Open Access

Constantin Menche

• The EMT-transcription factor ZEB1 has been intensively studied in solid cancers, where it is expressed at the invasive front and in cancer-associated fibroblasts (CAFs). In tumour cells, ZEB1 has been involved in multiple steps of cancer progression including stemness, metastasis and therapy resistance, yet its role in the tumour-microenvironment is largely unknown. Here, the role of Zeb1 in CAFs was investigated using mouse models reflecting different tumour stages in immunocompetent fibroblast specific Zeb1 KO mice. Fibroblast-specific depletion of Zeb1 accelerated tumour growth in the inflammation driven AOM/DSS tumour initiation model, reduced tumour growth and invasion in the sporadic AOM/P53 model and reduced liver metastasis in a progressed orthotopic transplantation model. Immunohistochemical and single cell RNA-sequencing analysis showed that Zeb1 ablation resulted in attenuated expression of the myofibroblast marker aSMA and reduced ECM deposition, indicating a shift among fibroblast subpopulations. Modulation of CAFs was furthermore associated with increased inflammatory signaling in fibroblasts resulting in immune infiltration into primary tumours and exaggerated inflammatory signaling in T cells, B cells and macrophages. These changes in the tumour microenvironment were associated with increased efficacy of immune checkpoint inhibition therapy. In summary, Zeb1 expression in CAFs was identified as a potential target to block immunosuppression and metastatic dissemination in colon cancer.
• Eine große Herausforderung bei der Behandlung von Darmkrebs (CRC) ist die starke inter- und intratumorale Heterogenität, die zu diversem Ansprechen auf Behandlungen und häufigen Rückfällen bei initial ansprechenden Patienten führt. Um die zugrundeliegenden Mechanismen besser zu verstehen, wurden kürzlich Tumore anhand ihres transkriptomischen Profils in 4 molekulare Subtypen (consensus molecular subtypes / CMS) eingeteilt [Guinney et al. 2015]. Dabei zeichnet sich der CMS4-Subtyp mit der schlechtesten Prognose und einer Anreicherung von TGFβ- und stromalen Signaturen aus. Diese Signaturen, die durch die Präsenz und Aktivierung von krebsassoziierten Fibroblasten (cancer-associated fibroblasts, CAFs) verursacht sind, betonen die Wichtigkeit des Tumormikromilieu (tumor microenvironment, TME) zusätzlich zu den intrinsischen Eigenschaften der Tumorzellen. Es ist bekannt, dass CAFs das Tumorwachstum durch die Sekretion von Wachstumsfaktoren, den Umbau der extrazellulären Matrix (ECM) oder die Etablierung eines immunsuppressiven TME unterstützen [Sahai et al. 2020]. Eine Verringerung der CAF-Aktivierung durch Hemmung des TGFβ-Signalwegs erlaubte im Mausmodell eine verbesserte Therapieantwort [Tauriello et al. 2018]. Im Pankreaskarzinom wurde in CAFs jedoch ein hohes Maß an transkriptioneller und funktioneller Plastizität beobachtet [Öhlund et al. 2017, Biffi et al. 2021], was die Identifizierung von geeigneten pharmakologischen Zielen zur klinischen Translation erschwert. Eine weitere Signatur, die in CMS4-Tumoren angereichert ist, ist die epitheliale-mesenchymale Transition (EMT). Während zunächst angenommen wurde, dass die metastatische Progression der Tumorzellen für diese Muster verantwortlich ist, wurden in mehreren Studien CAFs als Hauptquelle dieser Signatur identifiziert [Isella et al. 2015, Calon et al. 2015, Li et al. 2017]. EMT wird durch mehrere Master-Transkriptionsfaktoren (Zeb1/2, Snai1/2, Twist1) reguliert, die die Expression epithelialer Schlüsselgene wie E-Cadherin und Cytokeratine hemmen und stattdessen die Expression mesenchymaler Gene wie Vimentin und N-Cadherin induzieren, was zu einer Modulation der Zellpolarität und einer erhöhten Zellmotilität führt [Huang et al. 2012a, Lamouille et al. 2014]. EMT-Tanskriptionsfaktoren (EMT-TFs) wurden in Epithelzellen eingehend untersucht, wo sie in der Regel verstärkt an der invasiven Front von Tumoren exprimiert werden und dadurch die Initiierung der Metastasierung vermitteln und Therapieresistenz induzieren können [Chang et al. 2011, Krebs et al. 2017]. EMT-TFs weisen jedoch auch eine heterogene Expression in Stromazellen im gesamten Tumor auf und bis jetzt ist die Funktion dieser Expression in Stromazellen unklar. In dieser Arbeit wurde die Rolle des EMT-Masterregulators Zeb1 in krebsassoziierten Fibroblasten während der Darmkrebs-Progression untersucht. Dazu wurde in Zusammenarbeit mit der Gruppe von Thomas Brabletz (Uni Erlangen) Mausmodelle analysiert, die entweder die entzündungsgetriebene Tumorinitiation widerspiegeln (AOM/DSS, AOM/P53) [Neufert et al. 2007] oder in Transplantationsmodellen das Voranschreiten des sporadischen CRC nachbilden (subkutan, orthotop) [Fumagalli et al. 2017]. Die Tumorzell-Transplantation in syngene Mäuse mit Fibroblasten-spezifischer induzierbarer Cre-Expression (Col1a2-CreERT2) und einem loxP flankierten Zeb1 Alle [Brabletz et al. 2017], ermöglichte die Untersuchung von Zeb1 in CAFs während unterschiedlicher Phasen der CRC-Initiierung und -Progression in einem immunkompetenten Hintergrund. In vivo Ergebnisse wurden in Mono- und Kokulturen von primären Fibroblasten mit CRISPR/Cas9-manipulierten Tumororganoiden und transgenen T Zellen mechanistisch untersucht.