Titelaufnahme

Im Brustkrebsgewebe findet man eine hohe Anzahl an Tumour-assoziierten Makrophagen. Der Wachstumsfaktor "Colony stimulating" Faktor 1 (CSF1) reguliert die Differenzierung von Monozyten in Makrophagen durch Bindung an die Rezeptortyrosinkinase CSF1 Rezeptor (CSF1R). Interleukin 34 (IL-34) ist ein proinflammatorisches Zytokin, welches vor kurzem als ein neuer Ligand für den CSF1R identifiziert wurde. IL-34 ist in der Milz hoch exprimiert und es ist an der Entwicklung und Differenzierung von Monozyten und Osteoklasten involviert. Die Expression von CSF1 und CSF1R ist mit einer schlechten Prognose von Brustkrebs assoziiert. Die Expression von IL-34 wurde in Brustkrebs beschrieben, aber die genau Rolle bei dieser Krebsart muss erst aufgeklärt werden. Deshalb war es das Ziel dieses Projekts, den möglichen Effekt von IL-34 auf die Brustkrebszellen und auf die Polarisierung von Makrophagen zu untersuchen. Zur Analyse der Wechselwirkungen zwischen Krebszellen und Makrophagen wurden Ko-Kulturexperimente mit zwei humanen Brustkrebszelllinien, MDA-MB-231 und MCF-7, und einer Mausmakrophagenzelllinie (MФ), CRL2470, durchgeführt. Zusätzlich wurden in vitro Polarisierungsexperimente mit Makrophagen durchgeführt. Die Expression des CSF1R wurde mit Durchflusszytometrie gemessen. Die Expression von IL-34, CSF1 und von Makrophagen-Polarisierungsmarkern wurde mit qRT-PCR und ELISAs quantifiziert. Der Effekt von IL-34 auf die Zellen wurde mit Proliferationsassays, Migrationsassays und Wundheilungsassays analysiert. IL-34 vermittelte Aktivierung von MAPK Signaltransduktionswegen in Brustkrebszellen und Makrophagen wurde mit Immunoblotting untersucht. Die durchgeführten in vitro Studien zeigen, dass die Wechselwirkung zwischen Makrophagen und Brustkrebszellen eine Erhöhung der Expression von IL-34 induziert, die zu einer Polarisierung der Makrophagen in Richtung eines M2-ähnlichen Phänotyps führt, der aber überraschenderweise mit einer Erhöhung der TNF[alpha] Expression einhergeht. TNF[alpha] wiederum induziert die Hochregulation von IL-34 in den Brustkrebszellen, wodurch ein parakriner Loop etabliert wird, der letztendlich zur Bildung des pro-tumorigenen Makrophagen-Phänotyps führt. Weiters bewirkt IL-34 sowohl bei den Brustkrebszellen als auch bei den Makrophagen eine Erhöhung der Proliferations- und Migrationsrate. Die Daten zeigen, dass der alternative CSF1R Ligand IL-34 die Wechselwirkung zwischen Brustkrebszellen und Makrophagen beeinflusst und ein potentes Faktor zur M2-Polarisierung von Makrophagen darstellt.

Breast cancer is characterised by a high number of accumulated tumour associated macrophages (TAMs) within the stroma. Colony stimulating factor 1 (CSF1) is the main growth factor which regulates the differentiation of monocytes into macrophages through binding to the receptor tyrosine kinase colony stimulating factor 1 receptor (CSF1R). Expression of CSF1 and CSF1R has been linked to poor prognosis in breast cancer. Recently the pro-inflammatory cytokine interleukin 34 (IL-34) has been identified as a novel ligand for the CSF1R. IL-34 is highly expressed in the spleen and it is also known to be involved in the development and differentiation of monocytes and osteoclasts. Expression of IL-34 has also been reported in breast cancers. However, its role in breast cancer remains unclear. Therefore the aim of this project was to investigate the possible effect of IL-34 on breast cancer cells and on macrophage polarization. Co-culture experiments were performed to analyse the crosstalk between cancer cells and macrophages using human breast cancer cell lines MDA-MB-231, MCF-7 and the murine macrophage cell line (MΦ), CRL2470. Macrophage polarization experiments were performed in vitro to further analyse IL-34 function. Expression of CSF1R was validated by flow cytometry. Expression of IL-34, CSF1 and the macrophage polarization markers was quantified by qRT-PCR and ELISA. The effect of IL-34 on cells was analysed through proliferation, migration, and scratch assays. IL-34 mediated activation of mitogen activated protein kinase (MAPK) in breast cancer cells and macrophages was investigated by immunoblotting. The performed in vitro studies reveal that the crosstalk between macrophages and breast cancer cells induces up-regulation of IL-34 in breast cancer cells, resulting in polarization of macrophages towards a M2 like phenotype, but surprisingly associated with high TNF[alpha] expression. ^TNF[alpha] in turn, induces up-regulation of IL-34 in breast cancer cells, thus establishing a paracrine loop, which leads to formation of a pro-tumorigenic macrophage phenotype. Moreover, IL-34 increased the proliferation and migration of breast cancer cells and macrophages. In conclusion the data suggest that the alternate CSF1R ligand IL-34 is a potent macrophage M2 polarizer modulating breast cancer cell-macrophage crosstalk.