Hypoxia and vasculature in models of lung cancer: implications for targeted therapeutics

Estudi realitzat a partir d’una estada a la Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, Estats Units, entre 2010 i 2012. Durant els dos anys de beca postdoctoral he estat treballant en dos projectes diferents. En primer lloc, i com a continuació d'estudis previs del grup, volíem estudiar la causa de les diferències en nivells d'hipòxia que havíem observat en models de càncer de pulmó. La nostra hipòtesi es basava en el fet que aquestes diferències es devien a la funcionalitat de la vasculatura. Vam utilitzar dos models preclínics: un en què els tumors es formaven espontàniament als pulmons i l'altre on nosaltres injectàvem les cèl•lules de manera subcutània. Vam utilitzar tècniques com la ressonància magnètica dinàmica amb agent de contrast (DCE-MRI) i l'assaig de perfusió amb el Hoeschst 33342 i ambdues van demostrar que la funcionalitat de la vasculatura dels tumors espontanis era molt més elevada comparada amb la dels tumors subcutanis. D'aquest estudi, en podem concloure que les diferències en els nivells d'hipòxia en els diferents models tumorals de càncer de pulmó podrien ser deguts a la variació en la formació i funcionalitat de la vasculatura. Per tant, la selecció de models preclínics és essencial, tant pels estudi d'hipòxia i angiogènesi, com per a teràpies adreçades a aquests fenòmens. L'altre projecte que he estat desenvolupant es basa en l'estudi de la radioteràpia i els seus possibles efectes a l’hora de potenciar l'autoregeneració del tumor a partir de les cèl•lules tumorals circulants (CTC). Aquest efecte s'ha descrit en alguns models tumorals preclínics. Per tal de dur a terme els nostres estudis, vam utilitzar una línia tumoral de càncer de mama de ratolí, marcada permanentment amb el gen de Photinus pyralis o sense marcar i vam fer estudis in vitro i in vivo. Ambdós estudis han demostrat que la radiació tumoral promou la invasió cel•lular i l'autoregeneració del tumor per CTC. Aquest descobriment s'ha de considerar dins d'un context de radioteràpia clínica per tal d'aconseguir el millor tractament en pacients amb nivells de CTC elevats.

Report for the scientific sojourn carried out at the Stanford University School of Medicine. Division of Radiation Oncology, from 2010 to 2012. During the two years- fellowship I have been working in two different projects. First of all, and as a follow up of our previous studies, we wanted to clarify the reason for the discrepancy in the levels of hypoxia in different models of lung cancer. We hypothesized that the differences were due to the functionality of the vasculature. Thus we employed both spontaneous lung tumors as well as subcutaneous ones and we performed diferent techniques in order to compare the vessels from these models. Both dynamic contrast enhanced magnetic resonance (DCE-MRI) as well Hoechst 33324 perfusion assay demonstrated that the leakiness and, therefore, the functionality of the vasculature was much greater in the spontaneous tumor models comparing to the subcutaneous injected counterparts. From this study we can also conclude that the discrepancy in the hypoxia level in these different tumor models could be a consequence of the variation in both vessel formation and functionality. Thus, judicious selection of preclinical lung tumor models is essential for the study of both, hypoxia and angiogenesis, as well as therapies targeting these phenomena. The other project I have been developing is based on the fact that we wanted to investigate if the irradiation therapy of some tumors could enhance the tumor self-seeding by circulating tumor cells (CTCs), which has already been observed to occur in some preclinical tumor models. In order to do that we used a metastatic mouse breast cancer cell line, 4T1, either transfected with luciferase or unlabeled. We perform in vitro transwell assays, as well as, in vivo studies. Both studies demonstrated that the irradiation promoted cell invasion and tumor self-seeding by CTCs. These findings should be considered in the context of clinical radiotherapy in order to achieve the optimal treatment outcomes in patients with significant levels of CTCs.