Potency and pharmacokinetics of broad spectrum and isoform-specific p110 gamma and delta inhibitors in cancers

Emerging data on cancer suggesting that target-based therapy is promising strategy in cancer treatment. PI3K-AKT pathway is extensively studied in many cancers; several inhibitors target this pathway in different levels. Recent finding on this pathway uncovered the therapeutic applications of PI3K-specific inhibitors; PI3K, AKT, and mTORC broad spectrum inhibitors. Noticeably, class I PI3K isoforms, p110 and p110 catalytic subunits have rational therapeutic application than other isoforms. Therefore, three classes of inhibitors: isoform-specific, dual-specific and broad spectrum were selected for molecular docking and dynamics. First, p110 structure was modelled; active site was analyzed. Then, molecular docking of each class of inhibitors were studied; the docked complexes were further used in 1.2ns molecular dynamics simulation to report the potency of each class of inhibitor. Remarkably, both the studies retained the similar kind of protein ligand interactions. GDC-0941, XL-147 (broad spectrum); TG100-115 (dual-specific); and AS-252424, PIK-294 (isoform-specific) were found to be potential inhibitors of p110 and p110, respectively. In addition to that pharmacokinetic properties are within recommended ranges. Finally, molecular phylogeny revealed that p110 and p110 are evolutionarily divergent; they probably need separate strategies for drug development.

Quercetin, a Natural Flavonoid Interacts with DNA, Arrests Cell Cycle and Causes Tumor Regression by Activating Mitochondrial Pathway of Apoptosis

Naturally occurring compounds are considered as attractive candidates for cancer treatment and prevention. Quercetin and ellagic acid are naturally occurring flavonoids abundantly seen in several fruits and vegetables. In the present study, we evaluate and compare antitumor efficacies of quercetin and ellagic acid in animal models and cancer cell lines in a comprehensive manner. We found that quercetin induced cytotoxicity in leukemic cells in a dose-dependent manner, while ellagic acid showed only limited toxicity. Besides leukemic cells, quercetin also induced cytotoxicity in breast cancer cells, however, its effect on normal cells was limited or none. Further, quercetin caused S phase arrest during cell cycle progression in tested cancer cells. Quercetin induced tumor regression in mice at a concentration 3-fold lower than ellagic acid. Importantly, administration of quercetin lead to -5 fold increase in the life span in tumor bearing mice compared to that of untreated controls. Further, we found that quercetin interacts with DNA directly, and could be one of the mechanisms for inducing apoptosis in both, cancer cell lines and tumor tissues by activating the intrinsic pathway. Thus, our data suggests that quercetin can be further explored for its potential to be used in cancer therapeutics and combination therapy.

Prognostic Role of Host Cyclooxygenase and Cytokine Genotypes in a Caucasian Cohort of Patients with Gastric Adenocarcinoma

11 p.

Development of a Cationic Mucic Acid Polymer-Based Nanoparticle siRNA Delivery System

Cancer chemotherapy has advanced from highly toxic drugs to more targeted treatments in the last 70 years. Chapter 1 opens with an introduction to targeted therapy for cancer. The benefits of using a nanoparticle to deliver therapeutics are discussed. We move on to siRNA in particular, and why it would be advantageous as a therapy. Specific to siRNA delivery are some challenges, such as nuclease degradation, quick clearance from circulation, needing to enter cells, and getting to the cytosol. We propose the development of a nanoparticle delivery system to tackle these challenges so that siRNA can be effective.

Chapter 2 of this thesis discusses the synthesis and analysis of a cationic mucic acid polymer (cMAP) which condenses siRNA to form a nanoparticle. Various methods to add polyethylene glycol (PEG) for stabilizing the nanoparticle in physiologic solutions, including using a boronic acid binding to diols on mucic acid, forming a copolymer of cMAP with PEG, and creating a triblock with mPEG on both ends of cMAP. The goal of these various pegylation strategies was to increase the circulation time of the siRNA nanoparticle in the bloodstream to allow more of the nanoparticle to reach tumor tissue by the enhanced permeation and retention effect. We found that the triblock mPEG-cMAP-PEGm polymer condensed siRNA to form very stable 30-40 nm particles that circulated for the longest time – almost 10% of the formulation remained in the bloodstream of mice 1 h after intravenous injection.

