SARI PUSTAKA EPITHELIAL MESENCHYMAL TRANSITION PADA KANKER PAYUDARA Kadek Yudi Fajar Mahendra

PENDAHULUAN Kanker payudara  keganasan pada wanita, 1 dari 9-12 wanita Prognosis  erat hubungannya dengan tingkat penyebaran di luar tumor primer Proses metastasis sel tunggal dari sel tumor, migrasi kolektif kelompok sel tumor Epithelial Mesenchymal Transition (EMT)  mekanisme sel tumor epitel lebih motil dan invasif  melepaskan diri dari tumor primer. (Micalizzi, et al (2010))

DEFINISI Epithelial Mesenchymal Transition (EMT)  hilangnya karakteristik epitel dan digantikan oleh fenotipe mesenchymal (Sarrio, et al (2008). EMT  sel epitelial terpolarisasi, interaksi membran basal, perubahan biokimia menjadi fenotipe sel mesenkimal, ↑migrasi, ↑ invasif, ↑ resistensi untuk apoptosis (Radisky,2005)

EMT  sel epitelial dan sel mesenchymal Sel Epitelial : Interaksi kohesif antara sel-sel Tiga membran : apikal, lateral dan basal Tight junctions antara domain apikal dan lateral Polarisasi apicobasal Kurangnya mobilitas sel-sel epitel individual Mewakili 2 jenis sel utama

Tidak jelas membran apikal dan lateral Tidak ada polarisasi apicobasal Sel Mesenchymal : Longgar atau tidak ada interaksi antara sel-sel Tidak jelas membran apikal dan lateral Tidak ada polarisasi apicobasal Sel-sel motil yang memiliki sifat invasif

EMT (Kalluri and Weinberg, 2009).

KLASIFIKASI EMT tipe 1 : implantasi, pembentukan embrio, dan perkembangan organ EMT tipe 2 : regenerasi jaringan dan fibrosis organ EMT tipe 3 : perkembangan dan metastasis kanker EMT 1 : Sel telur yang dibuahi mengalami gastrulasi, menghasilkan tiga lapisan germ atau benih. Awalnya, suatu garis primitif dihasilkan dalam lapisan epiblast. Sel-sel epitelial dalam jaringan ini mengekspresikan E-cadherin dan menunjukkan polaritas apikal-basal. Pembentukan garis primitif dianggap menjadi tanda awal dari gastrulasi, yang mengakibatkan pembentukan tiga lapisan germ yang menghasilkan semua jenis jaringan tubuh. Garis primitif terbentuk dari invaginasi di garis tengah lapisan epiblast yang terbentuk awalnya pada ekstremitas bagian bawah embrio dan, kemudian, meluas ke arah bakal atau calon kepala. Sel-sel seperti epitelial dari epiblast yang mengalami perubahan-perubahan terprogram ditentukan oleh ekspresi spesifik protein yang berhubungan dengan migrasi dan diferensiasi sel. Setelah terbentuk garis primitif melalui invaginasi atau ingression (tergantung pada spesies yang dipelajari), menghasilkan mesendoderm, yang kemudian memisah untuk membentuk mesoderm dan endoderm melalui EMT (juga dikenal sebagai transisi epiblast-mesoderm) dengan menggantikan sel-sel hypoblast, yang mungkin mengalami apoptosis atau berkontribusi untuk lapisan mesoderm melalui EMT. Mesoderm embrionik yang terbentuk antara epiblast dan hypoblast akhirnya membentuk mesenkim primer yang berhubungan dengan lempengan lapisan mesoderm aksial, paraksial, tengah, dan lateral. Sel-sel dari mesenkim primer menunjukkan peningkatan sifat migrasi bila dibandingkan dengan yang dari epiblast dan hypoblast Fibrosis organ, yang terjadi di sejumlah jaringan epitel, dimediasi oleh sel-sel inflamasi dan fibroblasts yang melepaskan berbagai sinyal inflamasi serta komponen dari kompleks ECM yang meliputi kolagen, laminin, elastin, dan tenacins

