Studio dei circuiti di controllo in sottopopolazioni di cellule mieloidi soppressive indotte dalla crescita tumorale

Aim of this work was to phenotypically and functionally distinguish myeloid-derived suppressor cell (MDSC) subsets and study their cytokine- and microRNA-mediated regulation. In the first part of the work we silenced granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) in 4T1 mammary carcinoma line by means of RNA interference (RNAi), highlighting the relevance of this factor in the preferential induction of suppressive myeloid subpopulations and in the control of their maturation and functional properties. By using this in vivo model, we were also able to show that GM-CSF released by cancer cells, in addition to promote myeloid recruitment to the tumor site, is critical for their invasive potential and the induction of neo-angiogenesis, factors that contribute to rapid tumor growth and that are indeed inhibited when the cytokine is silenced. We also developed an in vitro model, by culturing bone marrow (BM) cells with GM-CSF and other hematopoietic cytokines, that allowed us to easily examine the molecular mechanisms driving MDSC subset differentiation. In particular, we explored the role of some microRNA, found to be differentially expressed between non-suppressive myeloid cells and MDSCs, on phenotype and function of the different BM-MDSC subsets obtained in vitro. The microRNA we identified were able to limit the expansion of a monocyte/macrophage suppressive cell fraction and to inhibit the proliferation of BM cultures. From some recent evidences, these microRNA seems to regulate genes involved in myeloid differentiation and hematopoietic homeostasis maintenance.

Lo scopo di questa tesi è stato quello di distinguere sottopopolazioni di cellule mieloidi soppressorie (MDSC) con caratteristiche fenotipiche e funzionali differenti e studiarne la regolazione mediata da citochine o da microRNA (miRNA). Nella prima parte del lavoro è stato messo a punto il silenziamento genico, mediante RNA interference (RNAi), del gene per il granulocyte-macrophage colony stimulating factor (GM-CSF) nella linea tumorale 4T1, che ci ha permesso di evidenziare l’importanza di questo mediatore nell’indurre l’accumulo preferenziale di sottopopolazioni mieloidi con attività soppressiva e nel modularne sia la maturazione che l’attività. L’impiego di questo modello in vivo ci ha inoltre permesso di osservare come il rilascio di GM-CSF da parte del tumore sia cruciale, oltre che per il reclutamento dell’infiltrato mieloide, anche per l’induzione di neo-angiogenesi e per il potenziale invasivo della neoplasia, fattori che concorrono alla rapida crescita tumorale e risultano inibiti dal silenziamento della citochina. Grazie all’utilizzo di un sistema di coltura in vitro di cellule midollari con GM-CSF e altre citochine ematopoietiche, siamo poi stati in grado di studiare agevolmente alcuni aspetti molecolari alla base della maturazione delle diverse sottopopolazioni di MDSC. In particolare, abbiamo esaminato il ruolo di alcuni miRNA, differenzialmente espressi in vivo tra cellule mielodi non soppressive e cellule MDSC di topi portatori di tumori istologicamente differenti, sul differenziamento e la funzione delle varie frazioni cellulari di MDSC inducibili in vitro. I miRNA in esame sono in grado di inibire la formazione della frazione monocito/macrofagica soppressiva e di alterare la proliferazione delle colture midollari. Da recenti evidenze ottenute, questi miRNA sembrano inoltre regolare alcuni geni coinvolti nel differenziamento mieloide e nel mantenimento dell’omeostasi ematopoietica.