Chapter 3 explores the use of an antibody as a targeting agent for nanoparticles. Some antibodies of the IgG1 subtype are able to recruit natural killer cells that effect antibody dependent cellular cytotoxicity (ADCC) to kill the targeted cell to which the antibody is bound. There is evidence that the ADCC effect remains in antibody-drug conjugates, so we wanted to know whether the ADCC effect is preserved when the antibody is bound to a nanoparticle, which is a much larger and complex entity. We utilized antibodies against epidermal growth factor receptor with similar binding and pharmacokinetics, cetuximab and panitumumab, which differ in that cetuximab is an IgG1 and panitumumab is an IgG2 (which does not cause ADCC). Although a natural killer cell culture model showed that gold nanoparticles with a full antibody targeting agent can elicit target cell lysis, we found that this effect was not preserved in vivo. Whether this is due to the antibody not being accessible to immune cells or whether the natural killer cells are inactivated in a tumor xenograft remains unknown. It is possible that using a full antibody still has value if there are immune functions which are altered in a complex in vivo environment that are intact in an in vitro system, so the value of using a full antibody as a targeting agent versus using an antibody fragment or a protein such as transferrin is still open to further exploration.

In chapter 4, nanoparticle targeting and endosomal escape are further discussed with respect to the cMAP nanoparticle system. A diboronic acid entity, which gives an order of magnitude greater binding (than boronic acid) to cMAP due to the vicinal diols in mucic acid, was synthesized, attached to 5kD or 10kD PEG, and conjugated to either transferrin or cetuximab. A histidine was incorporated into the triblock polymer between cMAP and the PEG blocks to allow for siRNA endosomal escape. Nanoparticle size remained 30-40 nm with a slightly negative ca. -3 mV zeta potential with the triblock polymer containing histidine and when targeting agents were added. Greater mRNA knockdown was seen with the endosomal escape mechanism than without. The nanoparticle formulations were able to knock down the targeted mRNA in vitro. Mixed effects suggesting function were seen in vivo.

Chapter 5 summarizes the project and provides an outlook on siRNA delivery as well as targeted combination therapies for the future of personalized medicine in cancer treatment.

Diagnóstico de um grupo de familiares em risco para o câncer de mama: contribuição para a assistência de enfermagem

