The potential impact of Wnt5a on differentiation and phenotype of dendritic cells found in renal cell carcinoma

Diepenbruck, Sabine (2017): The potential impact of Wnt5a on differentiation and phenotype of dendritic cells found in renal cell carcinoma. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Renal cell carcinoma (RCC) is an immunogenic tumour infiltrated by a high number of leucocytes. However, this infiltrate is not able to induce an efficient anti-tumoural response. Recent studies have attempted to further identify the composition of the immune-infiltrate in order to gain a deeper understanding of how RCC escapes from immune surveillance. Recently, a new dendritic cell (DC) subtype was discovered, co-expressing DC (CD209/DC-SIGN) and Mφ (CD14, CD163) markers. As this subtype was found to be enriched in RCC tissue it was called “enriched in renal cell carcinoma DC” (ercDC). Functional tests investigating cytokine expressions and the migration ability of this subtype revealed impaired functioning of ercDC compared to conventional DC (cDC). While being able to migrate towards fMLP, a chemoattractant for immature DC, maturated ercDC do not show directed migration towards CCL19, which is involved in the recirculation and homing of maturated DC. Furthermore, ercDC secrete higher levels of IL-10 and TNF-α, but lower levels of IL-12 upon LPS stimulation. In order to identify possible pathways responsible for differences between myeloid subtypes, transcriptomic profiling of monocytes, cDC, ercDC and Mφ was performed. Amongst others, regulation was found especially for the canonical as well as non-canonical Wntpathways. Following these findings, we investigated the role of Wnt-signalling in the differentiation and functioning of myeloid and especially dendritic cells. Striking was the high expression of Wnt5a, a typical non-canonical Wnt-ligand, in cDC in comparison to all other myeloid subtypes. Furthermore, we could show that Wnt5a is highly expressed in RCC and microarray analysis of RCC tissue samples revealed that Wnt-signalling, especially non-canonical Wnt-signalling, changes with tumour progression. Functional tests of DC showed, that the addition of Wnt5a during differentiation significantly increases IL-10 and IL-12, but decreases TNF-α secretion. Surprisingly, Wnt5a also inhibited the migratory capacity of cDC, resulting in reduced motility and less directed migration towards CCL19. These results suggest a possible role of Wntsignalling in the differentiation and functioning of myeloid cells. Through its autocrine, paracrine and juxtacrine effect, Wnt5a present in the tumour milieu may influence the anti-tumoural immune response. Gaining further insight into the role of myeloid cells and Wnt-signalling in RCC could hence reveal new possible therapeutic targets.

Abstract

Das Nierenzellkarzinom (RCC, renal cell carcinoma) wird als immunogener Tumor von einer Vielzahl an Immunzellen infiltriert. Trotz dieses Immunzellinfiltrats, kommt es jedoch nicht zu einer effektiven Kontrolle des Tumorwachstums durch das Immunsystem. Um die Mechanismen der Immunevasion des Nierenzellkarzinoms besser zu verstehen, ist das Ziel neuerer Studien, dieses Immuninfiltrat besser zu charakterisieren. Kürzlich wurde hierbei ein neuer myeloischer Zelltyp entdeckt, welcher sowohl dendritische Zell (DC)- (CD209/DC-SIGN), als auch Makrophagen (Mφ)- Marker (CD14, CD163) exprimiert. Da dieser Zelltyp im RCC im Vergleich zu tumorfreien Nierenparenchym besonders angereichert ist, wurde er „enriched in renal cell carcinoma DC“ (ercDC) genannt. Bei unserer Untersuchung dieses Zelltyps zeigte sich interessanterweise, dass maturierte ercDC zwar zu fMLP, einem Chemoattractant unreifer DC, gerichtet migrieren, allerdings keine gerichtete Migration zu CCL19 aufweisen. Im Vergleich zu konventionellen Dendritischen Zellen (cDC) sezernierten ercDC nach Stimulation mit LPS höhere Mengen IL-10 und TNF-α, aber geringere Mengen IL-12. Um mögliche relevante Unterschiede in den Signalwegen von Monozyten, cDC, ercDC und Mφ zu identifizieren, führten wir Transkriptomanalysen an Microarray-Daten dieser Zelltypen durch. Hierbei zeigte sich unter anderem eine differenzielle Expression in dem „canonical“ und den „non-canonical“ Wnt-Signalwegen. Auffallend war die, im Vergleich zu den anderen myeloischen Zelltypen, starke Expression von Wnt5a, einem typischen „non-canonical“ Wnt-Liganden, in cDC. Darüber hinaus konnten wir immunhistochemisch eine hohe Wnt5a Expression im Gewebe des Nierenzellkarzinoms nachweisen. Auch in der Microarray-Analyse von Nierenzellkarzinomproben zeigte sich eine starke differenzielle Expression der Wnt-Signalwege, mit evidenten Unterschieden abhängig vom Tumorstadium. Durch die Zugabe von Wnt5a während der Differenzierung von cDC konnte eine vermehrte Sekretion von IL-10 und IL-12, sowie eine Reduktion der TNF-α Sekretion erreicht werden. Interessanterweise führte Wnt5a Zugabe auch zu einer geringeren Mobilität und Direktionalität von cDC bei der Migration zu CCL19. Zusammenfassend weisen diese Ergebnisse auf eine Rolle der Wnt-Signalwege in der Differenzierung und Funktionalität von myeloischen Zellen hin. Wnt5a im Tumormilieu kann so durch autokirne, parakrine und juxtakrine Mechanismen die Immunantwort gegen den Tumor modulieren. Ein weitergehendes Verständnis über die Bedeutung des Wnt-Signalweges in den myeloischen Zellen des Nierenzellkarzinoms könnte so sogar mögliche neue Therapieansätze aufdecken.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Renal cell carcinoma, Dendritic cells, Wnt5a, wnt-signalling, canonical, non-canonical, ercDC, cDC
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 12. Oktober 2017
• 1. Bericht­erstatter:in: Nelson, Peter