Gambar 3 : Perbedaan type pada EMT (Kalluri and Weinberg, 2009). EMT 1 : Sel telur yang dibuahi mengalami gastrulasi, menghasilkan tiga lapisan germ atau benih. Awalnya, suatu garis primitif dihasilkan dalam lapisan epiblast. Sel-sel epitelial dalam jaringan ini mengekspresikan E-cadherin dan menunjukkan polaritas apikal-basal. Pembentukan garis primitif dianggap menjadi tanda awal dari gastrulasi, yang mengakibatkan pembentukan tiga lapisan germ yang menghasilkan semua jenis jaringan tubuh. Garis primitif terbentuk dari invaginasi di garis tengah lapisan epiblast yang terbentuk awalnya pada ekstremitas bagian bawah embrio dan, kemudian, meluas ke arah bakal atau calon kepala. Sel-sel seperti epitelial dari epiblast yang mengalami perubahan-perubahan terprogram ditentukan oleh ekspresi spesifik protein yang berhubungan dengan migrasi dan diferensiasi sel. Setelah terbentuk garis primitif melalui invaginasi atau ingression (tergantung pada spesies yang dipelajari), menghasilkan mesendoderm, yang kemudian memisah untuk membentuk mesoderm dan endoderm melalui EMT (juga dikenal sebagai transisi epiblast-mesoderm) dengan menggantikan sel-sel hypoblast, yang mungkin mengalami apoptosis atau berkontribusi untuk lapisan mesoderm melalui EMT. Mesoderm embrionik yang terbentuk antara epiblast dan hypoblast akhirnya membentuk mesenkim primer yang berhubungan dengan lempengan lapisan mesoderm aksial, paraksial, tengah, dan lateral. Sel-sel dari mesenkim primer menunjukkan peningkatan sifat migrasi bila dibandingkan dengan yang dari epiblast dan hypoblast Fibrosis organ, yang terjadi di sejumlah jaringan epitel, dimediasi oleh sel-sel inflamasi dan fibroblasts yang melepaskan berbagai sinyal inflamasi serta komponen dari kompleks ECM yang meliputi kolagen, laminin, elastin, dan tenacins Gambar 3 : Perbedaan type pada EMT (Kalluri and Weinberg, 2009).

(Kalluri and Weinberg, 2009). Gambar 5 : EMT pada progresi kanker (Kalluri and Weinberg, 2009).

PROSES TERJADINYA EMT Konsepnya Sel tubuh berasal dari sel-sel lain dan menghasilkan deduksi  semua berasal dari satu sel tunggal Kompleks protein sel permukaan  sel epitel junction (tight junction, adherens junction, desmosomes, gap junction)  integritas epitel Tight junction adalah adhesi protein kompleks antara sel sel epitel atau endotel yang berdekatan. Terdiri dari protein membran integral, termasuk claudins dan occludin, dan sitoplasma protein zonula occludens 1 (ZO1), ZO2 dan ZO3, yang menghubungkan protein transmembran ke sitoskeleton aktin dan signaling protein Adherens junction membentuk adhesi antara sel-sel dan terdapat interaksi homophilic antara molekul epitel cadherin (E-cadherin) pada permukaan sel yang berlawanan. Sitoplasma protein β-catenin dan p120 catenin berkaitan dengan E-cadherin dan sitoskeleton aktin melalui actin-associated proteins seperti α-catenin Desmosome ditandai dengan 'patch' yang memegang sel-sel bersama-sama pada permukaan lateral sel yang berlawanan, menggunakan protein kompleks yang mirip dengan adherens junction. Desmosomal cadherin, desmogleins, dan desmocollins berkaitan dengan plakoglobins dan plakophilins di bawah membran plasma, dan berhubungan dengan intermediate filaments melalui desmoplakin Gap junction adalah kompleks protein yang menghubungkan sel tetangga (neighbouring cells) dan bisa sebagai lintasan dari ion dan molekul kecil antara mereka melalui hemi-channels yang dibentuk oleh hexamers connexin protein

Inisiasi EMT  junction dikonstruksi ulang dan protein junction dipecah. Tight junction  ↓ ekspresi claudin dan occludin, dan difusi dari zonula occludens 1 (ZO1; juga dikenal sebagai TJP1) dari kontak sel-sel Perubahan tight junction selama EMT disertai dengan penurunan ekspresi

Desmosomes, dan gap junction  ↓ connexin Adherens junction Epitel Cadherin (E-Cadherin) membelah di membran plasma dan terdegradasi Desmosomes, dan gap junction  ↓ connexin adherens junction, epitel cadherin (E-cadherin) membelah di membran plasma dan kemudian terdegradasi. Akibatnya, β-catenin tidak lagi dapat berinteraksi dengan E-cadherin dan itu akan dirusak atau dilindungi dari degradasi (misalnya, dalam merespon sinyal WNT), sehingga dapat bertindak dalam transkripsi -ditandai oleh penurunan connexin

Sel vertebrata Partitioning-Defective (PAR) kompleks (PAR6, PAR3 dan aPKC) + Crumbs compleks (Crumbs (CRB), (PALS1) dan (PATJ))  menentukan kompartemen apical Scribble Complexes (comprising Scribble (SCRIB), Discs large (DLG) and lethal giant larvae (LGL))  menentukan kompartemen basolateral partitioning-defective (PAR) kompleks (terdiri dari PAR6, PAR3 dan atipikal protein kinase C (aPKC)) dan Crumbs kompleks (terdiri dari Crumbs (CRB), protein yang terkait dengan Lin-7 1 (PALS1) dan terkait PALS1 tight junction protein (PATJ)) yang berhubungan dengan tight junction dan menentukan kompartemen apical Scribble complexes (comprising Scribble (SCRIB), Discs large (DLG) and lethal giant larvae (LGL)) menentukan basolateral kompartemen

