Impact of T cell receptor affinity on the molecular mechanisms modulating CD8 T cell signalling and function against NY-ESO-1 tumour antigen

It is well established that cytotoxic T lymphocytes play a pivotal role in the protection against intracellular pathogens and tumour cells. Such protective immune responses rely on the specific T cell receptor (TCR)-mediated recognition by CD8 T cells of small antigenic peptides presented in the context of class-I Major Histocompatibility Complex molecules (pMHCs) on the surface of infected or malignant cells. The strength (affinity/avidity) of this interaction is a major correlate of protection. Although tumour-reactive CD8 T cells can be observed in cancer patients, anti-tumour immune responses are often ineffective in controlling or eradicating the disease due to the relative low TCR affinity of these cells. To overcome this limitation, tumour-specific CD8 T cells can be genetically modified to express TCRs of improved binding strength against a defined tumour antigen before adoptive cell transfer into cancer patients. We previously generated a panel of TCRs specific for the cancer-testis antigen NY-ESO-l,57.165 with progressively increased affinities for the pMHC complex, thus providing us with a unique tool to investigate the causal link between the surface expression of such TCRs and T cell activation and function. We recently demonstrated that anti-tumour CD8 T cell reactivity could only be improved within physiological affinity limits, beyond which drastic functional declines were observed, suggesting the presence of multiple regulatory mechanisms limiting T cell activation and function in a TCR affinity-dependent manner. The overarching goal of this thesis was (i) to assess the precise impact of TCR affinity on T cell activation and signalling at the molecular level and (ii) to gain further insights on the mechanisms that regulate and delimitate maximal/optimized CD8 T cell activation and signalling. Specifically, by combining several technical approaches we characterized the activation status of proximal (i.e. CD3Ç, Lek, and ZAP-70) and distal (i.e. ERK1/2) signalling molecules along the TCR affinity gradient. Moreover, we assessed the extent of TCR downmodulation, a critical step for initial T cell activation. CD8 T cells engineered with the optimal TCR affinity variants showed increased activation levels of both proximal and distal signalling molecules when compared to the wild-type T cells. Our analyses also highlighted the "paradoxical" status of tumour-reactive CD8 T cells bearing very high TCR affinities, which retained strong proximal signalling capacity and TCR downmodulation, but were unable to propagate signalling distally (i.e. pERKl/2), resulting in impaired cell-mediated functions. Importantly, these very high affinity T cells displayed maximal levels of SHP-1 and SHP-2 phosphatases, two negative regulatory molecules, and this correlated with a partial pERKl/2 signalling recovery upon pharmacological SHP-l/SHP-2 inhibition. These findings revealed the putative presence of inhibitory regulators of the TCR signalling cascade acting very rapidly following tumour-specific stimulation. Moreover, the very high affinity T cells were only able to transiently express enhanced proximal signalling molecules, suggesting the presence of an additional level of regulation that operates through the activation of negative feedback loops over time, limiting the duration of the TCR-mediated signalling. Overall, the determination of TCR-pMHC binding parameters eliciting optimal CD8 T cell activation, signalling, and effector function while guaranteeing high antigen specificity, together with the identification of critical regulatory mechanisms acting proximally in the TCR signalling cascade, will directly contribute to optimize and support the development of future TCR-based adoptive T cell strategies for the treatment of malignant diseases. -- Les lymphocytes T CD8 cytotoxiques jouent un rôle prédominant dans la protection contre les pathogènes intracellulaires et les cellules tumorales. Ces réponses immunitaires dépendent de la spécificité avec