A transcriptional lineage tracing approach to unravel crucial gene expression patterns in breast cancer progression

Metastasis spreading represents a tumoral trait that was demonstrated to be largely independent of the BC genotype. Until now, lineage tracing experiments that were carried out in breast cancer relied on either a genetic barcoding or a multicolor barcoding, unraveling the clonal dynamics that take place in the PT and in the metastases but failed to precisely discriminate the determinants of the pro-metastatic phenotype. Recent evidence suggests that the process of metastatization is part of an adaptive integrated stress response to unfavorable microenvironment that lead to increased metastatic progression. The aim of this work was to investigate the specific transcriptional phenotype that characterizes pro-metastatic cells (i.e., the cells that leave the PT and outgrow in distant organs) using a recently published library of expressed barcodes. We coupled this barcoding approach to the scRNAseq technology to analyze BC metastatic progression obtaining both the transcriptional and the clonal information at single cell level. Moreover, we adopted a reverse genetics approach to validate five selected targets with the final aim to unravel the pro-metastatic transcriptional phenotype that underlies metastatization

La diffusione delle metastasi rappresenta un tratto tumorale che si è dimostrato ampiamente indipendente dal genotipo del tumore alla mammella. Finora, gli esperimenti di tracciamento del lignaggio condotti nel cancro al seno si basavano su barcoding genetico o su barcoding multicolore, svelando le dinamiche clonali che si verificano nel tumore primario e nelle metastasi ma discriminando con precisione i determinanti del fenotipo pro-metastatico. Recenti studi suggeriscono che il processo di metastatizzazione fa parte di una risposta adattativa a un microambiente sfavorevole che porta a una maggiore progressione metastatica. Lo scopo di questo lavoro è stato di indagare il fenotipo trascrizionale specifico che caratterizza le cellule pro-metastatiche (cioè le cellule che lasciano il tumore primario e crescono in organi distanti) utilizzando una libreria di barcode recentemente pubblicata. Abbiamo accoppiato questo approccio alla tecnologia scRNAseq per analizzare la progressione metastatica del tumore alla mammella ottenendo sia informazioni trascrizionali che clonali a livello di singole cellule. Inoltre, abbiamo adottato un approccio di genetica inversa per convalidare cinque geni target selezionati con l'obiettivo finale di svelare il fenotipo trascrizionale pro-metastatico alla base del processo di metastatizzazione.