Molecular mechanisms of hepatocellular carcinoma

Abstract

The liver, a vital organ performing essential functions, such as bile production and protein synthesis, is susceptible to severe diseases, including Hepatocellular Carcinoma (HCC), which constitutes ~80% of primary liver cancers. HCC frequently arises in the context of chronic inflammation and exhibits poor prognosis due to limited therapeutic efficacy. Invariant Natural Killer T (iNKT) cells, a specialized lymphocyte subset enriched in the liver, play a dual role in carcinogenesis, potentially enhancing or suppressing tumor progression. These cells exhibit strong antitumor activity through cytotoxic mechanisms and modulation of the tumor microenvironment, making them promising targets for immunotherapy.This PhD thesis investigated the role of iNKT cells in HCC progression using mouse models genetically engineered to either lack or overproducing iNKT cells. Using diethylnitrosamine (DEN)-induced HCC, we examined iNKT cell dynamics, cytokine production, and transcriptomic changes. The study revealed that iNKT cells were significantly reduced in HCC due to apoptosis, with compromised cytokine production impairing their antitumor functions. Interestingly, iNKT cell deficiency mitigated liver damage during early HCC development but promoted immunosuppression and tumor proliferation in later stages. Adoptive transfer of healthy iNKT cells reduced tumor burden in advanced HCC, suggesting stage-specific therapeutic potential.The study also explores the functions of the epigenetic regulator Smyd2, a lysine methyltransferase implicated in cancer. Smyd2 depletion in iNKT cells revealed its critical role in sustaining activation, cytokine production, and mitochondrial integrity. Smyd2-deficient iNKT cells exhibited impaired immune responses due to mitochondrial dysfunction and altered TCR signaling pathways.These findings underscore the complexity of iNKT cell functions in HCC and highlight Smyd2 as a key regulator of iNKT cell-mediated immunity. This work contributes to understanding iNKT cell biology and provides insights into novel immunotherapeutic strategies targeting HCC.

Το ήπαρ, ένα ζωτικό όργανο που επιτελεί βασικές λειτουργίες, όπως η παραγωγή χολής και η σύνθεση πρωτεϊνών, είναι ευάλωτο στην εμφάνιση σοβαρών νοσημάτων, συμπεριλαμβανομένου του Ηπατοκυτταρικού Καρκινώματος, το οποίο αντιπροσωπεύει περίπου το 80% των πρωτοπαθών καρκίνων του ήπατος. Το ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα αναπτύσσεται συχνά σε συνθήκες χρόνιας φλεγμονής και χαρακτηρίζεται από δυσμενή πρόγνωση λόγω της περιορισμένης αποτελεσματικότητας των διαθέσιμων θεραπευτικών προσεγγίσεων. Τα Invariant Natural Killer T κύτταρα (Invariant Natural Killer T, iNKT), ένας εξειδικευμένος υποπληθυσμός λεμφοκυττάρων που απαντάται σε υψηλή συχνότητα στο ήπαρ, διαδραματίζουν διττό ρόλο στην καρκινογένεση, καθώς μπορούν είτε να ενισχύσουν είτε να καταστείλουν την εξέλιξη των όγκων. Τα κύτταρα αυτά εμφανίζουν ισχυρή αντικαρκινική δράση μέσω κυτταροτοξικών μηχανισμών και της ρύθμισης του μικροπεριβάλλοντος του όγκου, γεγονός που τα καθιστά ελκυστικούς στόχους για ανοσοθεραπευτικές παρεμβάσεις.Η παρούσα διδακτορική διατριβή διερεύνησε τον ρόλο των iNKT κυττάρων στην εξέλιξη του ηπακυτταρικού καρκινώματος χρησιμοποιώντας γενετικά τροποποιημένα μοντέλα ποντικών που είτε στερούνταν iNKT κυττάρων είτε παρουσίαζαν αυξημένο αριθμό αυτών. Με τη χρήση μοντέλου ηπακυτταρικού καρκινώματος που επάγεται από διαιθυλονιτροζαμίνη (DEN), μελετήθηκαν η δυναμική των iNKT κυττάρων, η παραγωγή κυτταροκινών και οι μεταγραφωμικές μεταβολές. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι ο αριθμός των iNKT κυττάρων μειωνόταν σημαντικά στο ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα λόγω απόπτωσης, ενώ η μειωμένη παραγωγή κυτταροκινών περιόριζε τις αντικαρκινικές τους λειτουργίες. Ενδιαφέρον εύρημα αποτέλεσε το γεγονός ότι η έλλειψη iNKT κυττάρων μετρίαζε την ηπατική βλάβη κατά τα πρώιμα στάδια ανάπτυξης του HCC, αλλά προήγαγε την ανοσοκαταστολή και τον πολλασιασμό των όγκων στα μεταγενέστερα στάδια. Επιπλέον, η εξωγενής μεταφορά υγιών iNKT κυττάρων μείωσε το μέγεθος των όγκων σε προχωρημένα στάδια HCC, υποδεικνύοντας θεραπευτικό δυναμικό που εξαρτάται από το στάδιο της νόσου.Η μελέτη διερεύνησε επίσης τις λειτουργίες του επιγενετικού ρυθμιστή Smyd2, μιας μεθυλοτρανσφεράσης λυσίνης που έχει συσχετιστεί με τον καρκίνο. Η έλλειψη του Smyd2 στα iNKT κύτταρα ανέδειξε τον κρίσιμο ρόλο του στη διατήρηση της ενεργοποίησης, της παραγωγής κυτταροκινών και της μιτοχονδριακής ακεραιότητας των κυττάρων αυτών. Τα iNKT κύτταρα με έλλειψη Smyd2 εμφάνισαν εξασθενημένες ανοσολογικές αποκρίσεις εξαιτίας μιτοχονδριακής δυσλειτουργίας και διαταραχών στην σηματοδότηση του υποδοχέα των Τ κυττάρων (TCR).Συνολικά, τα ευρήματα αυτά αναδεικνύουν την πολυπλοκότητα των λειτουργιών των iNKT κυττάρων στο HCC και υπογραμμίζουν τον Smyd2 ως βασικό ρυθμιστή της ανοσίας που μεσολαβείται από τα iNKT κύτταρα. Η παρούσα εργασία συμβάλλει στην καλύτερη κατανόηση της βιολογίας των iNKT κυττάρων και προσφέρει νέες γνώσεις για την ανάπτυξη καινοτόμων ανοσοθεραπευτικών στρατηγικών έναντι του ηπατοκυτταρικού καρκινώματος.