Dissecting the molecular mechanisms of breast cancer bone metastasis for therapeutic targeting

Breast cancer that has metastasized to bone is currently an incurable disease, causing significant morbidity and mortality. The aim of this thesis work was to elucidate molecular mechanisms of bone metastasis and thereby gain insights into novel therapeutic approaches. First, we found that L‐serine biosynthesis genes, phosphoglycerate dehydrogenase (PHGDH), phosphoserine aminotransferase 1 (PSAT1) and phosphoserine phosphatase (PSPH), were up‐regulated in highly bone metastatic MDA‐MB‐231(SA) cells as compared with the parental breast cancer cell line. Knockdown of serine biosynthesis inhibited proliferation of MDA‐MB‐231(SA) cells, and L‐serine was essential for the formation of bone resorbing osteoclasts. Clinical data demonstrated that high expression of PHGDH and PSAT1 was associated with decreased relapse‐free and overall survival and with features typical of poor outcome in breast cancer. Second, RNA interference screening pointed out heparan sulfate 6‐O‐sulfotransferase 2 (HS6ST2) as a critical gene for transforming growth factor β (TGF‐β)‐induced interleukin 11 (IL‐11) production in MDA‐MB‐231(SA) cells. Exogenous heparan sulfate glycosaminoglycans heparin and K5‐NSOS also inhibited TGF‐β‐induced IL‐11 production in MDA‐MB‐231(SA) cells. Furthermore, K5‐NSOS decreased osteolytic lesion area and tumor burden in bone in mice. Third, we discovered that the microRNAs miR‐204, ‐211 and ‐379 inhibited IL‐11 expression in MDA‐MB‐231(SA) cells through direct targeting of the IL‐11 mRNA. MiR‐379 also inhibited Smad‐mediated signaling. Gene expression profiling of miR‐204 and ‐379 transfected cells indicated that these microRNAs down‐regulate several bone metastasis‐relevant genes, including prostaglandin‐endoperoxide synthase 2 (PTGS2). Taken together, this study identified three potential treatment strategies for bone metastatic breast cancer: inhibition of serine biosynthesis, heparan sulfate glycosaminoglycans and restoration of miR‐204/‐211/‐379.

Onkolyyttiset pikornavirukset ja echovirus 7:n käyttö viroterapiassa

Echovirus 7 (E-7) on enterovirus, joka kuuluu pikornaviruksiin, jotka ovat pieniä ja vaipattomia viruksia ja joilla on ikosahedraalinen rakenne. E-7-viruksen positiivissäikeisen ja yksijuosteisen RNA-genomin koko on noin 7500 emäsparia. Se käyttää solupinnan reseptorina DAF-molekyyliä, jota ilmentyy useissa solutyypeissä ja erityisesti syöpäso¬luissa. Onkolyyttiset virukset tuhoavat syöpäsoluja viruksen lyyttisen kierron ansiosta ja kohdistuvat spesifisesti soluihin, jotka ilmentävät viruksen käyttämää reseptoria. Rigvir on onkolyyttinen, elävä, geneettisesti muokkaamaton, soluadaptoitu E-7, joka on Latviassa hyväksytty viruslääkkeeksi melanoomaa vastaan. Työssä tutkittiin, miten Rigvir eroaa muista E-7-isolaateista genomiltaan ja infektiokyvyltään. E-7-viruskannat valittiin kokeisiin virusneutralisaatiotestin perusteella. Työn aikana virukset testattiin myös geneettisellä tyypitystestillä. E-7-virukset (Rigvir, E-7 Wallace ja 7 kliinistä isolaattia) infektoitiin kymmeneen eri solulinjaan ja virusinfektiota ja virusten aiheuttamaa solutuhoa seurattiin mikroskooppisesti ja RT-qPCR:n avulla. Pitkä-PCR-menetelmä kehitettiin virusgenomin kloonaamiseksi geenivektoriin. Illumina MiSeq -NGS-genomisekvensointimenetelmällä sekvensoitiin virus-RNA:ta ja pitkä-PCR-tuotteita, ja tällä pyrittiin näkemään isolaattien välisiä eroja genomitasolla. Rigvir ei eronnut infektiokyvyltään muista E-7-viruksista lukuun ottamatta SW480-paksusuolisyöpäsoluja. Yksikään virusisolaateista ei infektoinut rintasyöpäsoluja (MDA-MB-231 ja MCF-7). Kohdunkaulasyöpäsoluja (HeLa Ohio) infektoivat huonosti kaikki paitsi yksi kliinisistä E-7-isolaateista. Tyypityksessä selvisi, että kolme solukokeissa käytetyistä isolaateista oli E-19-tyyppiä, jotka infektoivat hyvin glioomasoluja. Tutkimuksessa todettiin, että E-7:llä on syöpäsoluja tuhoavia ominaisuuksia, mutta tulokset eivät osoittaneet Rigvirin tuhoavan syöpäsoluja paremmin kuin muut E-7-isolaatit. NGS-sekvensointi ajettiin kerran E-7-kannoista eristetyistä vRNA-paloista, joista kaksi saatiin sopimaan verrokkina käytettyyn Wallace-sekvenssiin. Eroja näkyi varsinkin 5’-pään alueella ja noin 6000 bp vastaavalla alueella. Pitkä-PCR-tuotteista ajettaessa saatiin kaikki näytteet sopimaan verrokkiin, ja eroja näkyi odotetusti 5’-pään alueella. PCR-tuotteet toimivat NGS:ssä paremmin kuin RNA-näytteet, mutta RNA-näytteiden käsittely on huomattavasti helpompaa kuin PCR-näytteiden tuottaminen virus-RNA:sta.