laquelle les récepteurs T (TCR) des lymphocytes CD8 reconnaissent les peptides antigéniques présentés par les molécules du complexe Majeur de Histocompatibilité de classe I (pCMH) à la surface des cellules infectées ou malignes. La force (ou affinité/avidité) de l'interaction du TCR-pCMH est un corrélat majeur de protection. Les réponses immunitaires sont cependant souvent inefficaces et ne permettent pas de contrôler ou d'éliminer les cellules tumorales chez les patients atteint du cancer, et ce à cause de la relative faible reconnaissance des TCRs exprimés par les lymphocytes T CD8 envers les antigènes tumoraux. Afin de surmonter cette limitation, les cellules T anti-tumorales peuvent être génétiquement modifiées en les dotant de TCRs préalablement optimisés afin d'augmenter leur reconnaissance ou affinité contre les antigènes tumoraux, avant leur ré¬infusion dans le patient. Nous avons récemment généré des cellules T CD8 exprimant un panel de TCRs spécifiques pour l'antigène tumoral NY-ESO-l157.16J avec des affinités croissantes, permettant ainsi d'investiguer la causalité directe entre l'affinité du TCR-pCMH et la fonction des cellules T CD8. Nous avons démontré que la réactivité anti-tumorale pouvait être améliorée en augmentant l'affinité du TCR dans une intervalle physiologique, mais au delà duquel nous observons un important déclin fonctionnel. Ces résultats suggèrent la présence de mécanismes de régulation limitant l'activation des cellules T de manière dépendante de l'affinité du TCR. Le but de cette thèse a été (i) de définir l'impact précis de l'affinité du TCR sur l'activation et la signalisation des cellules T CD8 au niveau moléculaire et (ii) d'acquérir de nouvelles connaissances sur les mécanismes qui régulent et délimitent l'activation et la signalisation maximale des cellules T CD8 optimisées. Spécifiquement, en combinant plusieurs approches technologiques, nous avons caractérisé l'état d'activation de différentes protéines de la voie de signalisation proximale (CD3Ç, Lek et ZAP-70) et distale (ERK1/2) le long du gradient d'affinité du TCR, ainsi que l'internalisation du TCR, une étape clef dans l'activation initiale des cellules T. Les lymphocytes T CD8 exprimant des TCRs d'affinité optimale ont montré des niveaux d'activation augmentés des molécules proximales et distales par rapport aux cellules de type sauvage (wild-type). Nos analyses ont également mis en évidence un paradoxe chez les cellules T CD8 équipées avec des TCRs de très haute affinité. En effet, ces cellules anti-tumorales sont capables d'activer leurs circuits biochimiques au niveau proximal et d'internaliser efficacement leur TCR, mais ne parviennent pas à propager les signaux biochimiques dépendants du TCR jusqu'au niveau distal (via phospho-ERKl/2), avec pour conséquence une limitation de leur capacité fonctionnelle. Finalement, nous avons démontré que SHP-1 et SHP-2, deux phosphatases avec des propriétés régulatrices négatives, étaient majoritairement exprimées dans les cellules T CD8 de très hautes affinités. Une récupération partielle des niveaux d'activation de ERK1/2 a pu être observée après l'inhibition pharmacologique de ces phosphatases. Ces découvertes révèlent la présence de régulateurs moléculaires qui inhibent le complexe de signalisation du TCR très rapidement après la stimulation anti-tumorale. De plus, les cellules T de très hautes affinités ne sont capables d'activer les molécules de la cascade de signalisation proximale que de manière transitoire, suggérant ainsi un second niveau de régulation via l'activation de mécanismes de rétroaction prenant place progressivement au cours du temps et limitant la durée de la signalisation dépendante du TCR. En résumé, la détermination des paramètres impliqués dans l'interaction du TCR-pCMH permettant l'activation de voies de signalisation et des fonctions effectrices optimales ainsi que l'identification des mécanismes de régulation au niveau proximal de la cascade de signalisation du TCR contribuent directement à l'optimisation et au développement de stratégies anti-tumorales basées sur l'ingénierie des TCRs pour le traitement des maladies malignes.

