Investigation of immune cell-derived factors as potential biomarkers in patients with colorectal cancer

Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer and the second leading cause of cancer related death. It is a heterogeneous disease involving multiple molecular pathways that result in differing phenotypes. Individual variability in CRC susceptibility is influenced by genetic variation, such as single nucleotide polymorphisms (SNPs). Changes in genetics and epigenetics can disrupt intact signalling pathways involved in metabolism, proliferation, differentiation, and apoptosis. Inflammatory factors such as cytokines and chemokines, as well as their receptors, play important roles in immune regulation. In Papers I, II and III, selected SNPs in the genes of interleukin (IL)-4, IL-13, IL-2 or chemokine C-C motif ligand (CCL) 4 in patients with CRC were investigated to determine their prognostic significance by identifying associations with various clinicopathological parameters and long-term survival. The investigated IL-13 and IL-4 SNPs were found to be risk factors for CRC and could be useful potential prognostic markers in CRC patient follow-up and clinical management. The investigated IL-2 SNPs were significantly associated with an increased risk of CRC and worse cancer-specific survival in patients with stage II or stage III CRC. In Paper III, levels of CCL4 protein were measured in CRC patients to investigate their prognostic significance for CRC. The data showed that CRC tissue had a higher protein expression than normal paired tissue, and plasma CCL4 levels were higher in patients than in controls, being positively correlated with CRC tissue levels. Further, higher levels of tissue CCL4 protein were linked to a lower disease stage and a better prognosis. Paper IV was an investigation of the expression of zinc finger MYND-type containing 15 (zmynd15) and its roles in CRC. In CRC tissue, protein expression was found primarily in cluster of differentiation (CD) 68 positive cells. Zmynd15 messenger ribonucleic acid expression was lower in CRC tissue than in non-cancerous tissue. When zmynd15 was silenced in CRC cell lines, it caused alteration in genes known to be important in CRC, indicating that zmynd15-regulated genes are involved in CRC. Furthermore, tumour development in the colon was higher in zmynd15 knockout mice than in wild-type mice. In conclusion, the work presented in this thesis contributes to an understanding of the association of inflammatory markers in CRC with risk and survival, and their potential use as tools for monitoring CRC patients. In addition, it showed that zmynd15, a transcriptional suppressor, plays an important role in the development of CRC.Kolorektal cancer (CRC) är den tredje vanligaste cancerformen och den näst vanligaste orsaken till cancerrelaterad död. Det är en heterogen sjukdom med flera molekylära signaleringsvägar som resulterar i olika fenotyper. Den individuella variationen i CRC-känslighet påverkas av genetiska variationer, såsom polymorfier (SNP:er). Förändringar i genetik och epigenetik kan störa intakta signalvägar involverade i metabolism, proliferation, differentiering och apoptos. Inflammatoriska faktorer som cytokiner och kemokiner, liksom deras receptorer, har flera roller i immunreglering. I delarbetena I, II och III undersöktes utvalda SNP:er i interleukin (IL)-4, IL-13, IL-2 och kemokinen C-C motif ligand (CCL) 4 hos patienter med CRC för att fastställa dessa SNP:ers prognostiska signifikans genom att identifiera sambandet mellan deras förekomst och olika kliniska parametrarna och överlevnad. De undersökta IL-13- och IL-4-genpolymorfierna visade sig vara en riskfaktor för CRC och en användbar prognostisk markör vid CRC-patientuppföljning. De undersökta IL-2 genvariationerna var signifikant associerade med en ökad risk för CRC och sämre cancerspecifik överlevnad hos patienter med CRC i stadium II och stadium III. I delarbete III analyserades nivåerna av proteinet CCL4 hos CRC-patienter för att undersöka deras prognostiska signifikans vid CRC. Resultaten visade att CRC-vävnad hade ett högre uttryck än normal vävnad, och att plasmanivåer av CCL4 var högre hos patienter än hos kontroller, med en positiv korrelation till CRC-vävnadsnivåer. Dessutom var de högre nivåer av CCL4 i vävnaden associerade med ett lägre sjukdomsstadium och bättre prognos. I delarbete IV undersöktes uttrycket av zinkfinger MYND-typ innehållande 15 (zmynd15) samt dess eventuella roller i CRC. I CRC-vävnaden syntes proteinuttrycket främst i CD68-positiva celler. Zmynd15 mRNA-uttryck var lägre i CRC-vävnad än i icke-cancerös vävnad. Vidare undersöktes zmynd15 i CRC-cellinjer genom att genen tystades. Resultaten från denna undersökning visade att förändringar i gener som är orsakade av zmynd15 har inverkan på CRC, vilket tyder på att zmynd15-reglerade gener är inblandade i CRC. Undersökning med hjälp av en djurmodell visade att tumörutvecklingen var större i tjocktarmen hos möss där zmynd15 slagits ut (zmynd15/LysMcre) jämfört med i vildtypsmöss. Sammanfattningsvis bidrar det arbetet som presenteras i denna avhandling till en ökad förståelse av inflammatoriska markörers association med CRC-risk och överlevnad, samt som tänkbara verktyg för att övervaka CRC patienter. Dessutom visades att zmynd15, en transkriptionssuppressor, spelar en viktig roll i utvecklingen av CRC.