High specificity PCR screening for 22q11.2 microdeletion in three different ethnic groups

Congenital heart defects are the most common of all human birth defects. Numerous studies have shown that a deletion within chromosome 22q11 is associated with DiGeorge syndrome and certain forms of sporadic congenital cardiovascular disease. We have determined the value of a PCR assay using markers D22S941, D22S944 and D22S264 designed for the screening of 22q11.2 deletion through consecutive homozygosity in an ethnically admixed urban population. The study population comprised 149 unrelated men and women from three different ethnic groups (white, mulatto and black). Test specificity for the overall population was estimated at 98.3%. We found no significant difference when comparing heterozygosity indices and ethnicity (P value = 0.43 (D22S944), 0.22 (D22S264), and 0.58 (D22S941)). There was no significant difference regarding assay specificity between the three different ethnic groups studied. This assay could constitute a cost-effective way to screen a large number of patients at increased risk, since PCR techniques are easily available, are fast, can be automatized, and are significantly less expensive than fluorescence in situ hybridization.

Synergistic antitumor effect of TRAIL and adriamycin on the human breast cancer cell line MCF-7

The aim of the present study was to determine the effect of the combination of tumor necrosis factor-related apoptosis-inducing ligand (TRAIL) and adriamycin (ADM) on the human breast cancer cell line MCF-7 and to identify potential mechanisms of apoptosis. Cell viability was analyzed by the MTT assay and the synergistic effect was assessed by the Webb coefficient. Apoptosis was quantified using the annexin V-FITC and propidium iodide staining flow cytometry. The mRNA expression of TRAIL receptors was measured by RT-PCR. Changes in the quantities of Bax and caspase-9 proteins were determined by Western blot. MCF-7 cells were relatively resistant to TRAIL (IC50 >10 µg/mL), while MCF-7 cells were sensitive to ADM (IC50 <10 µg/mL). A subtoxic concentration of ADM (0.5 µg/mL) combined with 0.1, 1, or 10 µg/mL TRAIL had a synergistic cytotoxic effect on MCF-7 cells, which was more marked with the combination of TRAIL (0.1 µg/mL) and ADM (0.5 µg/mL). In addition, the combined treatment with TRAIL and ADM significantly increased cell apoptosis from 9.8% (TRAIL) or 17% (ADM) to 38.7%, resulting in a synergistic apoptotic effect, which is proposed to be mediated by up-regulation of DR4 and DR5 mRNA expression and increased expression of Bax and caspase-9 proteins. These results suggest that the combination of TRAIL and ADM might be a promising therapy for breast cancer.

High expression of the circadian gene mPer2 diminishes the radiosensitivity of NIH 3T3 cells

Period2 is a core circadian gene, which not only maintains the circadian rhythm of cells but also regulates some organic functions. We investigated the effects of mPeriod2 (mPer2) expression on radiosensitivity in normal mouse cells exposed to 60Co-γ-rays. NIH 3T3 cells were treated with 12-O-tetradecanoylphorbol-13-acetate (TPA) to induce endogenous mPer2 expression or transfected with pcDNA3.1(+)-mPer2 and irradiated with 60Co-γ-rays, and then analyzed by several methods such as flow cytometry, colony formation assay, RT-PCR, and immunohistochemistry. Flow cytometry and colony formation assay revealed that irradiated NIH 3T3 cells expressing high levels of mPer2 showed a lower death rate (TPA: 24 h 4.3% vs 12 h 6.8% and control 9.4%; transfection: pcDNA3.1-mPer2 3.7% vs pcDNA3.1 11.3% and control 8.2%), more proliferation and clonogenic survival (TPA: 121.7 ± 6.51 vs 66.0 ± 3.51 and 67.7 ± 7.37; transfection: 121.7 ± 6.50 vs 65.3 ± 3.51 and 69.0 ± 4.58) both when treated with TPA and transfected with mPer2. RT-PCR analysis showed an increased expression of bax, bcl-2, p53, c-myc, mre11, and nbs1, and an increased proportionality of bcl-2/bax in the irradiated cells at peak mPer2 expression compared with cells at trough mPer2 expression and control cells. However, no significant difference in rad50 expression was observed among the three groups of cells. Immunohistochemistry also showed increased protein levels of P53, BAX and proliferating cell nuclear antigen in irradiated cells with peak mPer2 levels. Thus, high expression of the circadian gene mPer2 may reduce the radiosensitivity of NIH 3T3 cells. For this effect, mPer2 may directly or indirectly regulate the expressions of cell proliferation- and apoptosis-related genes and DNA repair-related genes.