Devido a sua alta incidência, mortalidade e custos elevados, o câncer de mama feminino é considerado um problema de saúde pública no Brasil. Sua etiologia envolve uma interação de diversos fatores denominados de risco os quais podem ser ambientais e genéticos. A história familiar positiva para câncer de mama é um importante fator de risco para o desenvolvimento dessa patologia. Conhecer esses fatores e as medidas de proteção permite que mulheres com risco elevado possam criar estratégias pessoais que venham minimizar os danos causados pela doença. Diante do exposto, o presente estudo tem como objetivos avaliar o nível de conhecimento de mulheres acerca do risco de desenvolverem câncer de mama em decorrência do vínculo familiar com a população portadora desta neoplasia matriculada no Hospital do Câncer III, unidade do Instituto Nacional de Câncer (INCA) especializada no tratamento e controle do câncer de mama, localizada no município do Rio de Janeiro, Brasil; descrever as características sociodemográficas das mulheres familiares de pacientes portadoras de câncer de mama e descrever a história reprodutiva e hormonal, bem como seus hábitos de cuidado com a saúde. Metodologia: trata-se de um estudo exploratório sob a perspectiva quantitativa, transversal e descritiva com 52 mulheres que acompanhavam suas familiares internadas em unidade clínica e cirúrgica do Hospital do Câncer III. A coleta de dados ocorreu no período entre julho e agosto de 2011. A técnica de amostragem adotada foi a não probabilística, intencional Para o cálculo amostral aplicou-se a fórmula de população infinita. Foram selecionadas as seguintes variáveis para compor o estudo: aspectos sociodemográficos, aspectos da vida reprodutiva e hormonal, aspectos de cuidados com a saúde e aspectos de esclarecimento relacionados à patologia/doença. Realizou-se entrevista estruturada com utilização de um formulário composto por 63 questões. A descrição das variáveis foi feita através de frequência simples e porcentagem. Resultados: 61,5% eram filhas, 34,6% eram irmãs e 3,8% eram mães, 40,4% moram no município do Rio de Janeiro, 86,4% encontram-se na faixa etária entre 29 e acima de 51 anos de idade, 32% são pardas, 46,1% apresentavam 2 grau completo, 46,2% são do lar, 15,4% tiveram menarca precoce, 7,7 % tiveram na menopausa tardia, 7,7% fizeram Terapia de Reposição Hormonal, 38,5% nunca engravidaram, 3,8% engravidaram após 30 anos, 3,8% não amamentaram, 42,4% usam anticoncepcional hormonal por mais de 5 anos e 40,4% nunca fizeram descanso ou faz por tempo inferior a 6 meses, 7,7% e 7,6% nunca fizeram e apresenta mais de 24 meses que fizeram exame ginecológico. Quanto ao grau de esclarecimento 34% concordaram com as afirmativas sobre fatores de risco, 65% concordaram com medidas preventivas e os profissionais de saúde foram os que mais transmitiram informação sobre o câncer de mama. Conclusão: ser familiar de primeiro grau associado à falta de esclarecimento sobre a doença torna essas mulheres mais vulneráveis em relação à população geral feminina. Torna-se oportuno para a enfermagem estratégias educativas que visem à promoção da saúde e que contribuam para a modificação do panorama da doença, em razão da detecção mais precoce.

Avaliação de alterações morfológicas da pele após lesão radioinduzida em ratos Wistar

A radioterapia é uma das modalidades terapêuticas mais utilizadas no tratamento do câncer, visando à destruição das células neoplásicas, a partir da utilização de radiação ionizante. Um dos fatores limitantes da radioterapia é o dano em tecidos sadios vizinhos ao tumor. A irradiação da pele, acidental ou para fins terapêuticos, pode desencadear uma série de lesões culminando na fibrose, o que implica na alteração funcional deste órgão. A avaliação dos efeitos morfológicos associados à irradiação da pele torna-se fundamental para estabelecer estratégias de irradiação mais eficazes e diminuição da morbidade; e em caso de acidentes, adequado manuseio da vítima. O objetivo deste estudo foi avaliar as alterações dérmicas radioinduzidas, utilizando um modelo em ratos. Ratos Wistar, machos, com três meses de idade, tiveram sua pele irradiada, em um campo de 3cm2, com doses únicas de 10, 40 e 60 Gy de elétrons com energia nominal de 4MeV. Após a irradiação, os animais permaneceram sob avaliação constante, sendo as lesões registradas fotograficamente. Os animais foram divididos em grupos e eutanasiados: no dia da irradiação, 5, 10, 15, 25 e 100 dias após a irradiação. Parte da pele foi fixada em formaldeído, incluída em parafina e submetida à microtomia. Os cortes foram corados com hematoxilina-eosina, picrosirius red e imunomarcados com anticorpo anti-TGF-beta1. Outra parte do tecido foi fixada em glutaraldeido e processada para microscopia eletrônica de varredura. Foi observado macroscopicamente o surgimento de lesões cutâneas semelhantes a queimaduras em toda área irradiada. Ao microscópio óptico foi verificado o inicio de desenvolvimento de lesão 5 dias após irradiação. Decorridos 10 dias da irradiação observou-se indícios de cicatrização epidérmica abaixo da crosta formada pela lesão. Aos 15 dias após a irradiação o tecido abaixo da lesão apresentava epiderme reconstruída e características de cicatrização tecidual. Foi visualizado também um infiltrado de polimorfonucleares significativo. Após 25 dias nas doses mais elevadas as lesões persistiam, o que não ocorreu na menor dose, na qual a área irradiada dos animais já se encontrava completamente cicatrizada. Após 100 dias da irradiação na dose de 40 Gy ocorreu a cicatrização da ferida. Na dose de 60 Gy em alguns animais a lesão persistia. Nos animais em que ocorreu a cicatrização houve uma hipertrofia da epiderme (acantose). Foi visualizado um tecido com aspecto morfológico totalmente descaracterizado, e necrosado. Os resultados encontrados na analise através de microscopia eletrônica de varredura corroboram os dados encontrados na microscopia de luz, onde observou-se a descaracterização das fibras de colágeno nas doses mais elevadas. Os resultados indicam que as doses utilizadas induziram um processo inflamatório importante na pele, ativando o sistema imunológico. Este fato promoveu um aumento na expressão do TGFbeta1, um dos responsáveis pelo aumento da produção da matriz extracelular por vários tipos celulares, principalmente por fibroblastos em tecidos lesionados. Alem do aumento de expressão da MEC, o TGFbeta1 também promove a inibição dos processos de degradação da mesma. A intensa expressão desta citocina na pele irradiada pode desencadear o processo de fibrose e, conseqüentemente, afetar a homeostase deste órgão devido ao acúmulo da MEC.

