ROLE OF THE EXTRACELLULAR MATRIX PROTEIN EMILIN1 IN MAMMARY GLAND DEVELOPMENT AND IN Δ16HER2-DRIVEN TUMORIGENESIS

I tumori della mammella HER2-positivi rappresentano il 15-20% dei carcinomi invasivi e sono generalmente caratterizzati da una prognosi sfavorevole. L'espressione della variante di splicing Δ16HER2 in un sottoinsieme di tumori della mammella con amplificazione di HER2 è associata ad una maggiore attività di trasformazione. La matrice extracellulare svolge un ruolo fondamentale nell'inizio della carcinogenesi e nella progressione tumorale. Tra tutte le proteine della matrice, ci siamo concentrati su Emilina1, poiché è in grado di influenzare la linfangiogenesi, la cancerogenesi e la formazione di metastasi. Tuttavia, il ruolo di Emilina1 nello sviluppo della ghiandola mammaria e nel cancro al seno non è stato completamente chiarito. Per colmare questa lacuna, abbiamo deciso di studiare il fenotipo dei topi derivante dall'incrocio tra gli animali transgenici MMTV-Δ16HER2 e quelli knock-out (KO) di Emilina1. Quando i topi sono stati analizzati nella fase prepuberale, prima dell'insorgenza del tumore, abbiamo osservato che i topi Δ16HER2/Emilin1KO mostravano un'accelerazione macroscopica dello sviluppo della ghiandola mammaria. Questo risultato è stato supportato anche da un'indagine specifica sui regolatori chiave della plasticità della ghiandola mammaria, dimostrando che mentre la fase di allungamento/biforcazione duttale era ancora in corso a 11 settimane di età nelle femmine Δ16HER2/Emilina1WT, alla stessa età la controparte KO era già passata ad una fase successiva. Quando i topi sono stati analizzati in momenti successivi, abbiamo osservato che i topi Δ16HER2/Emilina1KO mostravano una significativa anticipazione dell'insorgenza del tumore (13,32 vs 15,28 settimane), anche se accompagnata da un tasso di crescita del tumore simile a quello della controparte wild-type, suggerendo un effetto soppressivo di Emilina1 nell'inizio del tumore. Coerentemente con l'insorgenza anticipata del tumore, i topi Δ16HER2/Emilina1KO hanno mostrato un numero maggiore di foci tumorali, sia a 11 che a 13 settimane di età, come valutato mediante colorazione con ematossilina ed eosina, immunofluorescenza e analisi western blot. Inoltre, le dimensioni degli adipociti sono maggiorinelle ghiandole mammarie degli animali Δ16HER2/Emilina1KO, suggerendo un possibile legame tra l'insorgenza anticipata del tumore e l'aumento della quantità di tessuto adiposo. Complessivamente, questi risultati indicano un ruolo per Emilina1 nello sviluppo della ghiandola mammaria e nella tumorigenesi guidata da Δ16HER2, dimostrando l'importanza di questa proteina nell'omeostasi della ghiandola mammaria e nel cancro al seno.

HER2-positive breast cancers (BC) account for 15-20% of invasive BC and are usually characterized by poor prognosis. The expression of the Δ16HER2 splicing variant in a subset of HER2-amplified BC is associated with an increased transforming activity. The extracellular matrix (ECM) plays a fundamental role in cancer initiation and tumor progression. Among all ECM proteins, we have focused on Emilin1, since it is able to impact on lymphangiogenesis, carcinogenesis and metastasis formation. However, Emilin1 role in the mammary gland development and in breast cancer has not been fully elucidated. To fill this gap, we decided to study the phenotype of mice deriving from the intercross between the MMTV-Δ16HER2 transgenic animals and the Emilin1 knock-out (KO) ones. When mice were analyzed at prepubertal stage, before tumor onset, we observed that Δ16HER2/Emilin1KO mice displayed a macroscopic acceleration of mammary gland development. This result was also supported by specific investigation of key regulators of mammary gland plasticity, showing that while the ductal elongation/bifurcation stage was still ongoing at 11-weeks of age in female Δ16HER2/Emilin1WT animals, at the same age the KO counterpart was already going through a subsequent stage. When mice were analyzed at later time points, we observed that Δ16HER2/Emilin1KO mice displayed a significant anticipation of tumor onset (13.32 vs 15.28 weeks), even if accompanied by a tumor growth rate similar to that of wild-type littermates, suggesting a suppressive role for Emilin1 in tumor initiation. Consistent with the anticipated tumor onset, Δ16HER2/Emilin1KO mice displayed a higher number of tumor foci, both at 11 and 13 weeks of age, as evaluated by hematoxylin and eosin staining, immunofluorescence and western blot analysis. In addition, the dimensions of adipocytes were increased in the mammary glands of Δ16HER2/Emilin1KO background, suggesting a possible link between the anticipated tumor onset and the increased amount of adipose tissue. Altogether, these results point to a role for Emilin1 in mammary gland development and in Δ16HER2-driven tumorigenesis, demonstrating the importance of this protein in mammary gland homeostasis and breast cancer.