Identificazione di fattori trascrizionali associati al differenziamento neurale in cellule di sarcoma di Ewing: ruolo di NF-kB

Il sarcoma di Ewing (ES) è un tumore maligno pediatrico dell’apparato scheletrico; è associato a una traslocazione specifica codificante la proteina di fusione EWS-FLI1 e all’alta espressione di CD99, una glicoproteina di membrana fisiologicamente coinvolta in diversi processi biologici. EWS-FLI1 e CD99, sono riportati avere ruoli divergenti nella modulazione della malignità e del differenziamento di ES. CD99 inoltre è riportato modulare il pathway di MAPK, il quale interagendo con molteplici fattori di trascrizione partecipa a processi di proliferazione e differenziamento. In questo studio abbiamo investigato in due linee cellulari di ES silenziate per CD99 (TC-71shCD99 e IOR/CARshCD99) l’attività basale di diversi fattori trascrizionali quali: NF-kBp65, AP1, Elk-1, E2F e CREB. L’unico fattore trascrizionale statisticamente significativo è risultato essere NF-kBp65 e abbiamo valutato il suo ruolo nel differenziamento neurale di cellule di ES e la relazione con EWS-FLI1 e CD99. L’attività trascrizionale di NF-kB è stata valutata attraverso gene reporter assay in linee cellulari di ES a diversa espressione di CD99, EWS-FLI1 e NF-kB stesso. Il differenziamento neurale è stato valutato come espressione di βIII-Tubulin in immunofluorescenza. Il silenziamento di CD99 induce una down-modulazione dell’attività trascrizionale di NF-kB, mentre il knockdown di EWS-FLI1 ne induce un’aumento. Inoltre, il silenziamento di EWS-FLI1 non è in grado di contrastare la riduzione dell’attività di NF-kB osservata dopo silenziamento di CD99, suggerendo un ruolo dominante del CD99 nel signaling di NF-kB. Cellule deprivate di CD99 ma non di EWS-FLI1, mostrano un fenotipo differenziato in senso neurale, fenotipo che viene perso quando le cellule sono indotte a sovraesprimere NF-kB. Inoltre, in cellule CD99 positive, il silenziamento di NF-kB induce un leggero differenziamento neurale. In conclusione, questi dati hanno evidenziato il ruolo di NF-kB nel differenziamento di cellule di ES e che potrebbe essere un potenziale target nel ridurre la progressione di questo tumore.

Valutazione del ruolo dell'espressione di IRS-1 nel differenziamento osteoblastico di cellule di osteosarcoma ed MSCs

L’osteosarcoma (OS) è il tumore primitivo dell’osso più comune in età pediatrica e adolescenziale. L’OS è stato recentemente riconsiderato come una patologia da de-differenziamento, legata all’interruzione del processo cui vanno incontro i precursori osteoblastici, quali le cellule staminali mesenchimali (MSCs), per trasformarsi in osteoblasti maturi. Il sistema IGF è coinvolto nella regolazione della proliferazione e del differenziamento di cellule di OS. IRS-1 è un mediatore critico di tale via di segnalazione e il suo livello di espressione modula il differenziamento di cellule ematopoietiche. Lo scopo di questa tesi è stato quello di definire il ruolo di IRS-1 nel differenziamento osteoblastico di MSCs e cellule di OS. Il potenziale differenziativo di cellule di OS umano e murino e di MSCs derivate da midollo osseo è stato valutato tramite Alizarin Red staining e Real Time-PCR. Dai dati ottenuti è emerso come i livelli di espressione di IRS-1 diminuiscano durante il differenziamento osteoblastico. Conseguentemente, i livelli di espressione di IRS-1 sono stati manipolati utilizzando shRNA per down-regolare l’espressione della proteina o un plasmide per sovra-esprimerla. Sia la down-regolazione sia la sovra-espressione di IRS-1 hanno inibito il differenziamento osteoblastico delle linee cellulari considerate. Allo scopo di valutare il contributo di IRS-1 nella via di segnalazione di IGF-1R è stato utilizzato l’inibitore di tale recettore, αIR-3. Anche in questo caso è stata osservata una riduzione della capacità differenziativa. L’inibitore del proteasoma MG-132 ha portato ad un aumento dei livelli di IRS-1, portando nuovamente all’inibizione del differenziamento osteoblastico e suggerendo che l’ubiquitinazione di questa proteina potrebbe avere un ruolo importante nel mantenimento di appropriati livelli di espressione di IRS-1. I risultati ottenuti indicano la criticità dei livelli di espressione di IRS-1 nella determinazione della capacità differenziativa sia di cellule di OS umano e murino, sia delle MSCs.