Polymorphism of the aryl-hydrocarbon receptor gene in intron 10 of human cancers

Polychlorinated dibenzo-p-dioxins (PCDDs) and related halogenated aromatic hydrocarbons (e.g., PCDFs), often called "dioxins", are ubiquitously present environmental contaminants. Some of them, notably 2,3,7,8-tetrachlorodibenzo-p-dioxin (TCDD), are among the most toxic synthetic compounds known. The biological effects of dioxins are mediated via the aryl hydrocarbon receptor (AhR). Mutations in the AhR transactivation domain are linked to sensitivity to the acute lethality of TCDD. We present here a study of AhR gene polymorphism in normal and cancer human tissues affecting pre-mRNA splicing in the AhR gene-coding transactivation domain region (exon 10, intron 10, exon 11 region), previously shown to be associated with AhR dysfunction. We tested 126 pairs of normal and cancer tissue samples from liver, lung, stomach, kidney, mucous, breast, and pancreas of 49 males and 77 females (45-70 years of age). We used in vitro splicing assay, RT-PCR and sequencing methods. Our results showed that in an in vitro system it is possible to reconstitute cellular pre-mRNA splicing events. Tested cancer tissues did not contain mutations in the AhR transactivation domain region when the DNA sequences were compared with those from normal tissues. There were also no differences in AhR mRNA splice variants between normal and malignant breast tissues and no polymorphisms in the studied regions or cDNA.

BC047440 antisense eukaryotic expression vectors inhibited HepG2 cell proliferation and suppressed xenograft tumorigenicity

The biological functions of the BC047440 gene highly expressed by hepatocellular carcinoma (HCC) are unknown. The objective of this study was to reconstruct antisense eukaryotic expression vectors of the gene for inhibiting HepG2 cell proliferation and suppressing their xenograft tumorigenicity. The full-length BC047440 cDNA was cloned from human primary HCC by RT-PCR. BC047440 gene fragments were ligated with pMD18-T simple vectors and subsequent pcDNA3.1(+) plasmids to construct the recombinant antisense eukaryotic vector pcDNA3.1(+)BC047440AS. The endogenous BC047440 mRNA abundance in target gene-transfected, vector-transfected and naive HepG2 cells was semiquantitatively analyzed by RT-PCR and cell proliferation was measured by the MTT assay. Cell cycle distribution and apoptosis were profiled by flow cytometry. The in vivo xenograft experiment was performed on nude mice to examine the effects of antisense vector on tumorigenicity. BC047440 cDNA fragments were reversely inserted into pcDNA3.1(+) plasmids. The antisense vector significantly reduced the endogenous BC047440 mRNA abundance by 41% in HepG2 cells and inhibited their proliferation in vitro (P < 0.01). More cells were arrested by the antisense vector at the G1 phase in an apoptosis-independent manner (P = 0.014). Additionally, transfection with pcDNA3.1(+)BC047440AS significantly reduced the xenograft tumorigenicity in nude mice. As a novel cell cycle regulator associated with HCC, the BC047440 gene was involved in cell proliferation in vitro and xenograft tumorigenicity in vivo through apoptosis-independent mechanisms.

REGγ is a strong candidate for the regulation of cell cycle, proliferation and the invasion by poorly differentiated thyroid carcinoma cells

REGγ is a proteasome activator that facilitates the degradation of small peptides. Abnormally high expression of REGγ has been observed in thyroid carcinomas. The purpose of the present study was to explore the role of REGγ in poorly differentiated thyroid carcinoma (PDTC). For this purpose, small interfering RNA (siRNA) was introduced to down-regulate the level of REGγ in the PDTC cell line SW579. Down-regulation of REGγ at the mRNA and protein levels was confirmed by RT-PCR and Western blot analyses. FACS analysis revealed cell cycle arrest at the G1/S transition, the MTT assay showed inhibition of cell proliferation, and the Transwell assay showed restricted cell invasion. Furthermore, the expression of the p21 protein was increased, the expression of proliferating cell nuclear antigen (PCNA) protein decreased, and the expression of the p27 protein was unchanged as shown by Western blot analyses. REGγ plays a critical role in the cell cycle, proliferation and invasion of SW579 cells. The alteration of p21 and PCNA proteins related to the down-regulation of REGγ suggests that p21 and PCNA participate in the process of REGγ regulation of cell cycle progression and cell proliferation. Thus, targeting REGγ has a therapeutic potential in the management of PDTC patients.