Pemecahan epithelial junction selama EMT menyebabkan hilangnya polaritas apikal – basal ↓ ekspresi E-cadherin  dalam sel-sel tumor mencegah SCRIB berinteraksi dengan lateral plasma, mengurangi adhesi dan ↑motilitas sel

Langkah pertama dari EMT adalah pemecahan kontak sel-sel epitel —yaitu tight junctions, adherens junctions, desmosomes and gap junctions — dan hilangnya polaritas sel melalui gangguan Crumbs, Partitioning Defective (PAR) and Scribble (SCRIB) polarity complexes. Ekspresi gen epitel ditekan, bersamaan dengan aktivasi ekspresi gen mesenchymal. Selanjutnya, epitel aktin dibentuk kembali, dan sel-sel memperoleh motilitas dan kemampuan invasif dengan membentuk lamellipodia, filopodia dan invadopodia, dan membentuk matriks metalloproteinases (MMPs) yang dapat menurunkan jumlah ECM (Lamouille, et al (2014)

MEKANISME METASTASIS Metastasis  sel kanker dari tumor menyebar dari primary lesion dan membentuk tumor pada bagian lain di dalam tubuh Kanker bermetastasis lebih sulit untuk diobati daripada yang tetap pada asalnya, prognosisnya buruk Kematian akibat kanker  metastasis yang resisten terhadap terapi konvensional

Seeds and Soil Theory : Sel tumor primer("benih/seeds“)  angiogenesis (VEGF) + faktor pertumbuhan  kerusakan ECM sel-sel tumor intravasasi Sel-sel tumor yang beredar melekat dilingkungannya, ke sel-sel lain dan ECM Sel tumor harus berkoloni pada tempat (tanah/soil) untuk keberhasilan proses metastasis.(Mathot and Stenninger, 2012). Pada awalnya, sel-sel dari tumor primer, yang disebut "benih/seeds" memerlukan angiogenesis untuk meningkat suplai darah dan menyediakan faktor pertumbuhan (Mathot and Stenninger, 2012). Namun, hal ini juga diperlukan untuk masuk ke dalam sirkulasi dan metastasis dengan meningkatkan vaskularisasi tumor. Untuk angiogenesis dalam metastasis kanker memerlukan peningkatan vaskularisasi dari tumor primer diikuti dengan kerusakan dari ECM untuk memungkinkan sel-sel tumor untuk intravasasi Berikutnya, sel-sel tumor yang beredar harus mampu melekat dilingkungannya, ke sel-sel lain dan ECM. Dengan cara ini, mereka akhirnya berhasil dalam ekstravasasi dengan proteolitik ECM dan migrasi ke jaringan sekitar. Sel tumor harus berkoloni pada tempat (tanah/soil) untuk keberhasilan proses metastasis..

(Mathot and Stenninger, 2012). tumor primer (b) angiogenesis pada tumor primer (c) intravasasi (d) migrasi dan extravasasi (e) kolonisasi pada organ baru (f) angiogenesis dan pertumbuhan tumor baru Langkah-langkah metastasis proses (Mathot and Stenninger, 2012).

Twist, faktor transkripsi dalam perkembangan embrio komponen penting dari EMT yang menginduksi metastasis dengan menekan E-cadherin dan menarik protein yang menjadi target dalam metastasis. (Mathot and Stenninger, 2012). Memainkan peran penting dalam invasi dan intra ekstravasasi

Metastase Cascade (Joosse, et al (2015) Sel-sel tumor dapat masuk ke aliran darah secara pasif atau aktif melalui peristiwa-peristiwa biologis seperti EMT atau amplifikasi centrosomes. Penyebaran sel-sel tumor harus mengatasi beberapa rintangan, termasuk anoikis, shear stress dalam aliran darah, dan sistem kekebalan tubuh di dalam dan di luar peredaran darah. Sekali di tempat yang jauh, sel-sel tumor dapat extravasasi, menjalani MET, dan tumbuh secara lokal untuk metastasis atau tetap dorman Metastase Cascade (Joosse, et al (2015)

EMT dapat dipicu oleh paracrine sinyal TGF-β, WNT, platelet-derived growth factors atau interleukin-6 (IL-6)