Effetti dell'inibizione di Tanchirasi in linee cellulari di Medulloblastoma umano

Tanchirasi (TNKS) è un membro della superfamiglia delle PARP (Poli ADP-Ribosio Polimerasi). TNKS è coinvolta nella stabilizzazione della subunità catalitca del complesso proteico DNA-PK (protein chinasi DNA-dipendente), la DNA-PKcs. Questa proteina è fondamentale per il corretto funzionamento del meccanismo di riparo del DNA chiamato "Saldatura Non Omologa delle Estremità" (NHEJ). La deplezione di TNKS induce una degradazione della DNA-PKcs e una maggiore sensibilità alle radiazioni ionizzanti (RI). TNKS è inoltre un regolatore negativo di axina e di conseguenza un attivatore del pathway di WNT; l'inibizione quindi di TNKS induce anche una inibizione del pathway di WNT. Alterazioni in questo signalling si riscontrano frequentemente nel Medulloblastoma (MB), il tumore cerebrale embrionale più comune dell'infanzia. La radioterapia post-operatoria risulta essere molto efficacia in questa neoplasia, ma causa gravi effetti collaterali e un terzo dei pazienti presenta radioresistenza intrinseca. Un'importante sfida per la ricerca è quindi l'aumento della radiosensibilità tumorale. In questo lavoro, abbiamo studiato gli effetti dell'inibizione farmacologica di TNKS in linee cellulari di MB umano, mediante la small molecule XAV939, potente e specifico inibitore di TNKS. Il trattamento con XAV939 induce una consistente inibizione della capacità proliferativa e clonogenica, non correlata ad un aumento della mortalità cellulare, indicando una bassa tossicità legata alla molecola. Il co-trattamento di XAV939 e RI (γ-ray, dose 2 Gy) causa una ulteriore inibizione della proliferazione cellulare e della capacità di formare colonie. Abbiamo inoltre constatato, mediante Neutral Comet Assay, una minore efficacia nel riparo del DNA in cellule irradiate trattate con XAV939, indicando un effettivo aumento della radiosensibilità in cellule di MB trattate con l'inibitore di TNKS. L'aumentata mortalità cellulare in cellule tumorali trattate con XAV939 e RI ha confermato la nostra ipotesi. Il nostro studio in vitro indica come TNKS possa essere un utile target terapeutico per rendere più efficace l'attuale terapia contro il MB.

The role of Phospholipases as novel potential modulators of aggressiveness in Glioblastoma

Glioblastoma is the most malignant brain tumor in adults. The standard care of treatment is tumor resection, radiotherapy, and chemotherapy. Despite these invasive therapeutic approaches, glioblastoma prognosis remains unchanged. Therefore, a better understanding of the molecular mechanisms driving tumor transformation is needed to uncover novel therapeutic strategies. Several studies have shown the significance of lipid signaling and phospholipases (PLCs) in the regulation of different mechanisms in the central nervous system as well as in glioblastoma pathogenesis. This work suggests a potential role of PLCβ1 in the maintenance of a less aggressive phenotype of the tumor. Indeed, it was demonstrated that PLCβ1 gene was relatively less expressed in glioblastoma patients compared to their healthy/low-grade counterparts. Moreover, PLCβ1 silencing, in both immortalized and primary cell lines, led to increased cell migration, invasion, proliferation, cell survival and induced the upregulation of mesenchymal markers and metalloproteinases. Moreover, PLCγ1, another abundant PLC isoform in the brain, has been identified as a key element for the aggressiveness of glioblastoma. Data collected on patients’ biopsies and engineered cell models, suggested a strong correlation between PLCγ1 expression level and the acquisition of a more aggressive tumor phenotype. Finally, this trend was further probed using patient-derived glioblastoma stem cells (GSCs), which are a specific tumor population that drives aggressiveness, resistance, and recurrence in glioblastoma. GSCs analysis on the transcriptomic profiles confirmed that PLCγ1 downregulation modulated positively the activation of pathways that negatively regulate cell motility and migration and led to a decreased expression of genes involved in cancer development and progression. Taken together, these data highlight the importance of further investigating phospholipases as potential prognostic biomarkers and targets in the development of new therapeutic strategies for glioblastoma.

Functional relationship of colorectal cancer-associated glycans with malignant phenotype and transcriptome changes

Glycosyltransferases ST6GAL1 and B4GALNT2 (and their cognate antigens Sia6LacNAc and Sda, respectively) are associated with colorectal cancer (CRC) but it is not fully clear their biological and clinical significance. We explored the clinical relevance of both glycosyltransferases by interrogating The Cancer Genome Atlas (TCGA) database while the phenotypic/transcriptomic effects of ST6GAL1/B4GALNT2 overexpression were studied in genetically modified CRC cell lines. Transcriptomic data from CRC patients in TCGA database suggested a moderate impact of ST6GAL1 on CRC progression, although it was not possible to define a clear role for this glycosyltransferase. Transcriptomic analysis of ST6GAL1-transduced cell lines revealed a much deeper effect of ST6GAL1 on gene expression in SW948 than in SW48. The overexpression of ST6GAL1 induced opposite effects on soft agar growth and wound healing in both cell lines. These results indicate that the impact of a cancer-associated glycosyltransferase change on phenotype/transcriptome can be extremely variable, depending on the molecular context of the tumor cell. On the contrary, transcriptomic analysis of B4GALNT2-modified cell lines together with TCGA database survey demonstrated a strong impact of B4GALNT2 on the transcriptional activity of CRC cells, in particular its association with a better prognosis. We suggest an anti-tumoral role of B4GALNT2 in CRC. We also investigated the glycan changes related to ST6GAL1/B4GALNT2 expression in a small cohort of tissues/plasma as well as the N-glycomic profile of CRC, normal and polyp tissues. We found an increase of ST6GAL1 activity in CRC and inflammatory bowel disease plasma samples comparing with plasma from healthy donors. A different Sda protein carrier pattern was observed between healthy donors and CRC plasma samples. β-arrestin 1 is a possible candidate as Sda carrier protein in plasma samples although future validation studies are needed. The alterations found in the N-glycan pattern highlight the importance of N-glycome as a molecular signature in cancer.