Leptin receptor (Ob-R) mRNA expression and serum leptin concentration in patients with colorectal and metastatic colorectal cancer

The objective of the present study was to investigate the effect of leptin on the progression of colorectal carcinoma to metastatic disease by analyzing the serum leptin concentration and Ob-R gene expression in colon cancer tissues. Tissue samples were obtained from 31 patients who underwent surgical resection for colon (18 cases) and metastatic colon (13 cases) cancer. Serum leptin concentration was determined by an enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) and Ob-R mRNA expression by real-time polymerase chain reaction (RT-PCR) for both groups. ELISA data were analyzed by the Student t-test and RT-PCR data were analyzed by the Mann-Whitney U-test. RT-PCR results demonstrated that mRNA expression of Ob-R in human metastatic colorectal cancer was higher than in local colorectal cancer tissues. On the other hand, mean serum leptin concentration was significantly higher in local colorectal cancer patients compared to patients with metastatic colorectal cancer. The results of the present study suggest a role for leptin in the progression of colon cancer to metastatic disease without weight loss. In other words, significantly increased Ob-R mRNA expression and decreased serum leptin concentration in patients with metastatic colon cancer indicate that sensitization to leptin activity may be a major indicator of metastasis to the colon tissue and the determination of leptin concentration and leptin gene expression may be used to aid the diagnosis.

Adipose tissue-derived stem cells promote pancreatic cancer cell proliferation and invasion

To explore the effects of adipose tissue-derived stem cells (ADSCs) on the proliferation and invasion of pancreatic cancer cells in vitroand the possible mechanism involved, ADSCs were cocultured with pancreatic cancer cells, and a cell counting kit (CCK-8) was used to detect the proliferation of pancreatic cancer cells. ELISA was used to determine the concentration of stromal cell-derived factor-1 (SDF-1) in the supernatants. RT-PCR was performed to detect the expression of the chemokine receptor CXCR4 in pancreatic cancer cells and ADSCs. An in vitro invasion assay was used to measure invasion of pancreatic cancer cells. SDF-1 was detected in the supernatants of ADSCs, but not in pancreatic cancer cells. Higher CXCR4 mRNA levels were detected in the pancreatic cancer cell lines compared with ADSCs (109.3±10.7 and 97.6±7.6 vs 18.3±1.7, respectively; P<0.01). In addition, conditioned medium from ADSCs promoted the proliferation and invasion of pancreatic cancer cells, and AMD3100, a CXCR4 antagonist, significantly downregulated these growth-promoting effects. We conclude that ADSCs can promote the proliferation and invasion of pancreatic cancer cells, which may involve the SDF-1/CXCR4 axis.

Effects of propofol on lipopolysaccharide-induced expression and release of HMGB1 in macrophages

This study aimed to determine the effects of different concentrations of propofol (2,6-diisopropylphenol) on lipopolysaccharide (LPS)-induced expression and release of high-mobility group box 1 protein (HMGB1) in mouse macrophages. Mouse macrophage cell line RAW264.7 cells were randomly divided into 5 treatment groups. Expression levels of HMGB1 mRNA were detected using RT-PCR, and cell culture supernatant HMGB1 protein levels were detected using enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). Translocation of HMGB1 from the nucleus to the cytoplasm in macrophages was observed by Western blotting and activity of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) in the nucleus was detected using ELISA. HMGB1 mRNA expression levels increased significantly in the cell culture supernatant and in cells after 24 h of stimulating RAW264.7 cells with LPS (500 ng/mL). However, HMGB1 mRNA expression levels in the P2 and P3 groups, which received 500 ng/mL LPS with 25 or 50 μmol/mL propofol, respectively, were significantly lower than those in the group receiving LPS stimulation (P<0.05). After stimulation by LPS, HMGB1 protein levels were reduced significantly in the nucleus but were increased in the cytoplasm (P<0.05). Simultaneously, the activity of NF-κB was enhanced significantly (P<0.05). After propofol intervention, HMGB1 translocation from the nucleus to the cytoplasm and NF-κB activity were inhibited significantly (each P<0.05). Thus, propofol can inhibit the LPS-induced expression and release of HMGB1 by inhibiting HMGB1 translocation and NF-κB activity in RAW264.7 cells, suggesting propofol may be protective in patients with sepsis.