Imaging of Tumour Microenvironment for the Planning of Oncological Therapies Using Positron Emission Tomography

Tumour cells differ from normal tissue cells in several important ways. These differences, like for example changed energy metabolism, result in altered microenvironment of malignant tumours. Non-invasive imaging of tumour microenvironment has been at the centre of intense research recently due to the important role that this changed environement plays in the development of malignant tumours and due to the role it plays in the treatment of these tumours. In this respect, perhaps the most important characteristics of the tumour microenvironment from this point of view are the lack of oxygen or hypoxia and changes in blood flow (BF). The purpose of this thesis was to investigate the processes of energy metabolism, BF and oxygenation in head and neck cancer and pancreatic tumours and to explore the possibilities of improving the methods for their quantification using positron emission tomography (PET). To this end [18F]EF5, a new PET tracer for detection of tumour hypoxia was investigated. Favourable uptake properties of the tracer were observed. In addition, it was established that the uptake of this tracer does not correlate with the uptake of existing tracers for the imaging of energy metabolism and BF, so the information about the presence of tissue hypoxia cannot therefore be obtained using tracers such as [18F]FDG or [15O]H2O. These results were complemented by the results of the follow-up study in which it was shown that the uptake of [18F]EF5 in head and neck tumours prior to treatment is also associated with the overall survival of the patients, indicating that tumour hypoxia is a negative prognostic factor and might be associated with therapeutic resistance. The influences of energy metabolism and BF on the survival of patients with pancreatic cancer were investigated in the second study. The results indicate that the best predictor of survival of patients with pancreatic cancer is the relationship between energy metabolism and BF. These results suggest that the cells with high metabolic activity in a hypoperfused tissue have the most aggressive phenotype.

Differentiation of Metabolically Distinct Areas within Head and Neck Region using Dynamic 18F-FDG Positron Emission Tomography Imaging

Positron Emission Tomography (PET) using ¹⁸F-FDG is playing a vital role in the diagnosis and treatment planning of cancer. However, the most widely used radiotracer, ¹⁸F-FDG, is not specific for tumours and can also accumulate in inflammatory lesions as well as normal physiologically active tissues making diagnosis and treatment planning complicated for the physicians. Malignant, inflammatory and normal tissues are known to have different pathways for glucose metabolism which could possibly be evident from different characteristics of the time activity curves from a dynamic PET acquisition protocol. Therefore, we aimed to develop new image analysis methods, for PET scans of the head and neck region, which could differentiate between inflammation, tumour and normal tissues using this functional information within these radiotracer uptake areas. We developed different dynamic features from the time activity curves of voxels in these areas and compared them with the widely used static parameter, SUV, using Gaussian Mixture Model algorithm as well as K-means algorithm in order to assess their effectiveness in discriminating metabolically different areas. Moreover, we also correlated dynamic features with other clinical metrics obtained independently of PET imaging. The results show that some of the developed features can prove to be useful in differentiating tumour tissues from inflammatory regions and some dynamic features also provide positive correlations with clinical metrics. If these proposed methods are further explored then they can prove to be useful in reducing false positive tumour detections and developing real world applications for tumour diagnosis and contouring.

Histopathological characteristics of a novel knock-in mouse prostate cancer model

Prostate cancer is relatively unique to man. There is no naturally occurring prostate cancer in the mouse. Pre-clinical studies involve the establishment of a genetically engineered mouse prostate cancer model with features close to those of the human situation. A new knock-in mouse adenocarcinoma prostate (KIMAP) model was established, which showed close-to-human kinetics of tumor development. In order to determine if the similar kinetics is associated with heterogeneous tumor architecture similar to the human situation, we utilized a new mouse histological grading system (Gleason analogous grading system) similar to the Gleason human grading system and flow cytometry DNA analysis to measure and compare the adenocarcinoma of the KIMAP model with human prostate cancer. Sixty KIMAP prostate cancer samples from 60 mice were measured and compared with human prostate cancer. Flow cytometry DNA analysis was performed on malignant prostate tissues obtained from KIMAP models. Mice with prostate cancer from KIMAP models showed a 53.3% compound histological score rate, which was close to the human clinical average (50%) and showed a significant correlation with age (P = 0.001). Flow cytometry analyses demonstrated that most KIMAP tumor tissues were diploid, analogous to the human situation. The similarities of the KIMAP mouse model with tumors of the human prostate suggest the use of this experimental model to complement studies of human prostate cancer.

Réparation par excision de nucléotides des dommages induits par rayons ultraviolets dans les mélanomes humains

