Date of Award

5-2021

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Science in Medical Sciences (MSMS)

Department

Medical Microbiology and Immunology

First Advisor

Basel al-Ramadi

Abstract

The activation of the endothelin receptor type A (ETAR) by its ligand endothelin-1 (ET-1) is well known for its role in vasoconstriction. Interestingly, ET-1 and ETAR are over-expressed in various human tumors, including breast cancer. Several studies described an important role for ETAR in cancer progression and metastasis. The extensive network of interactions that exist between ET-1 axis and other signaling pathways can trigger an autocrine and paracrine signaling that modulates different tumorigenesis processes, such as cellular proliferation and survival, epithelial-to-mesenchymal transition (EMT) and chemoresistance. The main objective of this study was to investigate the antitumor effects of Ambrisentan, a selective antagonist of ETAR, and FDA-approved for the treatment of pulmonary arterial hypertension (PAH), on tumor growth and metastasis using a syngeneic, orthotopic triple negative breast cancer (4T1) animal model. The results show a significant reduction in tumor growth and enhancement in overall animal survival in Ambrisentan-treated mice. This correlated with a significant decrease in the extent of tumor metastasis to the liver and lungs. Experiments using luciferase-expressing 4T1 tumor cells (4T1-Luc2) and in vivo life imaging (IVIS) of animals revealed a 5- and 18-fold decrease in the bioluminescence signal collected from the primary tumor site and distant organs, respectively, in Ambrisentan-treated mice. Using multi-color flowcytometry, accumulation of CD11b+Ly6G+ granulocytes in blood, peripheral lymphoid organs and lungs, a process driven by chemokines secreted by 4T1 cells, was inhibited by >50% following Ambrisentan treatment. Importantly, this was further confirmed by demonstrating >90% reduction in the number of 4T1-Luc2 tumor cells metastasizing to the lungs. Moreover, histological staining of liver tissue revealed a 43% decrease in the number of tumor foci in Ambrisentan treated group compared to control group. In an independent series of experiments, the effect of Ambrisentan on 4T1 cell growth was tested in the Chorioallantoic membrane (CAM) assay. The findings highlighted the capacity of Ambrisentan to inhibit tumor growth by ~25% independent of any effect on anti-tumor immune responses. To uncover the underlying mechanism for the anti-metastatic effect of Ambrisentan, the extent of angiogenesis was within the tumor tissue by immunohistochemical staining using CD31-specific mAb. The findings revealed that total tumor vascularity was reduced by ~50%, mainly due to a decrease in the size of blood vessels in animals treated with Ambrisentan. Analysis of gene expression in 4T1 cells treated with Ambrisentan revealed significant inhibition (40-50%) of CXCL1 and MMP9, which are essential factors for tumor progression and metastasis. Taken together, this study provides a rationale for using Ambrisentan as a potential adjuvant in cancer therapy.

Arabic Abstract

يعرف تنشيط مستقبلات الإندوثيلين أ (ETAR) لدوره في تضييق الأوعية الدموية. و من المثير للاهتمام الإفراط في التعبير عن الإندوثيلين 1 (ET-T) و مستقبلات اللإندوثيلين في العديد من الأورام البشرية، مثل سرطان الثدي. كما وصفت العديد من الدراسات الدور الأساسي لمستقبلات الإندوثيلين أ في تطور الورم و انتشاره. يمكن أن تؤدي شبكة التفاعلات الواسعة القائمة ما بين محور الإندوثيلين ومسارات نقل الإشارات الأخرى على تنشيط إشارات autocrine وparacrine والتي يمكنها من التحكم في العديد من عمليات تكوين الأورام، مثل نمو و تكائر الخلايا السرطانية ومقاومتها للعلاج الكيميائي والتي تساعد على انتشار الورم. تهدف هذه الدراسة للتحقق من التأثير المضاد للورم للآمبريسنتان، و هو مضاد انتقائي لمستقبلات الإندوثيلين من النوع أ، ومعتمد من قبل هيئة الدواء والأغذية الأمريكية (FDA) لعلاج ارتفاع ضغط الدم الشرياني الرئوي (PAH)، على نمو الورم و انتشاره في تجربة غير سريرية باستخدام النموذج الحيواني لسرطان الثدي السالب للمستقبلات الهرمونية الثلاث (4T1). أظهرت النتائج انخفاضا ملحوظا في نمو الورم وتحسين في بقاء الحيوانات على قيد الحياة بشكل عام في الفئران المعالجة بالأمبريسنتان. وارتبط هذا أيضنا بانخفاض كبير في مدى انتشار الورم في الكبد والرنتين. من خلال استخدام خلايا السرطانية المعبرة عن اللوسيفراز (4T1-Luc) تم متابعة نمو الورم عن طريق استخدام التصوير في الجسم الحي (IVIS)، أظهرت البيانات التي تم جمعها انخفاضاً بمقدار 5 و 18 ضعفا في إشارة التلآلؤ الحيوي المنبعثة من موضع الورم الرئيسي بالإضافة إلى الصادرة من الأعضاء البعيدة على التوالي في الفئران المعالجة. و باستخدام تحليل التدفق الخلوي(Flow cytometry) ‏وجد انخفاضا في تجمع الخلايا الحبيبية المتعادلة (CD11b + Ly6G+ Granulocytes) في الدم والأعضاء الليمفاوية وفي الرئتين وهي عملية تتحكم بها الكيموكينات التي تفرزها خلايا (4T1)، بنسبة أكبر من 50% كنتيجة للعلاج بالأمبريسنتان. علاوة، تم تأكيد ذلك من خلال إظهار انخفاض بمقدار 90% فأكئر في عدد خلايا ورم (4T1-Luc) المنتشرة في الرئة. بالإضافة إلى ذلك، أظهر التصبيغ النسيجي انخفاضا في عدد بؤر الورم في أنسجة الكبد بنسبة 43% تقريبا في المجموعة المعالجة بالأمبریسنتان. وفي سلسة مستقلة من التجارب، تم اختبار تأثیر الأمبریسنتان على نمو خلایا 4T1 في الغشاء المشیمي-السقاء (CAM). وقد أبرزت النتائج قدرة الأمبریسینتان على تثبیط نمو الورم بنسبة 25% تقریباً، بعیداً عن أي استجابات مناعیة ضد الورم. للكشف عن الآلیة التي یعمل بھا الأمبریسنتان كمضاد لانتشار الورم، تم دراسة مدى قدرة الورم على تكوین أوعیة.

Download
COinS