Detection, Identification and Molecular Variation of Human Enteroviruses

Picornaviruses are the most common human viruses and the identification of the picornaviruses is nowadays based on molecular techniques, for example, reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR). One aim of this thesis was to improve the identification of picornaviruses, especially rhino- and enteroviruses, with a real-time assay format and, also, to improve the differentiation of the viruses with genus-specific locked nucleic acid (LNA) probes. Another aim was to identify and study the causative agent of the enterovirus epidemics that appeared in Finland during seasons 2008-2010. In this thesis, the first version of picornavirus qRT-PCR with a melting curve analysis was used in a study of rhinovirus transmission within families with a rhinovirus positive index child where rhinovirus infection was monitored in all family members. In conclusion, rhinoviruses spread effectively within families causing mostly symptomatic infections in children and asymptomatic infections in adults. To improve the differentiation between rhino- and enterovirus the picornavirus qRT-PCR was modified with LNA-incorporated probes. The LNA probes were validated with picornavirus prototypes and different clinical specimen types. The LNA probe-based picornavirus qRT-PCR was able to differentiate all rhino- and enteroviruses correctly, which makes it suitable for diagnostic use. Moreover, in this thesis enterovirus outbreaks were studied with a well-observed method to create a strain-specific qRT-PCR from the typing region VP1 protein. In a hand-foot-and-mouth-disease (HFMD) outbreak in 2008, the causative agent was identified as CV-A6 and when the molecular evolution of the new HFMD CV-A6 strain was studied it was found that CV-A6 was the emerging agent for HFMD and onychomadesis. Furthermore, unusual E-30 meningitis epidemics that apeared during seasons 2009 and 2010 were studied with strain-specific qRT-PCR. The E-30 affected mostly adolescents and was probably spread in sports teams.

Aikaerotteisesti fluoresenssia mittaavan reaaliaikaisen PCR-laitteen kehitys

Kvantitatiivinen reaaliaikainen polymeraasiketjureaktio (engl. polymerase chain reaction, PCR) on osoittautunut käyttäjäystävällisimmäksi menetelmäksi nukleiinihapposekvenssien kvantitoimisessa. Tätä menetelmää voidaan herkistää pienempien DNA-pitoisuuksien havaitsemiseen käyttämällä hyväksi aikaerotteista fluorometriaa (engl. time-resolved fluorometry, TRF) ja luminoivia lantanidileimoja, joiden fluoresenssin pitkän eliniän ansiosta emission mittaus voidaan suorittaa vasta hetki virittävän valopulssin jälkeen, jolloin lyhytikäinen taustasäteily ehtii sammua. Tuloksena saadaan korkea signaali-taustasuhde. Tämän diplomityön tarkoituksena oli rakentaa TRF:än pystyvä reaaliaikainen PCR-laite, sillä tällaista laitetta ei ole markkinoilla tarjolla. Laite rakennettiin kehittämällä lämpökierrätin ja yhdistämällä se valmiiseen TRF:än kykenevään mittapäähän. Mittapään ja lämpökierrättimen hallitsemiseksi kehitettiin myös tietokoneohjelma. Valon tuottamiseksi ja mittaamiseksi haluttiin käyttää edullisia komponentteja, joten työssä käytettiin valmiin mittapään optiikkaa, jossa viritys tapahtuu hohtodiodilla (engl. light-emitting diode, LED) ja lantanidileiman emission mittaus fotodiodilla (engl. photodiode, PD) tai valomonistinputkella (engl. photomultiplier tube, PMT). Myös mittapään suorituskykyä tutkittiin. Työtä varten kehitettiin lämpökierrätin, joka koostui Peltier-elementillä lämmitettävästä PCR-putkitelineestä ja lämpökannesta. Mittalaitteen suorituskyvyn tutkimiseen käytettiin kelaattikomplementaatioon perustuvaa PCR-tuotteen havaitsemismenetelmää. Kelaattikomplementaatio perustuu kahteen erilliseen oligonukleotidimolekyyliin, joista toiseen on sidottu lantanidi-ioni ja toiseen valoa absorboiva ligandirakenne, jotka yhdessä muodostavat fluoresoivan kokonaisuuden. Kehitetyn lämpökierrättimen todettiin olevan tarpeeksi tarkka sekä tehokas ja sen lämmitys- ja jäähdytysnopeuden maksimeiksi saatiin 2,6 °C/sekunti. Detektorina käytetyn PD:n ei todettu olevan tarpeeksi herkkä emission havainnoimiseksi ja se korvattiin laitteessa PMT:llä. Käytetyllä PCR-määrityksellä kynnyssykleiksi (engl. threshold cycle, Ct) sekä kehitetylle että referenssilaitteelle saatiin 28,4 käyttämällä samaa 100 000 kopion DNA:n aloitusmäärää. Työssä osoitettiin, että on mahdollista kehittää edullisia komponentteja käyttävä, TRF:än pystyvä, reaaliaikainen PCR-laite, joka kykenee vastaavaan Ct-arvoon kuin vertailulaite. PD:n herkkyys ei kuitenkaan riittänyt. Tulokset olivat lupaavia, sillä LED- ja PD-teknologiat kehittyvät ja markkinoille on tullut myös muita komponentteja, joiden avulla on tulevaisuudessa mahdollista kehittää vielä herkempi laite.

