Karakterisatie van de melanocyt cellijn in muis en mens om specifieke biomerkers voor melanocyten te vinden

Invasie van melanoomcellen in de dermis is een belangrijke stap in de progressie van een eerder onschuldig in situ melanoom naar een levensbedreigende ziekte. Helaas zijn de cellulaire en moleculaire mechanismen die dit proces mogelijk maken grotendeels onbekend. Om dit hiaat op te vullen, hebben we een muismodel ontwikkeld dat de activering van een BrafV600E-gedreven melanomageen programma in de epidermale melanocyten in de staarthuid mogelijk maakt. Hierbij worden de opeenvolging van gebeurtenissen en histopathologische kenmerken die worden waargenomen tijdens de vroege fasen van de ontwikkeling van humaan melanoom nagebootst. Intravitale microscopie toonde aan dat melanoomcellen die de dermis binnendringen hun morfologie veranderen en daarbij een beperkt aantal focale invasiefronten gebruiken, wat multicellulaire streaming als invasiemodus suggereert. Een tijds-geresolveerde single-cel RNA sequencing analyse onthulde twee gedifferentieerde celpopulaties (MEL hoog en laag) tijdens radiale expansie van nieuwgevormde melanoomklonen, terwijl de heterogeniteit toenam bij dermale invasie. Dit proces ging gepaard met een progressief verlies van melanocytaire differentiatiemarkers en het verschijnen van twee tussenliggende celtoestanden, die allebei genen tot expressie brachten die betrokken zijn bij celmigratie en extracellulaire matrixopbouw. Desondanks bleef de eerste populatie (vroege transitie) positief voor de melanocytaire transcriptiefactor Mitf, terwijl de andere (late transitie) Mitf downreguleerde. De de-differentiatiemarkers van de eerder beschreven neurale lijst-achtige en mesenchymaal-achtige transcriptieprogramma's werden alleen gedetecteerd in stalen die verzameld waren nadat de dermale kolonisatie had plaatsgevonden. In feite bevestigde immunokleuring dat deze cellen alleen in de dermis tevoorschijn kwamen. Het verschijnen van de tussenliggende celtoestanden ging gepaard met een geleidelijke afname van Runx3 en een gelijktijdige toename van de transcriptionele activiteiten van Runx1, zoals werd aangetoond door genregulatienetwerkanalyse. In-silico perturbatie-experimenten in humane melanoomcellen gaven aan dat RUNX1 inderdaad zou kunnen functioneren als een hoofdregulator van deze tussentoestanden. Bovendien belemmerde de remming van Src, een door SCENIC voorspeld doelgen van Runx1, de huidinvasie bij muizen. Belangrijk is dat immunokleuring voor Runx1 een epidermale celpopulatie markeerde in zowel muizen- als humane melanoomstalen in de invasieve radiale groeifase. Ook correleerden de genetische expressiehandtekeningen van de tussenstadia met de Breslow-dikte in een klinisch cohort van primaire dunne melanomen. Samengevat biedt deze studie nieuwe inzichten en hulpmiddelen om de vroegste stappen van invasie van primair melanoom beter te begrijpen, te detecteren en uiteindelijk te voorkomen.