Metas de socialização e práticas educativas de mães de crianças com câncer: um estudo comparativo com mães de crianças sem diagnóstico de doença

Sistemas parentais são construídos através das interações no cotidiano dos pais com seus filhos e com base nos padrões culturais vigentes, dentro de um perfil socioeconômico e da história de vida dos indivíduos. Importantes componentes dos sistemas parentais são as metas de socialização e as práticas educativas. As metas de socialização se referem a como os pais desejam que seus filhos sejam no futuro, àquilo que eles esperam que sua criação ajude a promover em seus filhos. Já as práticas educativas são as práticas de comunicar à criança a forma correta com que se espera que ela se comporte. A revisão bibliográfica evidencia que as metas de socialização e práticas educativas são afetadas pelo ambiente cultural dos cuidadores e por variáveis socioeconômicas, mas não há estudos a respeito de possíveis impactos causados por situações de vida particularmente difíceis. A presente dissertação se propôs a examinar as metas de socialização e práticas educativas de mães cujos filhos estão em tratamento oncológico, contrastando-as com as de mães de crianças saudáveis. Nesse sentido, o objetivo estabelecido foi o de investigar se havia particularidades nas metas de socialização e formas de cuidado de mães com filhos que tenham câncer devido à situação específica vivida de um tratamento oncológico. Hipotetizou-se que a vivência da experiência do câncer e a inserção em uma instituição de tratamento, no caso, o Instituto Nacional do Câncer (INCA), teriam impacto no sistema de cuidados e metas parentais. Participaram deste estudo 20 mães de crianças de três a cinco anos que estavam em tratamento oncológico no INCA e 20 mães de crianças na mesma faixa etária sem problemas de saúde diagnosticados. Todas assinaram o Termo de Consentimento Livre e Esclarecido. Foram aplicados os formulários "Dados de identificação" e "Dados sociodemográficos", e o Questionário de Metas de Socialização. Foi também realizada com as mães uma entrevista semiestruturada, com questões abertas que buscaram investigar práticas educativas. A análise de dados contemplou uma parte de análises quantitativas em que os dados foram tratados descritivamente (médias, percentuais etc.) e empregados testes não-paramétricos para comparação entre os grupos de mães. Análises qualitativas, voltadas para as respostas ao questionário de metas de socialização e à entrevista sobre práticas de cuidado educativas foram realizadas através do método de análise de conteúdo temático-categorial. Encontrou-se que as metas de socialização das mães de crianças em tratamento oncológico apresentaram diferenças em relação às das mães de crianças sem diagnóstico de doença, refletindo uma tendência mais individualista. Também foram encontradas diferenças entre os dois grupos nas ações para atingir as metas, sendo visto um uso menor da estratégia educar e orientar por parte do grupo das mães de crianças em tratamento no INCA, refletindo uma tendência mais pragmática. Quanto às práticas educativas não foram encontradas diferenças significativas entre os dois grupos. Espera-se que esse estudo traga contribuições para a formulação de programas de intervenção, para pais e cuidadores, através da melhor compreensão das metas e práticas maternas utilizadas nesta situação particular e de grande dificuldade para as crianças e suas famílias

