Naturally occurring cancers are the most common cause of death in dogs. Tumours represent complex interactive systems that combine different cell types and non-cellular elements. All components of the tumoral niche and their dynamic interactions comprise the tumour microenvironment (TME). Within the TME, fibroblasts are of significant interest as they are reprogrammed by cancer cells into cancer-associated fibroblasts (CAFs), which then further promote the abnormal growth and division of cancer cells. Various cancer-derived biomolecules including growth factors, cytokines, and microRNAs (miRNAs) have been reported to induce CAF activation. Exosomes transport an assorted biological cargo that plays an essential role in mediating the intercellular crosstalk within the TME. In this context, cancer cell-derived exosomes are specially enriched in miRNAs, which can trigger CAF differentiation and regulate cancer progression by targeting tumour suppressors or oncogenes. Moreover, dysregulation of miRNAs has been proposed as an emerging hallmark of cancer, both in the tumour itself and within the TME. Interestingly, known biochemical pathways involved in carcinogenesis in humans are also frequently deregulated in canine neoplasms. The essential similarities between canine and human genetic mechanisms for carcinogenesis make translational and comparative studies especially valuable and beneficial for both species. This study initially detected that canine primary dermal fibroblasts and the mast cell tumour cell line C2 are each capable of releasing exosomes into the cell culture media under standard culture conditions. Then, from a targeted miRNA approach, the aim was to better understand how resting fibroblasts can be activated by cancer cells. To do so, the effects of intercellular communication between canine fibroblasts and C2 cells were investigated via coculture of both types of cells and by culturing fibroblasts with purified C2 exosomes. The results suggest that canine dermal fibroblasts are activated by C2 cells via intercellular crosstalk involving miRNA dysregulation, which may further support tumour cell proliferation. Additional RNA interference-mediated knockdown experiments provide evidence that miR-27a alone can influence the expression of proteins associated with fibroblast activation. Namely, downregulation of miR-27a in canine tumours may take part in the remodelling process of the TME by controlling the expression of its cancer-associated target genes. These findings are comparable to data obtained from studies already performed on the human system, which further supports the notion of the domestic dog as a suitable animal model within the field of miRNA crosstalk and cancer research.
Natürlich vorkommender Krebs ist die häufigste Todesursache bei Hunden. Tumore stellen komplexe Wechselwirkungssysteme dar, die verschiedene Zelltypen und nichtzelluläre Elemente kombinieren. Alle Komponenten der Tumornische sowie ihre dynamischen Interaktionen formen zusammen die Tumormikroumgebung. Innerhalb der Tumormikroumgebung sind die Fibroblasten von besonderem Interesse, da sie von Krebszellen zu Krebs-assoziierten Fibroblasten umprogrammiert werden, die dann das Wachstum und die Teilung der Krebszellen weiter begünstigen. Verschiedene vom Tumor erzeugte Biomoleküle, wie Wachstumsfaktoren, Zytokine und microRNAs (miRNAs), können Studien zufolge Krebs-assoziierten Fibroblasten aktivieren. Exosomen transportieren eine Mischung von diversen Biomolekülen, die eine essenzielle Rolle bei der Vermittlung der interzellulären Kommunikation innerhalb der Tumormikroumgebung spielen. In diesem Zusammenhang sind die aus Krebszellen hervorgegangen Exosomen besonders mit miRNAs angereichert, welche eine Differenzierung der Krebs-assoziierten Fibroblasten hervorrufen und die Tumorprogression regulieren können, indem sie auf Tumorsuppressoren oder Onkogene abzielen. Darüber hinaus wurde die Dysregulation von miRNAs, sowohl im Tumor selbst als auch innerhalb der Tumormikroumgebung, als neuartige Charakterisierung von Krebszellen vorgeschlagen. Interessanterweise sind die bekannten biochemischen Signalwege, die an der Karzinogenese beim Menschen beteiligt sind, häufig auch bei caninen Neoplasmen dereguliert. Die wesentlichen Ähnlichkeiten zwischen den genetischen Mechanismen der Karzinogenese bei Hunden und Menschen machen Translations- und Vergleichsstudien besonders wertvoll und vorteilhaft für beide Arten. Im Rahmen der vorliegenden Studie wird zum einen gezeigt, dass primäre dermale Fibroblasten von Hunden und die Mastzelle-Tumor-Zelllinie C2 unter standardisierten Kulturbedingungen jeweils in der Lage sind, Exosomen in das Zellkulturmedium abzugeben. Anschließend soll mittels gezielter Charakterisierung ausgesuchter miRNAs besser verstanden werden, wie ruhende Fibroblasten durch Krebszellen aktiviert werden können. Zu diesem Zweck wurden die Effekte interzellulärer Kommunikation zwischen caninen Fibroblasten und C2-Zellen sowohl durch Ko-Kultur beider Zelltypen als auch durch die Kultivierung von Fibroblasten mit gereinigten C2-Exosomen untersucht. Die Daten lassen darauf schließen, dass dermale Fibroblasten von Hunden durch C2-Zellen aktiviert sind, und zwar mittels interzellulärer Kommunikation auf Basis von miRNADysregulation, was die weitere Proliferation der Krebszellen unterstützen könnte. Zusätzliche RNA Interferenz-vermittelte Knockdown-Experimente geben Hinweise darauf, dass miR-27a auch allein die Expression von Proteinen, die mit der Aktivierung von Fibroblasten assoziiert sind, beeinflussen kann. Die Herabregulierung von miR-27a bei caniner Karzinogenese könnte an der Restrukturierung der Tumormikroumgebung beteiligt sein, wodurch die Expression Krebs-assoziierter Zielgene kontrolliert wird. Diese Ergebnisse decken sich mit vergleichbaren Daten, die im Rahmen von Studien zum menschlichen System schon erhoben wurden, was wiederum die Annahme unterstützt, dass Haushunde ein gutes Tiermodell für Forschungen im Themenfeld der miRNA Kommunikation und Krebs darstellen.