Hambatan CTCs dalam metastasis. Tumbukan dengan sel darah,yang dihasilkan oleh aliran darah. CTCs harus bertahan dalam aliran darah tanpa interaksi matriks selnya memicu apoptosis melalui proses yang disebut anoikis. CTCs dalam darah --> aktivitas sistem kekebalan tubuh. Pertama adalah kekuatan geser yang besar dan tumbukan dengan sel darah,yang dihasilkan oleh aliran darah. Meskipun tegangan mengurangi jumlah sel-sel kanker secara dramatis, sel-sel tumor yang menjalani EMT tampaknya lebih tahan terhadap tekanan ini dibandingkan dengan sel-sel epitel tumor. Kedua, CTCs harus bertahan dalam aliran darah tanpa interaksi matriks selnya, sebuah kejadian yang biasanya akan memicu apoptosis melalui proses yang disebut anoikis. Melawan anoikis, namun dimungkinkan di CTCs diaktifkan oleh tropomyosin-related kinase B (TrkB) yang menekan apoptosis terkait caspase dan memungkinkan sel untuk bertahan dalam cairan.

EMT PADA KANKER PAYUDARA Prognosis  berkorelasi dengan tingkat penyebaran di luar tumor primer Penelitian pada kanker payudara  menyimpulkan EMT sebagai mekanisme potensial yang sel-sel tumor epitel memperoleh fenotipe yang lebih motil dan invasif dan melepaskan diri dari tumor primer (Lee, et al (2006).

Analisis microarray  mendukung hipotesis bahwa jenis tertentu dari sel kanker payudara mengalami EMT dan metastasis . Misalnya, subtipe kanker payudara basal atau triple negatif menunjukkan fenotipe agresif. Hipotesis baru peran EMT dalam perkembangan kanker  sel epitel dan sel mesenkim bekerja sama selama penyebaran metastasis

JALUR SIGNALING EMT PADA KANKER PAYUDARA Jalur TGF-β TGF-β  sitokin yang diekspresikan paling banyak yang berikatan dengn sel target TGF-β  pembentukan katup jantung, palatogenesis Kanker payudara signaling TGF-β memainkan peran ganda dalam tumorigenesis. Pada lesi awal, TGF-β  supresor tumor melalui efek inhibitor pertumbuhannya. TGF-β  memicu penyebaran metastasis pada stadium lanjut dari tumorigenesis. (Thiery, 2003). Pada kanker payudara, jalur signaling TGF-β memainkan peran ganda dalam tumorigenesis. Pada lesi awal, TGF-β adalah supresor tumor signifikan melalui efek inhibitor pertumbuhannya. Kontras, TGF-β memicu penyebaran metastasis pada stadium lanjut dari tumorigenesis, mungkin paling tidak pada beberapa bagian, melalui kemampuannya untuk menginduksi EMT. pada banyak model dari kanker payudara yang berasosiasi dengan invasi dan metastasis, signaling TGF-β teraktivasi menginduksi peningkatan agresifitas (Thiery, 2003).

Jalur Wnt/β-catenin Berpengaruh pada EMT dan plastisitas epitel selama perkembangan dan kanker. Jalur Wnt selama perkembangan payudara pembentukan mammary bud, untuk diferensiasi alveolar, dan side branching yang diobservasi selama kehamilan. Aktivasi dari jalur Wnt pada sel kanker menginduksi regulator EMT Snail dan ↑ vimentin Jalur Wnt teraktivasi selama beberapa tahap dari perkembangan payudara, dari tahap awal selama embriogenesis di mana signaling Wnt penting bagi pembentukan mammary bud, untuk diferensiasi alveolar, dan side branching yang diobservasi selama kehamilan. Signaling Wnt mungkin memainkan peranan pada banyak aspek dari perkembangan payudara termasuk penentuan nasib sel, pemeliharaan populasi sel progenitor payudara, branching morphogenesis dan diferensiasi alveolar

Wnt/β-catenin  meginduksi EMT pada epitel payudara dan sel karsinoma dengan prognosis yang buruk. Wnt/β-catenin meginduksi EMT pada banyak model, termasuk epitel payudara dan sel karsinoma. Secara penting, penanda yang mengindikasikan signaling Wnt/β-catenin aktif, termasuk β-catenin, juga berkorelasi secara klinis pada pasien dengan kanker payudara dengan prognosis yang buruk.

KESIMPULAN Penyebaran sel kanker dari tumor primer merupakan faktor komplikasi utama dari progresi kanker payudara EMT berkontribusi pada perkembangan kanker payudara, dan pengaturan EMT pada sel kanker payudara berkorelasi dengan prognosis pasien yang buruk dan agresivitas tumor

SARAN Penanda epitel  EpCAM dan E-cadherin down-regulated, perubahan ekspresi keratin, penanda mesenchymal seperti vimentin,Desmin, N-cadherin diamati selama EMT Penelitian di masa mendatang  jalur onkogenik EMT dapat dipertimbangkan sebagai target terapeutik potensial.

TERIMA KASIH