Caractérisation de DKK1 comme antigène tumoral et manipulation des lymphocytes T CD8 : utilisation de la voie de Wnt en immunothérapie du cancer

L’immunothérapie tumorale à médiation cellulaire est un traitement qui utilise le système immunitaire des patients afin d’induire une réponse des lymphocytes T CD8+ (T CD8+) contre la tumeur. Cette réponse est produite suite à la reconnaissance des antigènes par les T CD8+. Ces cibles sont appelées antigènes tumoraux (TAA) et définies comme des protéines exprimées par les cellules cancéreuses mais absentes des tissus normaux. Par une approche bio-informatique, notre laboratoire a identifié Dickkopf-1 (DKK1), une protéine inhibitrice de la voie de Wnt, comme un TAA potentiel. Une immunothérapie à médiation cellulaire efficace requiert l’identification de TAA candidats pertinents. Le traitement de patients par immunothérapie pourrait également être améliorées par l’augmentation de la puissance d’action anti-tumorale ainsi que la persistante des T CD8+ spécifiques aux TAA. Ce projet de doctorat se divise en deux parties : 1- La caractérisation de l’expression de DKK1 dans les cancers communs et la détermination de son immunogénicité afin de valider sa candidature comme TAA. 2- La reprogrammation des T CD8+, de patients atteints d’un cancer commun, vers un phénotype moins différentié afin d’augmenter leur potentiel anti-tumoral et leur persistance. Dans le premier objectif, nous avons caractérisé l’expression de DKK1 dans le cancer du sein et dans d’autres cancers communs. Le profil d’expression de DKK1 a été étudié par RT-PCR et par ELISA dans plusieurs lignées cellulaires de cancer et dans les tissus normaux. L’expression de DKK1 a aussi été étudiée dans des échantillons cliniques provenant de cancers du sein, du poumon et du rein. Trente pourcents (30%) des tumeurs provenant d’un cancer du sein exprimaient DKK1. La moitié des tumeurs DKK1(+) était triple négative, donc pas de récepteurs d’œstrogène et de progestérone et était Her-2/neu(-) (ces patientes ont des possibilités de traitements très restreintes). De plus, 50% des échantillons cliniques de tumeurs du poumon et 30% des tumeurs de rein exprimaient DKK1. Les observations effectuées dans le cancer du poumon ont été, par la suite, corroborées par d'autres groupes qui ont montré une corrélation entre l'expression de DKK1 et un mauvais pronostic. Après avoir confirmée l’expression de DKK1 dans les cancers communs, justifiant ainsi sa candidature comme TAA, nous avons évalué l’immunogénicité de DKK1. Pour ce faire, nous avons effectué des stimulations in vitro de cellules mononucléées du sang périphérique (PBMC) de patient(e)s atteint(e)s d’un cancer du sein ou du poumon avec des peptides dérivés de DKK1 pouvant être présentés par les complexes majeurs d’histocompatibilité (CMH) HLA-A*0201. Des clones de T CD8+ reconnaissant un peptide de DKK1 ont été identifiés et isolés. Par essai multiplex et cytométrie de flux intracellulaire, la polyfonctionnalité d’un ces clones T CD8+ spécifiques à DKK1 a été étudiée et a révélée un profil effecteur, renforçant ainsi la candidature de DKK1 comme TAA. Dans l’ensemble, les résultats obtenus dans cette première partie de thèse suggèrent une possible utilisation de DKK1 en immunothérapie contre les cancers communs, attribuable à son expression dans ces cancers et la possibilité de faire proliférer des T CD8+ effecteurs spécifiques à DKK1 à partir de sang de patients. Dans la seconde partie de cette thèse, je décrirai la manipulation in vitro des T CD8+ de patients atteints d’un cancer commun, afin d’augmenter la force et la durée de leurs fonctions anti-tumorales. Il a été démontré que des lymphocytes moins différentiés sont capables d’une réponse immunologique plus efficace et durable. Nous avons basé ce projet sur l’utilisation d’un inhibiteur pharmacologique de la GSK-3, pour activer de la voie de Wnt chez les T CD8+ et ainsi leur conférer un phénotype moins différentié, partageant des caractéristiques de la cellule naïve et de la cellule mémoire. Des cultures de T CD8+, spécifiques à des antigènes viraux, en présence de l’inhibiteur ont permis d’augmenter la sécrétion d’interféron (IFN)- et leur activité cytotoxique. Ces résultats indiquent un effet de l’activation de la voie de Wnt sur la fonction des T CD8+. Ces observations sont rapportées pour la première fois chez les T CD8+ humains et suggèrent une nouvelle stratégie, applicables à l’immunothérapie du cancer, afin de prolonger la persistance des cellules ainsi que leur activité anti-tumorale. En conclusion, ces travaux de recherche ont mené à la réalisation d’une étape très importante dans la validation de la candidature de DKK1 comme TAA pour les cancers communs, soit la démonstration de son expression dans ces cancers et son absence dans les tissus normaux dérivés d’organes importants. Ces travaux ont également mené à la démonstration de l’immunogénicité de DKK1, par l’identification d’un peptide de DKK1 reconnu par les T CD8+. De plus, l’étude de la polyfonctionnalité des T CD8+ spécifiques à DKK1 a révélée un profil effecteur favorable pour l’obtention d’une réponse anti-tumorale efficace. Ces découvertes pourraient servir à l’élaboration d’une stratégie d’immunothérapie à médiation cellulaire pour les cancers communs. Pour sa part, l’étude phénotypique et fonctionnelle de la modulation de la voie de Wnt dans les T CD8+ a donné lieu à l’observation d’un phénotype encore jamais rapporté chez l’humain, conférant aux T CD8+ un aspect moins différentié avec des caractéristiques propre à un phénotype mémoire. Ces résultats sont pertinents dans l’amélioration de l’immunothérapie du cancer, passant par l’augmentation de la persistance des lymphocytes. En résumé, les résultats présentés dans cette thèse de doctorat fournissent des évidences indéniables quant à la validation de DKK1 comme TAA pour une immunothérapie à médiation cellulaire des cancers communs. Ces résultats fournissent également des preuves quant à la pertinence de la reprogrammation des T CD8+ par l’activation de la voie de la voie de Wnt, afin de générer des lymphocytes médiateurs plus efficaces pour ce type de thérapie.