Les mélanomes malins (MM) constituent le deuxième type de cancer le plus fréquent chez les jeunes adultes canadiens (entre 20 et 44 ans) ainsi qu’un des rares cancers dont l’incidence augmente annuellement. À moins que les MM ne soient excisés à temps par chirurgie, les chances de survie des patients sont pratiquement nulles puisque ce type de tumeur est très réfractaire aux traitements conventionnels. Il est bien connu que l’exposition aux rayons ultraviolets (UV), induisant des photoproduits génotoxiques, est une déterminante majeure dans l’acquisition de MM. À cet effet, la réparation par excision de nucléotides (NER) est la ligne de défense principale contre le développement des mélanomes puisqu’elle est la voie de réparation prépondérante en ce qui a trait aux dits photoproduits. Malgré cela, la contribution potentielle de défauts de la NER au développement des MM dans la population normale n’est toujours pas bien établie. Notre laboratoire a précédemment développé une méthode basée sur la cytométrie de flux qui permet de mesurer la NER en fonction du cycle cellulaire. Cette méthode a déjà mise en évidence qu’une déficience de l’activité de la protéine ATR peut mener à une déficience de la NER exclusive à la phase S dans des fibroblastes humains. Pareillement, nous avons démontré que plusieurs lignées cellulaires cancéreuses modèles comportent une déficience en NER en phase S, suggérant qu’une telle déficience puisse caractériser certains types de cancers. Nous avons voulu savoir si une déficience en NER en phase S pouvait être associée à une proportion significative de mélanomes et si le tout pouvait être attribuable à une diminution de l’activité d’ATR. Nos objectifs ont donc été de : (i) mesurer l’efficacité de la NER en fonction du cycle cellulaire dans les MM en comparaison avec les mélanocytes primaires, (ii) vérifier si le niveau d’activité d’ATR corrèle avec l’efficacité de la NER en phase S dans les lignées de MM et (iii) voir si un gène fréquemment muté dans les mélanomes (tels PTEN et BRAF) pouvait coopérer avec ATR pour réguler la NER en phase S dans les mélanomes. Nous avons démontré que 13 lignées de MM sur 16 ont une capacité grandement diminuée à réparer les photoproduits induits par UV spécifiquement en phase S. De plus, cette déficience corrèle fortement avec une réduction de l’activation d’ATR et, dans plusieurs lignées de MM, avec une phosphorylation d’Akt plus importante. L’utilisation d’ARN interférent ou d’un inhibiteur du suppresseur de tumeurs PTEN, a permis, en plus d’augmenter la phosphorylation d’Akt, de réduire la réparation des photoproduits et l’activation d’ATR dans les cellules en phase S. En addition, (i) l’expression ectopique de la protéine PTEN sauvage dans des lignées déficientes en PTEN (mais pas d’une protéine PTEN sans activité phosphatase) ou (ii) l’inhibition pharmacologique d’Akt a permis d’augmenter la réparation en phase S ainsi que l’activation d’ATR. En somme, cette étude démontre qu’une signalisation d’ATR dépendante de PTEN/Akt amenant à une réparation déficiente des photoproduits génomiques causés par les UV en phase S peut être déterminante dans le développement des mélanomes induits par UV.

Anti-VEGFA therapy reduces tumor growth and extends survival in a murine model of ovarian granulosa cell tumor

Les tumeurs des cellules de la granulosa (GCTs) sont des tumeurs avec un potentiel malin ayant tendance à récidiver, provoquant ainsi la mort dans 80% des cas de stade avancé consécutif à une rechute. Bien que les GCTs représentent 5% des tumeurs ovariennes, peu d’études ont évalué les protocoles de traitement adjuvant pour la maladie avancée ou récurrente. Notre but était d’évaluer l’efficacité de la voie de signalisation du facteur de croissance de l’endothélium vasculaire A (VEGFA) comme cible pour le traitement de la GCT utilisant le modèle murin transgénique Ptentm1Hwu/tm1Hwu; Ctnnb1tm1Mmt/+; Amhr2tm3(cre)Bhr/+ (PCA) qui reproduit le stade avancé de la maladie humaine. Un anticorps anti-VEGFA a été administré une fois par semaine par voie intrapéritonéale (IP) à partir de 3 semaines d’âge. La thérapie anti-VEGFA a permis une réduction de la taille des tumeurs à 6 semaines d’âge (p<0.05) et une prolongation de la survie des animaux traités, lorsque comparé aux animaux contrôles. L’analyse des GCTs a montré une réduction significative de la prolifération cellulaire (p<0.05) et de la densité microvasculaire (p<0.01) mais aucune différence significative n’a été détectée dans l’apoptose cellulaire. p44/p42 MAPK, un effecteur de la signalisation pour le récepteur 2 de VEGFA (VEGFR2) associé à la prolifération cellulaire, était moins activé dans les tumeurs traitées (p<0.05). Par contre, l’activation d’AKT, un effecteur impliqué dans la survie cellulaire, était similaire d’un groupe à l’autre. Ces résultats suggèrent que l’anticorps anti-VEGFA réduit la prolifération cellulaire et la densité microvasculaire chez les souris PCA par inhibition de la voie de signalisation VEGFR2-MAPK, inhibant ainsi la croissance tumorale. En conclusion, l’efficacité de la thérapie anti- VEGFA mérite d’être évaluée en essais contrôlés randomisés pour le traitement des GCTs chez l’homme.

