Remodelling of Extracellular Matrix in Microenvironment of High Grade Gliomas and Brain Metastases

Abstract

Progrese mozkových nádorů způsobuje významné změny ve složení extracelulární matrix (ECM) mozku. Jednou z těchto změn je zvýšená exprese fibrilárních proteinů ECM. Proteiny jako kolagen I a fibronektin významně ovlivňují progresi mozkových nádorů a jejich exprese koreluje s horším stavem pacientů. Přesná role a buněčný původ těchto proteinů však stále zůstává neodhalena. V této disertační práci jsme se zaměřili na expresi a roli fibrilárních proteinů extracelulární matrix, jako je kolagen I a fibronektin, v mikroprostředí nejčastějších nádorů mozku, glioblastomu a mozkových metastáz. V případě glioblastomu jsme detekovali zvýšené hladiny těchto fibrilárních proteinů v oblastech s vyšší expresí fibroblastového aktivačního proteinu (FAP), který se v glioblastomu nachází především na buňkách podobných pericytům. FAP+ pericytům podobné buňky byly v bioptických vzorcích detekovány v oblastech bohatých na kolagen I a fibronektin a produkovaly podstatně více kolagenu I a fibronektinu in vitro ve srovnání s ostatními buňkami v mikroprostředí glioblastomu. Pomocí hmotnostní spektrometrie jsme potvrdili, že 3D extracelulární matrix vytvořené FAP+ pericytům podobnými buňkami jsou bohaté na kolagen I, fibronektin a další esenciální proteiny bazální membrány a vykazují odlišný expresní profil ve srovnání s...

The progression of brain tumors leads to substantial alterations in both the quantity and composition of extracellular matrix (ECM). One of the changes includes higher expression of fibrillar ECM proteins, such as collagen I and fibronectin, which strongly affect the progression of brain tumors and correlate with poor patient outcome. However, the cellular origin and exact role of fibrillar ECM proteins in brain tumors remains unclear. In this doctoral thesis, we aimed our work on the expression and role of collagen I and fibronectin in the microenvironment of the most common brain tumors, glioblastoma and brain metastases. In glioblastoma we identified that elevated levels of these fibrillar proteins were associated with the expression of fibroblast activation protein (FAP), mainly found in pericyte-like cells. FAP+ pericyte-like cells were detected in collagen I- and fibronectin-rich areas in biopsy samples and produced considerably more collagen I and fibronectin in vitro compared to other cells in the glioblastoma microenvironment. Using mass spectrometry, we confirmed that 3D matrices produced by FAP+ pericyte-like cells were rich in collagen I, fibronectin, and various basement membrane proteins, showing a distinct profile from glioma cells. Furthermore, ECM produced by FAP+ pericyte-like...