Ruolo di Glutaredossina-2 nella trasformazione tumorale oncocitaria

Gli oncocitomi sono tumori epiteliali caratterizzati da un accumulo di mitocondri strutturalmente e funzionalmente compromessi, a prognosi generalmente benigna. Le cause genetiche della trasformazione oncocitaria sono tuttora sconosciute; pertanto, lo studio di oncocitomi in contesti familiari sindromici è utile nella ricerca dei determinanti genetici predisponenti il fenotipo. Diversi membri di una famiglia affetta da sindrome dell’iperparatiroidismo con tumore della mandibola (HPT-JT), dovuta ad un'ampia delezione in CDC73, hanno mostrato recidiva di tumori paratiroidei oncocitari. Il sequenziamento dell’esoma ha escluso mutazioni private della famiglia; all'interno della delezione ereditata, tuttavia, sono stati individuati elementi regolatori del gene glutaredossina 2 (GLRX2), codificante un'isoforma mitocondriale deputata alla deglutationilazione proteica reversibile -modificazione modulante l’attività di numerosi target- il cui ruolo nel cancro non è noto. La proteina è risultata assente in tutti i tumori e dimezzata nei tessuti sani dei soggetti. Per indagare se la sua assenza alteri la deglutationilazione proteica predisponendo al fenotipo oncocitario, sono stati generati modelli cellulari TPC1 e HCT116 GLRX2 KO in cui sono stati riscontrati un ridotto tasso proliferativo ed un'alterata glutationilazione proteica, particolarmente in seguito a stress ossidativo. Un esperimento pilota in vivo ha mostrato cellule KO oncocitoidi, con mitocondri morfologicamente alterati, suggerendo che l’alterazione redox innescata dall’assenza di GLRX2 possa indurre una disfunzione metabolica mitocondriale tale da mimare quelle osservate negli oncocitomi. L’analisi proteomica ha individuato diversi target di glutationilazione nei campioni KO identificando proteine del ciclo di Krebs e della catena respiratoria mitocondriale. In particolare, una marcata glutationilazione del complesso della piruvato deidrogenasi (PDHc) è stata correlata ad una ridotta sintesi di ATP dipendente da piruvato. Considerando l'importanza dello stress ossidativo nella fisiopatologia del cancro ed il ruolo del glutatione nella risposta antiossidante, GLRX2 rappresenta un potenziale candidato nella regolazione del metabolismo ossidativo nelle cellule tumorali esposte allo stress e nella modulazione del fenotipo tumorale.

Magnetic Resonance Imaging-Derived biomarkers of Isocitrate-Dehydrogenase mutation in diffuse gliomas: a conventional MR and Diffusion Weighted Imaging study.

The introduction of molecular criteria into the classification of diffuse gliomas has added interesting practical implications to glioma management. This has created a new clinical need for correlating imaging characteristics with glioma genotypes, also known as radiogenomics or imaging genomics. Whilst many studies have primarily focused on the use of advanced magnetic resonance imaging (MRI) techniques for radiogenomics purposes, conventional MRI sequences still remain the reference point in the study and characterization of brain tumours. Moreover, a different approach may rely on diffusion-weighted imaging (DWI) usage, which is considered a “conventional” sequence in line with recently published directions on glioma imaging. In a non-invasive way, it can provide direct insight into the microscopic physical properties of tissues. Considering that Isocitrate-Dehydrogenase gene mutations may reflect alterations in metabolism, cellularity, and angiogenesis, which may manifest characteristic features on an MRI, the identification of specific MRI biomarkers could be of great interest in managing patients with brain gliomas. My study aimed to evaluate the presence of specific MRI-derived biomarkers of IDH molecular status through conventional MRI and DWI sequences.

New senthesis and derivatizations of peptidomimetics and peptide-conjugates for theranostic applications

In the contest of a modern green chemistry approach, we firstly tried to substituent the classic peptide synthesis approach with the use of N-carboxyanhydrides in the presence of Hydroxyapatite, a high biocompatible inorganic base. Despite the great results, further developments are necessary for a daily use in laboratory and for our research, we decided to proceed with solid phase or liquid phase synthesis. In the first chapter, the treatment of pain with the use of opioids is introduced. The abuse and misuse of these kind of potent analgesics, led to the necessity of developing new drugs with less side effects. Starting from a previous study, where the introduction of a lactam-like structure in the place of the proline of Endomorphine1, switched the selectivity from MOR to KOR, we designed and synthetized three different libraries by placing a different trans inducer element to gain the desired selectivity and activity forcing the structure to adopt a linear rather than folded position. In the second chapter, we focused on lactate dehydrogenase, an enzyme overexpressed when the cells in hypoxia conditions, like in a tumour mass, need to produce energy through the transformation of pyruvate into lactate. We synthetized different cyclic peptidomimetics, designed to be inhibitors, as powerful tool to contrast cancer cells growing. Biological assays produced satisfactory preliminary results, but further studies are necessary for a definitive output. Finally in the last chapter, the cancer treatment problem is also approached through the design of nanoparticles, able to deliver drugs with efficacy and selectivity. We firstly synthetized silica core nanoparticles, built with toxic peptide sequences conjugated through click chemistry with Pluronic acid and then, in collaboration with Miriam Royo’s research group, we synthetized multivalent platforms for used drugs for the treatment of advanced colorectal cancer.