Study of cox1 trans-splicing in Diplonema papillatum mitochondria

Diplonema papillatum est un organisme unicellulaire qui vit dans l’océan. Son génome mitochondrial possède une caractéristique spéciale: tous les gènes sont brisés en de multiples fragments qui s’appellent modules. Chaque module est codé par un chromosome différent. L’expression d’un gène exige des épissages-en-trans qui assemblent un ARN messager complet à partir de tous les modules du gène. Nous avons précédemment montré que le gène cox1 est encodé dans neuf modules avec six Us non encodés entre le module 4 et le module 5 de l’ARN messager mature [1]. Nous n’avons identifié aucune séquence consensus connue de site d’épissage près des modules. Nous spéculons qu’un ARN guide (gRNA) a dirigé l’épissage-en-trans du gène cox1 par un mécanisme qui est semblable à l’édition d’ARN par l’insertion/la suppression des Us chez les kinétoplastides, le groupe sœur des diplonémides. Nous avons trouvé que les six Us sont ajoutés au bout 3’ de l’ARN d’une façon semblable à ceux ajoutés par le TUTase lors de l’édition de l’insertion des Us chez les kinétoplastides. Nous avons construit des profils de gRNA de l’épissage-en-trans avec les expressions régulières basé sur notre connaissance des gRNAs dans l’édition d’ARN chez les kinétoplastides. Selon la complémentarité partielle entre le gRNA et les deux modules adjacents, nous avons généré des amorces pour RT-PCR visant à détecter des séquences qui sont assorties à un des profils de gRNA. Une expérience pilote in vitro n’a pas permis de reconstituer l’épissage-en-trans des modules 3, 4, et 5, suggérant que nous devons améliorer nos techniques.

