanoma metastatic foci during the first week. This phenomenon can be attributed to MT4-MMP regulatory role over αMβ2 integrin. MT4-MMP absence causes accumulation of αMβ2 integrin in intravascular PMo and αM integrin blockade impaired PMo uptake of melanoma cells, highlighting its role in PMo crawling and engulfment. To further explore the mechanisms regulating intravascular uptake of circulating melanoma cells, we established in vitro triple co-culture assays that revealed that PMo can uptake tumour material from live melanoma cells, reminiscent of trogocytosis. Data from the co-culture assays supported the in vivo findings: the absence of MT4-MMP led to a greater ability of PMo to obtain melanoma membranes by trogocytosis at early timepoints and αMβ2 integrin was involved in this process. In search for novel regulators, we explored the role of Rho GTPases and we observed that they exhibit selectivity in trogocytosis by monocyte subsets as RhoG deletion specifically impacts the trogocytosis of melanoma cells by CMo with no effects in PMo. Moreover, inhibition of the Rho-ROCK pathway in melanoma tumour cells potentially enhanced their susceptibility to be trogocyted by monocytes and macrophages.

    Taken together, this study reveals that the MT4-MMP/αMβ2 integrin axis is a key regulator of the uptake of circulating melanoma cells by PMo via the novel mechanism of trogocytosis. Furthermore, it suggests the involvement of actin cytoskeleton-related regulators in this process. By integrating these findings with existing knowledge, we may develop potential immunotherapies targeting these pathways to boost PMo intravascular activity and reduce the seeding and spread of metastases