Modèle cellulaire de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH

Problématique: Le virus du papillome humain (VPH) est présent dans près de 50% des cancers de l’oropharynx. Le potentiel oncogénique du VPH est encodé dans les oncoprotéines E6 et E7, qui agissent en modulant différents gènes, dont les gènes suppresseurs de tumeur p53 et pRb. Les cellules VPH positives démontrent une altération au niveau de la signalisation de la réponse aux dommages à l’ADN (RDA), un mécanisme de contrôle dans l’arrêt de la croissance des cellules ayant subit des dommages au niveau de leur ADN. Hypothèse et objectifs : Nous croyons que les défauts au niveau de la RDA des cancers VPH positifs peuvent être exploités afin de sensibiliser préférentiellement les cellules cancéreuses aux traitements de radiothérapie. Cette stratégie de recherche nécessite l’élaboration d’un modèle cellulaire de carcinogenèse isogénique pour le cancer de l’oropharynx que nous proposons de développer et de caractériser. L’étude vise à dériver des lignées isogéniques à partir de kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx pour ensuite valider la carcinogenèse de notre modèle in vitro & in vivo Méthodologie : Des lignées cellulaires de kératinocytes primaires et de cellules épithéliales de l’oropharynx ont été successivement modifiées par transduction afin de présenter les mutations associées aux cancers de l’oropharynx induits par le VPH. Les cellules ont été modifiées avec des lentivirus codants pour la télomérase (hTERT), les oncogènes E6, E7 et RasV12. Afin de valider la cancérogenèse in vitro de notre modèle, des études d’invasion en matrigel et de croissance sans ancrage en agar mou ont été réalisées. Les populations cellulaires transformées ont été ensuite introduites dans des souris immunodéficientes afin d’évaluer leur tumorogénicité in vivo. Résultats : À partir des plasmides recombinés construits par méthodes de clonage traditionnelle et de recombinaison « Gateway », nous avons produit des lentivirus codants pour la télomérase humaine (hTERT), les oncogènes viraux E6 et E7 et l’oncogène Ras. Les kératinocytes primaires et cellules épithéliales de l’oropharynx ont été infectés successivement par transduction et sélectionnés. Nous avons validé l’expression de nos transgènes par méthode d’immunofluorescence, de Western Blot et de réaction de polymérisation en chaîne quantitative en temps réel (qRT-PCR). Nous avons établi trois lignées des cellules épithéliales de l’oropharynx (HNOE) à partir d’échantillons tissulaires prélevés lors d’amygdalectomie (HNOE42, HNO45, HNOE46). Les cellules transduites avec le lentivirus exprimant le promoteur fort CMV/TO de l’oncogène RasV12 ont présenté un changement morphologique compatible avec une sénescence prématurée induite par l’oncogène Ras. En exprimant des quantités plus faibles du RasV12 mutant, la lignée cellulaire HEKn hTERT-E6-E7 PGK RasV12 a réussi à échapper à la sénescence induite par l’oncogène Ras. La population cellulaire exprimant HEKn hTERT-E6-E7-PGK RasV12 a présenté un phénotype malin en culture et à l’étude d'invasion, mais n’a pas démontré de résultats positifs à l’étude de croissance sans ancrage en agar mou ni en xénogreffe en souris immunodéficientes. Conclusion : Nos résultats démontrent qu’en présence des oncogènes viraux E6 et E7, il y a un troisième mécanisme suppresseur de tumeur qui médie la sénescence induite par l’oncogène Ras. Nous avons identifié que la présence de E6 seule ne suffit pas à immortaliser les kératinocytes primaires humains (HEKn). Nous n’avons pas réussi à créer un modèle in vitro de carcinogenèse pour les cancers de l’oropharynx induits par le VPH.