Le peptide natriurétique auriculaire induit la différenciation cardiaque dans les cellules souches embryonnaires carcinomateuses de souris P19

Traditionnellement associée à la reproduction féminine, l'ocytocine (OT), une hormone peptidique synthétisée par les noyaux paraventriculaire et supraoptique de l'hypothalamus et sécrétée par l'hypophyse postérieure (neurohypophyse), a été récemment revue et a été démontrée avoir plusieurs nouveaux rôles dans le système cardio-vasculaire. En effet, notre laboratoire a montré que l’OT peut induire la différenciation des cellules souches embryonnaires (CSE) en cardiomyocytes (CM) fonctionnels. À l’aide du modèle cellulaire embryonnaire carcinomateux de souris P19, il a été démontré que ce processus survenait suite à la libération de la guanosine monophosphate cyclique (GMPc) dépendante du monoxyde d’azote. De même, il est connu que le peptide natriurétique auriculaire (ANP), un peptide produit, stocké et sécrété par les myocytes cardiaques, peut aussi induire la production du GMPc. De nombreuses études ont démontré que le cœur ayant subi un infarctus pouvait être régénéré à partir d’une population isolée de cellules souches et progénitrices transplantées. Une de ces populations de cellules, fréquemment isolées à partir d'organes provenant d'animaux aux stades de développement embryonnaire et adulte, appelée « Side Population » (SP), sont identifiées par cytométrie en flux (FACS) comme une population de cellules non marquées par le colorant fluorescent Hoechst 33342 (Ho). Les cellules SP expriment des protéines de transport spécifiques, de la famille ATP-binding cassette, qui ont pour rôle de transporter activement le colorant fluorescent Ho de leur cytoplasme. La sous-population de cellules SP isolée du cœur affiche un potentiel de différenciation cardiaque amélioré en réponse à un traitement avec l’OT. Récemment, l'hétérogénéité phénotypique et fonctionnelle des CSE a été mise en évidence, et cela a été corrélé avec la présence de sous-populations cellulaires ressemblant beaucoup aux cellules SP issues du cœur. Puisque l’ANP peut induire la production du GMPc et qu’il a été démontré que la différenciation cardiaque était médiée par la production du GMPc, alors nous émettons l'hypothèse selon laquelle l’ANP pourrait induire la différenciation cardiaque. Étant donné que les CSE sont composés d’un mélange de différents types cellulaires alors nous émettons aussi l’hypothèse selon laquelle l’utilisation d’une sous-population de CSE plus homogène renforcerait le potentiel de différenciation de l'ANP. Méthodes : Les SP ont été isolées des cellules P19 par FACS en utilisant la méthode d’exclusion du colorant fluorescent Ho. Puis, leur phénotype a été caractérisé par immunofluorescence (IF) pour les marqueurs de l’état indifférencié, d’auto-renouvellement et de pluripotence octamer-binding transcription factor 4 (OCT4) et stage-specific embryonic antigen-1 (SSEA1). Ensuite, la dose pharmacologique optimale d’ANP a été déterminée via des tests de cytotoxicité sur des cellules P19 (MTT assay). Pour induire la différenciation en cardiomyocytes, des cellules à l’état de sphéroïdes ont été formées à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » sous la stimulation de l’ANP pendant 5 jours. Puis, des cryosections ont été faites dans les sphéroïdes afin de mettre en évidence la présence de marqueurs de cellules cardiaques progénitrices tels que GATA4, Nkx2.5 et un marqueur mitochondrial spécifique Tom22. Ensuite, les cellules SP P19 ont été stimulées dans les sphéroïdes cellulaires par le traitement avec de l'ANP (10-7 M) ou de l’OT (10-7 M), de l’antagoniste spécifique du guanylate cyclase particulé (GCp) A71915 (10-6 M), ainsi que la combinaison des inducteurs OT+ANP, OT+A71915, ANP+A71915. Après la mise en culture, la différenciation en cardiomyocytes a été identifié par l’apparition de colonies de cellules battantes caractéristiques des cellules cardiaques, par la détermination du phénotype cellulaire par IF, et enfin par l’extraction d'ARN et de protéines qui ont été utilisés pour le dosage du GMPc par RIA, l’expression des ARNm par RT-PCR et l’expression des protéines par immunobuvardage de type western. Résultats : Les sphéroïdes obtenus à l’aide de la technique du « Hanging-Drop » ont montré une hausse modeste de l’expression des ARNm suivants : OTR, ANP et GATA4 comparativement aux cellules cultivées en monocouches. Les sphéroïdes induits par l’ANP ont présenté une augmentation significative des facteurs de transcription cardiaque GATA4 et Nkx2.5 ainsi qu’un plus grand nombre de mitochondries caractérisé par une plus grande présence de Tom22. De plus, L’ANP a induit l’apparition de colonies de cellules battantes du jour 7 (stade précoce) au jour 14 (stade mature) de façon presque similaire à l’OT. Cependant, la combinaison de l’ANP avec l’OT n’a pas induit de colonies de cellules battantes suggérant un effet opposé à celui de l’OT. Par IF, nous avons quantifié (nombre de cellules positives) et caractérisé, du jour 6 au jour 14 de différenciation, le phénotype cardiaque de nos cellules en utilisant les marqueurs suivants : Troponine T Cardiaque, ANP, Connexines 40 et 43, l’isoforme ventriculaire de la chaîne légère de myosine (MLC-2v), OTR. Les SP différenciées sous la stimulation de l’ANP ont montré une augmentation significative du GMPc intracellulaire comparé aux cellules non différenciées. À notre grande surprise, l’antagoniste A71915 a induit une plus grande apparition de colonies de cellules battantes comparativement à l’OT et l’ANP à un jour précoce de différenciation cardiaque et l’ajout de l’OT ou de l’ANP a potentialisé ses effets, augmentant encore plus la proportion de colonies de cellules battantes. De plus, la taille des colonies de cellules battantes était encore plus importante que sous la simple stimulation de l’OT ou de l’ANP. Les analyses radioimmunologiques dans les cellules SP P19 stimulés avec l’ANP, A71915 et la combinaison des deux pendant 15min, 30min et 60min a montré que l’ANP stimule significativement la production du GMPc, cependant A71915 n’abolit pas les effets de l’ANP et celui-ci au contraire stimule la production du GMPc via des effets agonistes partiels. Conclusion : Nos résultats démontrent d’une part que l’ANP induit la différenciation des cellules SP P19 en CM fonctionnels. D’autre part, il semblerait que la voie de signalisation NPRA-B/GCp/GMPc soit impliquée dans le mécanisme de différenciation cardiaque puisque l’abolition du GMPc médiée par le GCp potentialise la différenciation cardiaque et il semblerait que cette voie de signalisation soit additive de la voie de signalisation induite par l’OT, NO/GCs/GMPc, puisque l’ajout de l’OT à l’antagoniste A71915 stimule plus fortement la différenciation cardiaque que l’OT ou l’A71915 seuls. Cela suggère que l’effet thérapeutique des peptides natriurétiques observé dans la défaillance cardiaque ainsi que les propriétés vasodilatatrices de certains antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques inclus la stimulation de la différenciation des cellules souches en cardiomyocytes. Cela laisse donc à penser que les peptides natriurétiques ou les antagonistes des récepteurs peptidiques natriurétiques pourraient être une alternative très intéressante dans la thérapie cellulaire visant à induire la régénération cardiovasculaire.

