Active remodeling of capillary endothelium via cancer cell-derived MMP9 promotes metastatic brain colonization

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Matthia A. Karreman - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), European Molecular Biology Laboratory (EMBL) Heidelberg (Autor:in)
  • Alexander T. Bauer - , Universität Hamburg (Autor:in)
  • Gergely Solecki - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Carl Zeiss AG (Autor:in)
  • Anna S. Berghoff - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Medizinische Universität Wien (Autor:in)
  • Chanté D. Mayer - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Katharina Frey - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Nils Hebach - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Manuel J. Feinauer - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Nicole L. Schieber - , European Molecular Biology Laboratory (EMBL) Heidelberg, University of Queensland (Autor:in)
  • Cedric Tehranian - , Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Luc Mercier - , Université de Strasbourg (Autor:in)
  • Mahak Singhal - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Varun Venkataramani - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Marc C. Schubert - , Universität Heidelberg (Autor:in)
  • Daniel Hinze - , LAMPseq Diagnostics GmbH, Universität Bonn (Autor:in)
  • Michael Hölzel - , Universität Bonn (Autor:in)
  • Iris Helfrich - , Universität Duisburg-Essen, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ), Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) (Autor:in)
  • Dirk Schadendorf - , Universität Duisburg-Essen, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Stefan W. Schneider - , Universität Hamburg (Autor:in)
  • Dana Westphal - , Klinik und Poliklinik für Dermatologie, Nationales Centrum für Tumorerkrankungen Dresden (Autor:in)
  • Hellmut G. Augustin - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Jacky G. Goetz - , Université de Strasbourg (Autor:in)
  • Yannick Schwab - , European Molecular Biology Laboratory (EMBL) Heidelberg (Autor:in)
  • Wolfgang Wick - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)
  • Frank Winkler - , Universität Heidelberg, Deutsches Krebsforschungszentrum (DKFZ) (Autor:in)

Abstract

Crossing the blood-brain barrier is a crucial, rate-limiting step of brain metastasis. Understanding of the mechanisms of cancer cell extravasation from brain microcapillaries is limited as the underlying cellular and molecular processes cannot be adequately investigated using in vitro models and end-point in vivo experiments. Using ultrastructural and functional imaging, we demonstrate that dynamic changes of activated brain microcapillaries promote the mandatory first steps of brain colonization. Successful extravasation of arrested cancer cells occurred when adjacent capillary endothelial cells (ECs) entered into a distinct remodeling process. After extravasation, capillary loops were formed, which was characteristic of aggressive metastatic growth. Upon cancer cell arrest in brain microcapillaries, matrix-metalloprotease 9 (MMP9) was expressed. Inhibition of MMP2/9 and genetic perturbation of MMP9 in cancer cells, but not the host, reduced EC projections, extravasation, and brain metastasis outgrowth. These findings establish an active role of ECs in the process of cancer cell extravasation, facilitated by crosstalk between the two cell types. This extends our understanding of how host cells can contribute to brain metastasis formation and how to prevent it.

Details

OriginalspracheEnglisch
Seiten (von - bis)1299-1314
Seitenumfang16
FachzeitschriftCancer research
Jahrgang83
Ausgabenummer8
PublikationsstatusVeröffentlicht - 15 Apr. 2023
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 36652557
ORCID /0000-0003-4340-0402/work/145223804

Schlagworte

Ziele für nachhaltige Entwicklung

ASJC Scopus Sachgebiete

Schlagwörter

  • brain metastasis, endothelial remodeling, extravasation, intravital microscopy, matrix metalloproteinase, Brain/pathology, Endothelium, Vascular/pathology, Endothelial Cells/metabolism, Matrix Metalloproteinase 9/metabolism, Humans, Cell Line, Tumor, Brain Neoplasms/pathology

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