Gut fermentation products of insulin-derived prebiotics beneficially modulate markers of tumour progression in human colon tumour cells

Insulin is a prebiotic food ingredient, which suppresses colon tumour growth and development in rats. In the gut lumen, it is fermented to lactic acid and short chain fatty acids (SCFA). Of these, butyrate has suppressing agent activities, but little is known concerning cellular responses to complex fermentation samples. To investigate the effects of fermentation products of insulin on cellular responses related to colon carcinogenesis. Fermentations were performed in anaerobic batch cultures or in a three-stage fermentation model that simulates conditions in colon-segments (proximal, transverse, distal). Substrate was insulin enriched with oligofructose (Raftilose® Synergy1), fermented with probiotics (Bifidobacterium lactis Bb12, Lactobacillus rhamnosus GG), and/or faecal inocula. HT29 or CaCo-2 cells were incubated with supernatants of the fermented samples (2.5%-25% v/v, 24-72 hours). Cellular parameters of survival, differentiation, tumour progression, and invasive growth were determined. Fermentation supernatants derived from probiotics and Synergy1 were more effective than with glucose. The additional fermentation with faecal slurries produced supernatants with lower toxicity, higher SCFA contents, and distinct cellular functions. The supernatant derived from the gut model vessel representing the distal colon, was most effective for all parameters, probably on account of higher butyrate-concentrations. Biological effects of insulin upon colon cells may be mediated not only by growth stimulation of the lactic acid-producing bacteria and/or production of butyrate, but also by other bacteria and products of the gut lumen. These newly reported properties of the supernatants to inhibit growth and metastases in colon tumour cells are important mechanisms of tumour suppression.

MARCKS functions as a novel growth/tumour suppressor in cells of melanocyte origin

Protein kinase C (PKC) plays a pivotal role in modulating the growth of melanocytic cells in culture. We have shown previously that a major physiological substrate of PKC, the 80 kDa myristoylated alanine-rich C-kinase substrate (MARCKS), can be phosphorylated in quiescent, non-tumorigenic melanocytes exposed transiently to a biologically active phorbol ester, but cannot be phosphorylated in phorbol ester-treated, syngeneic malignant melanoma cells. Despite its ubiquitous distribution, the function of MARCKS in cell growth and transformation remains to be demonstrated clearly. We report here that MARCKS mRNA and protein levels are down-regulated significantly in the spontaneously derived murine B16 melanoma cell line compared with syngeneic normal Mel-ab melanocytes. In contrast, the tumourigenic v-Ha-ras-transfonned melan-ocytic line, LTR Ras 2, showed a high basal level of MARCKS phosphorylation which was not enhanced by treatment of cells with phorbol ester. Furthermore, protein levels of MARCKS in LTR Ras 2 cells were similar to those expressed in Mel-ab melanocytes. However, in four out of six murine tumour cell lines investigated, levels of MARCKS protein were barely detectable. Transfection of B16 cells with a plasmid containing the MARCKS cDNA in the sense orientation produced two neomycin-resistant clones displaying reduced proliferative capacity and decreased anchorage-independent growth compared with control cells. In contrast, transfection with the antisense MARCKS construct produced many colonies which displayed enhanced growth and transforming potential compared with control cells. Thus, MARCKS appears to act as a novel growth suppressor in the spontaneous transformation of cells of melanocyte origin and may play a more general role in the tumour progression of other carcinomas.

Modelling acidosis and the cell cycle in multicellular tumour spheroids

A partial differential equation model is developed to understand the effect that nutrient and acidosis have on the distribution of proliferating and quiescent cells and dead cell material (necrotic and apopotic) within a multicellular tumour spheroid. The rates of cell quiescence and necrosis depend upon the local nutrient and acid concentrations and quiescent cells are assumed to consume less nutrient and produce less acid than proliferating cells. Analysis of the differences in nutrient consumption and acid production by quiescent and proliferating cells shows low nutrient levels do not necessarily lead to increased acid concentration via anaerobic metabolism. Rather, it is the balance between proliferating and quiescent cells within the tumour which is important; decreased nutrient levels lead to more quiescent cells, which produce less acid than proliferating cells. We examine this effect via a sensitivity analysis which also includes a quantification of the effect that nutrient and acid concentrations have on the rates of cell quiescence and necrosis.

