Molecular markers for progression of squamous cell carcinoma of the skin

Abstract

Incidence of nonmelanoma skin cancer (NMSC) is increasing. Ultraviolet (UV) –light is a major risk factor for the development of cutaneous SCC. Cutaneous SCCs that develop to chronic ulcers are known to progress and metastasize more easily than UV-induced SCCs. Matrix metalloproteinases (MMPs) are a group of proteolytic enzymes which are suggested to have a role in cancer growth and invasion.

The molecular background for progression of cutaneous SCC was examined by immunohistochemistry (IHC) using tissue samples of recessive dystrophic epidermolysis bullosa (RDEB) –associated SCC, sporadic UV-induced SCC, and SCC precursors. IHC studies using tissue microarray (TMA) technique revealed overexpression of MMP-7 and MMP-13 in SCC tumor cells. MMP-7 expression was enhanced especially in the SCC tumor cells of the RDEB –associated SCCs. Studies with SCC cell lines showed that tumor cell derived MMP-7 activated heparin binding epidermal growth factor –like growth factor (HB-EGF) which enhanced the growth of SCC tumor cells.

Further, it was shown that type VII collagen (COL7) is expressed in sporadic SCC tumor cells. Interestingly, it was shown that SCC –associated MMP-13 is capable of cleaving COL7 in vitro. COL7 cleavage may have a role in the progression of cutaneous SCC.

Studies on serine proteinase inhibitor gene family using SCC tumor cell gene array, quantitative real-time PCR, SCC cell lines, normal human epidermal keratinocytes and IHC of TMA samples showed that serine proteinase inhibitor clade A, member 1 (serpinA1, alpha-1-antitrypsin) is expressed and produced by human SCC tumor cells but not by normal keratinocytes. Moreover, serpinA1 expression was shown to correlate with the progression of cutaneous SCC using transformed HaCaT-cell lines and mouse chemically induced skin SCC model. SerpinA1 may serve as a novel biomarker for the progression of cutaneous SCC.

This study elucidated putative mechanisms of the progression of cutaneous SCC and revealed novel biomarker candidates for the progression of SCC of the skin.

Ihon okasolusyövän etenemisen merkkitekijät

Ei-melanoottisten ihosyöpien ilmaantuvuus on kasvussa. Auringon ultravioletti (UV) –säteily on tärkeimpiä ihon okasolusyövän kehittymisen riskitekijöitä. Ihon kroonisiin haavoihin kehittyvät okasolusyövät ovat luonteeltaan herkästi leviäviä ja ne lähettävät etäpesäkkeitä UV-valon aiheuttamia okasolusyöpiä useammin. Matriksin metalloproteinaasit (MMP) ovat ryhmä soluväliainetta pilkkovia entsyymejä, joiden on arveltu edesauttavan syövän kasvua ja leviämistä.

Ihon okasolusyövän etenemiseen liittyviä tekijöitä tutkittiin kudosten immunovärjäysmenetelmällä käyttäen hyväksi resessiivistä dystrofista epidermolysis bullosa (RDEB) –tautia sairastavien potilaiden okasolusyöpäkudosnäytteitä sekä UVvalon aiheuttamia okasolusyöpiä ja niiden esiasteita. Merkkiaineiden tutkiminen kudossirutekniikalla osoitti, että MMP-7 ja MMP-13 ilmentyminen oli korostunutta ihon okasolusyöpäsoluissa. MMP-7 ilmentyminen oli erityisen voimakasta RDEB:aan liittyvissä okasolusyöpäsoluissa. Syöpäsolulinjoilla osoitettiin, että MMP-7 pystyy aktivoimaan erästä syöpäsolun pinnan kasvutekijää (hepariinia sitova epidermaalisen kasvutekijän kaltainen kasvutekijä, HB-EGF), jonka aktivoituminen lisäsi syöpäsolujen kasvua.

Tässä työssä osoitettiin lisäksi, että tyypin VII kollageenia (COL7) tuotetaan UVvalon aiheuttamissa okasolusyöpäsoluissa. Uusi mielenkiintoinen havainto oli, että okasolusyöpiin liittyvä MMP-13 pystyy pilkkomaan COL7:a. COL7:n pilkkoutuminen voi edesauttaa okasolusyövän etenemistä.

Seriiniproteaasin estäjien geeniperheen tutkiminen syöpäsolujen geenilastuanalyysillä, kvantitatiivisella käänteiskopioija-PCR menetelmällä, syöpäsolulinjoilla, normaaleilla ihon okasoluilla sekä kudossirutekniikalla osoitti, että seriiniproteaasin estäjä A1:tä (serpinA1, alfa-1-antitrypsiini) ilmennetään ja tuotetaan okasolusyöpäsoluissa, mutta ei normaaleissa ihon okasoluissa. Lisäksi transformoiduilla HaCaT-solulinjoilla ja hiiren ihoon kemiallisesti aiheutetulla okasolusyöpämallilla osoitettiin, että serpinA1:n ilmentyminen korreloi okasolusyövän etenemiseen. SerpinA1:tä voidaan mahdollisesti hyödyntää ihon okasolusyövän etenemisen merkkiaineena.

Tässä tutkimuksessa saatiin uutta tietoa mahdollisista ihon okasolusyövän etenemisen mekanismeista sekä löydettiin uusia mahdollisia ihon okasolusyövän etenemisen merkkitekijöitä.