Direct molecular and spectroscopic evidence for increased ammonia removal capacity of skeletal muscle in acute liver failure.

BACKGROUND/AIMS: It has been proposed that, in acute liver failure, skeletal muscle adapts to become the principle organ responsible for removal of blood-borne ammonia by increasing glutamine synthesis, a reaction that is catalyzed by the cytosolic ATP-dependent enzyme glutamine synthetase. To address this issue, glutamine synthetase expression and activities were measured in skeletal muscle of rats with acute liver failure resulting from hepatic devascularization. METHODS: Glutamine synthetase protein and gene expression were investigated using immunoblotting and semi-quantitative RT-PCR analysis. Glutamine synthetase activity and glutamine de novo synthesis were measured using, respectively, a standard enzymatic assay and [13C]-nuclear magnetic resonance spectroscopy. RESULTS: Glutamine synthetase protein (but not gene) expression and enzyme activities were significantly up-regulated leading to increased de novo synthesis of glutamine and increased skeletal muscle capacity for ammonia removal in acute liver failure. In contrast to skeletal muscle, expression and activities of glutamine synthetase in the brain were significantly decreased. CONCLUSIONS: These findings demonstrate that skeletal muscle adapts, through a rapid induction of glutamine synthetase, to increase its capacity for removal of blood-borne ammonia in acute liver failure. Maintenance of muscle mass together with the development of agents with the capacity to stimulate muscle glutamine synthetase could provide effective ammonia-lowering strategies in this disorder.