Attivazione del sistema Wnt in linee cellulari di medulloblastoma umano: valutazione della risposta biologica e della risposta alle radiazioni ionizzanti

Medulloblastoma (MB) is a paediatric malignant brain tumour, sensitive to ionizing radiations (IR). However radiotherapy has detrimental effects on long-term survivors and the tumour is incurable in a third of patients, due to intrinsic radioresistance. Alterations of the Wnt pathway distinguish a molecular subgroup of MBs and nuclear beta-catenin, indicative of activated Wnt, is associated with good outcome in MB. Therefore there are increasing evidences about Wnt involvement in radio-response: IR induce activation of Wnt signalling with nuclear translocation of beta-catenin in MB cell lines. We studied effects of Wnt pathway activation in a MB cell line with p53 wild-type: UW228-1. Cells were stably transfected with a beta-catenin constitutively active and assessed for growth curves, mortality rate, invasiveness and differentiation. Firstly, activation of Wnt pathway by itself induced a slower cell growth and a higher mortality. After IR treatment, nuclear beta-catenin further inhibited cell growth, increasing mortality. Cell invasiveness was strongly inhibited by Wnt activation. Furthermore, Wnt cell population was characterized by club shaped cells with long cytoplasmic extensions containing neurofilaments, suggesting a neural differentiation of this cell line. These findings suggest that nuclear beta-catenin may leads to a less aggressive phenotype and increases radio-sensitivity in MB, accounting for its favourable prognostic value. In the future, Wnt/beta-catenin signalling will be considered as a molecular therapeutic target to develop new drugs for the treatment of MB.

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.

Altered transcriptional and epigenetic regulation affects brain cells proliferation and differentiation in the ultra-rare genetic demyelinating disease AGC1 deficiency: a study on in vitro models

AGC1 deficiency is a rare demyelinating disease caused by mutations in the SLC25A12 gene, which encodes for the mitochondrial glutamate-aspartate carrier 1 (AGC1/Alarar), highly expressed in the central nervous system. In neurons, impairment in AGC1 activity leads to reduction in N-acetyl-aspartate, the main lipid precursor for myelin synthesis (Profilo et al., 2017); in oligodendrocytes progenitors cells, AGC1 down regulation has been related to early arrest proliferation and premature differentiation (Petralla et al., 2019). Additionally, in vivo AGC1 deficiency models i.e., heterozygous mice for AGC1 knock-out and neurospheres from their subventricular zone, respectively, showed a global decrease in cells proliferation and a switch in neural stem cells (NSCs) commitment, with specific reduction in OPCs number and increase in neural and astrocytic pools (Petralla et al., 2019). Therefore, the present study aims to investigate the transcriptional and epigenetic regulation underlying the alterations observed in OPCs and NSCs biological mechanisms, in either AGC1 deficiency models of Oli-neu cells (murine immortalized oligodendrocytes precursors cells), partially silenced by a shRNA for SLC25A12 gene, and SVZ-derived neurospheres from AGC1+/- mice. Western blot and immunofluorescence analysis revealed significant variations in the expression of transcription factors involved in brain cells’ proliferation and differentiation, in association with altered histone post-translational modifications, as well as histone acetylases (HATs) and deacetylases (HDACs) activity/expression, suggesting an improper transcriptional and epigenetic regulation affecting both AGC1 deficiency in vitro models. Furthermore, given the large role of acetylation in controlling in specific time-windows OPC maturation (Hernandez and Casaccia; 2015), pharmacological HATs/HDACs inhibitions were performed, confirming the involvement of chromatin remodelling enzymes in the altered proliferation and early differentiation observed in the AGC1 deficiency models of siAGC1 Oli-neu cells and AGC1+/- mice-derived neurospheres.