A moving mesh approach for modelling avascular tumour growth

A key step in many numerical schemes for time-dependent partial differential equations with moving boundaries is to rescale the problem to a fixed numerical mesh. An alternative approach is to use a moving mesh that can be adapted to focus on specific features of the model. In this paper we present and discuss two different velocity-based moving mesh methods applied to a two-phase model of avascular tumour growth formulated by Breward et al. (2002) J. Math. Biol. 45(2), 125-152. Each method has one moving node which tracks the moving boundary. The first moving mesh method uses a mesh velocity proportional to the boundary velocity. The second moving mesh method uses local conservation of volume fraction of cells (masses). Our results demonstrate that these moving mesh methods produce accurate results, offering higher resolution where desired whilst preserving the balance of fluxes and sources in the governing equations.

Metastatic melanoma positively influences pregnancy outcome in a mouse model: could a deadly tumor support embryo life?

The incidence of melanoma is increasing worldwide. It is one of the leading cancers in pregnancy and the most common malignancy to metastasize to placenta and fetus. There are no publications about experimental models of melanoma and pregnancy. We propose a new experimental murine model to study the effects of melanoma on pregnancy and its metastatic process. We tested several doses of melanoma cells until we arrived at the optimal dose, which produced tumor growth and allowed animal survival to the end of pregnancy. Two control groups were used: control (C) and stress control (SC) and three different routes of inoculation: intravenous (IV), intraperitoneal (IP) and subcutaneous (SC). All the fetuses and placentas were examined macroscopically and microscopically. The results suggest that melanoma is a risk factor for intrauterine growth restriction but does not affect placental weight. When inoculated by the SC route, the tumor grew only in the site of implantation. The IP route produced peritoneal tumoral growth and also ovarian and uterine metastases in 60% of the cases. The IV route produced pulmonary tumors. No placental or fetal metastases were obtained, regardless of the inoculation route. The injection of melanoma cells by any route did not increase the rate of fetal resorptions. Surprisingly, animals in the IV groups had no resorptions and a significantly higher number of fetuses. This finding may indicate that tumoral factors released in the host organism to favor tumor survival may also have a pro-gestational action and consequently improve the reproductive performance of these animals.

Peritoneal pseudomyxoma associated with synchronic malignant mucinous neoplasias of the cecum, appendix and rectum: case report and review of the literature

O pseudomixoma peritoneal é uma condição patológica que acomete o peritoneo, caracterizada pela produção de grandes quantidades de líquido mucinoso, que progressivamente preenche a cavidade peritoneal, tendo em geral como origem tumores mucinosos apendiculares ou de ovário. Relatamos a ocorrência de um pseudomixoma peritoneal associado a adenocarcinoma mucinoso do apêndice sincrônico e adenocarcinoma do reto em paciente de 44 anos, cujo diagnóstico inicial foi de adenocarcinoma do reto. A neoplasia do apêndice e o pseudomixoma peritonial foram achados incidentais, intra-operatórios. Enfocamos as principais características anatomo-patológicas das lesões, o diagnóstico e tratamento, através de ampla revisão da literatura.

Walker 256 tumour growth causes marked changes of glutamine metabolism in rat small intestine

The effect of Walker 256 tumour growth on the metabolism of glucose and glutamine in the small intestine of rats was examined. Walker 256 tumour has been extensively used as an experimental model to induce cancer cachexia in rats. Walker 256 tumour growth decreased body weight and small intestine weight and length. The activities of glucose-6-phosphate dehydrogenase and phosphate-dependent glutaminase were reduced in the proximal, median and distal portions of the intestine. Glutamine oxidation was reduced in the proximal portion only. The decrease in glutaminase activity was not due to a low synthesis of the protein as indicated by Western blotting analysis. Hexokinase and citrate synthase activities were not changed by the tumour. These findings led us to postulate that tumour growth impairs glutamine metabolism of small intestine but the mechanism involved remains to be elucidated. Copyright (C) 2001 John Wiley Sons, Ltd.

Obesity enhances eosinophilic inflammation in a murine model of allergic asthma

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)