The Role of Integrins in Enterovirus Infections and in Metastasis of Cancer

Integrins are a family of transmembrane glycoproteins, composed of two different subunits (alpha and beta). Altered expression of integrins in tumor cells contributes to metastasis tendency by influencing on the cells‟ attachment to adjacent cells and their migration. Viral pathogens, including certain enteroviruses, use integrins as receptors. Enteroviruses have also been suggested to be involved in the etiopathogenesis of type 1 diabetes. The study focuses on the role of integrins in the pathogenesis of metastasis to cortical bone and on type 1 diabetes (T1D) and echovirus 1 infection. In the first part of the thesis, the role of different integrins in the initial attachment of MDA-MD-231 breast cancer cells to bovine cortical bone disks was studied. A close correlation between alpha2beta1 and alpha3beta1 integrin receptor expression and the capability of the tumor to attach to bone were observed. In the second part, a possible correlation between susceptibility to enterovirus infections in diabetic children and differences in enterovirus receptor genes, including certain integrins, was investigated. In parallel, virus-specific neutralizing antibodies and diabetic risk alleles were studied. In the diabetic group, an amino acid change was detected in the polio virus receptor and the neutralizing antibody titers against echovirus 30 were lower. However, to obtain statistically sustainable results, a larger number of individuals should be analyzed. Echovirus 1 (EV1) enters cells by attaching to the alpha2I domain of the alpha2beta1 integrin. In the third part EV1 was shown to attach to a chimeric receptor construct of the transferrin receptor and the alpha2I domain and to enter cells through clathrin-mediated endocytosis that is normally not used by the virus. The chimeric receptor was recycled to the plasma membrane, whereas the virus remained in intracellular vesicles. The virus replication cycle was initiated in these cells, suggesting that evolution pressure could possibly cause the virus to evolve to use a different entry mechanism. Moreover, a cDNA microarray analysis of host gene expression during EV1 replication showed that 0.53% of the total genes, including several immediate early genes, were differently expressed.

Design and Comparison оf Mixed Hinf/H2 Controller fоr АMB System

This master’s thesis is focused on the active magnetic bearings control, specifically the robust control. As carrying out of such kind of control used mixed H2/Hinf controller. So the goal of this work is to design it using Robust Control Toolbox™ in MATLAB and compare it performance and robustness with Hinf robust controller characteristics. But only one degree-of-freedom controller considered.

De poena homicidii adtentati 8. &. XXIV. c. MB

Painettu uudelleen: Matthiae Calonii opera omnia I. Holmiae 1829. S. 345-362