Glioblastoma multiforme (WHO Grade IV) is the most common malignant neoplasm of the brain. Hallmarks of WHO grade IV designated tumors are a rapid pre- and postoperative disease evolution and a fatal outcome. Those features are also reflected in the low overall survival rate of GBM patients of under 12 months, despite adjuvant radio-chemotherapy. Research has not just been focusing on the actual neoplastic cell mass but also on the tumor microenvironment. Microglia and peripheral macrophages/monocytes can account for up to 45% of the total brain-tumor mass. Interacting with cancer cells they do not seem to display anti-tumoral functions. In contrary they appear to support tumor growth by degrading the extracellular matrix as well as by secreting immunosuppressive factors. Recent findings reveal that glioma associated microglia (GAMS) display a distinctive gene expression profile compared to the classical M1 M2a, M2b and M2c phenotypes. One gene already investigated in various cancer entities including glioma, was shown to be amongst the highest upregulated genes in the set of GAMs, namely Spp1 encoding for osteopontin. Those data were affirmed by q-PCR, identifying GAMs as the main source of osteopontin transcripts both in mouse and in human. Glioma-cell derived osteopontin is known to enhance migration, invasion, and stem cell like character as well as radiation resistance in glioma. So far there has been no data investigating the influence of microenvironmental osteopontin on glioma growth and progression. We used a GL261 model in OPN-/- mice to measure disease progression and properties of the tumor microenvironment in the absence of osteopontin. Our results are based on westernblot, quantitative reverse transcriptase PCR, immunohistochemistry and FACS-analysis. Our findings show that the loss of host-derived osteopontin leads to a faster disease progression and accelerated tumor growth. Another observation was that OPN-/- mice had a reduced number of microvessels and less pericytes surrounding tumor-vessels. Furthermore, there was a change in the composure of the tumor microenvironment between OPN-/- mice and wild type control mice, showing an increase in microglia population in OPN/- mice. There was no difference in the cytokine profile of OPN-/- and wild-type GAMs. Another result was that in comparison to cultured wild-type microglia, GAMs solely express the secreted and not the intracellular form of osteopontin. This study shows for the first time that host-derived osteopontin seems to negatively influence tumor growth. Furthermore, it seems to render the integrity of tumor vasculature and the composure of tumor-infiltrating immune cells.
Das Glioblastom ist der häufigste maligne Tumor des Gehirns. Als WHO Grad IV Tumor zeichnet sich dieser Hirntumor durch einen schnellen prä- und postoperativen Progress sowie seinen fatalen Endpunkt aus. Das spiegelt sich in der niedrigen Gesamtüberlebensrate von Glioblastompatienten von unter 12 Monaten trotz adjuvanter Radio-Chemotherapie wieder. Die Forschung hat sich nicht nur mit der eigentlichen neoplastischen Zellmasse sondern auch mit der Tumorumgebung beschäftigt. Mikroglia/Makrophagen können bis zu 45% der Gesamttumormasse ausmachen. Agieren diese mit den Tumorzellen, scheinen sie keine Eigenschaften im Sinn einer Tumorabwehr zu besitzen. Im Gegenteil erscheint es, als würden sie das Tumorwachstum unter anderem durch ein Zersetzen der Extrazellulären Matrix sowie durch die Sekretion immunsuppressiver Faktoren unterstützen. Kürzlich durchgeführte Studien zeigen, dass diese so genannten Gliom-assoziierten Mikroglia/Makrophagen (GAMs) ein, von den klassichen M1, M2a, M2b und M2c-Phänotypen, abweichendes Genexpressionsmuster zeigen. Ein Gen, welches bereits im Kontext verschiedener Tumor-Entitäten, darunter dem Glioblastom, untersucht wurde, zeigte sich im Vergleich zu den charakteristischen Phänotypen unter den am höchsten exprimierten Genen, nämlich Spp1, welches für Osteopontin kodiert. Diese Daten wurden durch q-PCR verifiziert und identifizieren GAMs als die Hauptquelle von transkribiertem Osteopontin sowohl in der Maus als auch in humanen Proben. Es ist bekannt, dass Osteopontin aus Gliomzellen die Migration, die Invasion, den Stammzellcharakter sowie die Strahlenresistenz des Tumors verstärkt. Bisher gibt es keine Daten, welche den Einfluss auf das Tumorwachstum und den Tumorprogress von Osteopontin, welches der Tumorumgebung entstammt, untersuchen. Wir haben ein GL261 Modell in OPN-/- Mäusen benutzt, um den Tumorprogress und die Eigenschaften der Tumorumgebung in Abwesenheit von Osteopontin zu erforschen. Unserer Ergebnisse basieren auf Westernblots, quantitativer reverser Transkriptase PCR, Immunhistochemie und FACS-Analysen. Unsere Resultate zeigen, dass der Verlust des dem Wirt entstammenden Osteopontins zu einer schnelleren Krankheitsprogression und einem beschleunigten Tumorwachstum führt. Eine weitere Beobachtung war, dass OPN-/- Mäuse eine reduzierte Anzahl an Mikrogefäßen und weniger, die Tumorgefäße umgebenden, Perizyten aufwiesen. Zudem zeigte sich ein Unterschied bezüglich der Zellzusammensetzung der Tumorumgebung zwischen Wildtypmäusen und OPN-/- Mäusen, welcher einen Anstieg der Microglia-Population in OPN-/- Mäusen zeigte. Es ergab sich kein Unterschied bezüglich des Zytokinprofils zwischen Wildtyp-und OPN-/- Mäusen. Ein weiteres Ergebnis war, dass GAMs, verglichen mit kultivierten Wild-Typ-Mikroglia nur die sekretierte und nicht die intrazelluläre Form von Osteopontin exprimieren. Diese Arbeit zeigt zum ersten Mal, dass dem Wirt entstammendes Osteopontin das Tumorwachstum negativ beeinflusst. Zudem scheint es die Integrität der Tumorgefäße und die Zusammensetzung der den Tumor infiltrierenden Immunzellen zu verändern.