Avaliação da ação antitumoral in vitro da pterocarpanoquinona LQB 118 e estudo de alguns mecanismos de ação

Tem sido descrito que o acúmulo de mutações em proto-oncogenes e genes supressores de tumor contribui para o direcionamento da célula à carcinogênese. Na maioria dos casos de câncer, as células apresentam proliferação descontrolada devido a alterações na expressão e/ou mutações de ciclinas, quinases dependentes de ciclinas e/ou inibidores do ciclo celular. Os tumores sólidos figuram entre o tipo de câncer mais incidente no mundo, sendo a quimioterapia e/ou hormônio-terapia, radioterapia e cirurgia os tratamentos mais indicados para estes tipos de tumores. Entretanto, o tratamento quimioterápico apresenta diversos efeitos colaterais e muitas vezes é ineficaz. Portanto, a busca por novas moléculas capazes de conter a proliferação destas células e com baixa toxicidade para o organismo se faz necessário. Este trabalho teve por objetivo avaliar a ação antitumoral in vitro de um novo composto sintético, a pterocarpanoquinona LQB118, sobre algumas linhagens tumorais humanas de alta prevalência e estudar alguns dos seus mecanismos de ação. As linhagens tumorais estudadas neste trabalho foram os adenocarcinomas de mama (MCF7) e próstata (PC-3), e carcinoma de pulmão (A549). A citotoxicidade foi avaliada pelo ensaio do MTT e a proliferação celular pela contagem de células vivas (exclusão do corante azul de tripan) e análise do ciclo celular (citometria de fluxo). A expressão gênica foi avaliada por RT-PCR e a apoptose foi avaliada por condensação da cromatina (microscopia de fluorescência-DAPI), fragmentação de DNA (eletroforese) e marcação com anexina V (citometria de fluxo). Das linhagens tumorais testadas, a de próstata (PC3) foi a que se mostrou mais sensível ao LQB 118, e em função deste resultado, os demais experimentos foram realizados com esta linhagem tumoral. O efeito citotóxico do LQB 118 se mostrou tempo e concentração dependente. Esta substância inibiu a proliferação celular e prejudicou a progressão do ciclo celular, acumulando células nas fases S e G2/M. Buscando esclarecer os mecanismos desta ação antitumoral, demonstrou-se que o LQB 118 inibe a expressão do mRNA do fator de transcrição c-Myc e das ciclinas D1 e B1, e induz a apoptose de tais células tumorais. Em suma, o LQB 118 é capaz de inibir a proliferação das células tumorais de próstata, alterando a expressão do mRNA de alguns genes reguladores do ciclo celular, resultando em interrupção do ciclo celular e indução de apoptose, indicando este composto como um potencial candidato a futuro medicamento no tratamento do câncer de próstata.

Effect of size, composition, and morphology on magnetic performance: First-order reversal curves evaluation of iron oxide nanoparticles

© 2014 AIP Publishing LLC. Superparamagnetic nanoparticles are employed in a broad range of applications that demand detailed magnetic characterization for superior performance, e.g., in drug delivery or cancer treatment. Magnetic hysteresis measurements provide information on saturation magnetization and coercive force for bulk material but can be equivocal for particles having a broad size distribution. Here, first-order reversal curves (FORCs) are used to evaluate the effective magnetic particle size and interaction between equally sized magnetic iron oxide (Fe2O3) nanoparticles with three different morphologies: (i) pure Fe2O3, (ii) Janus-like, and (iii) core/shell Fe2O3/SiO2synthesized using flame technology. By characterizing the distribution in coercive force and interaction field from the FORC diagrams, we find that the presence of SiO2in the core/shell structures significantly reduces the average coercive force in comparison to the Janus-like Fe2O3/SiO2and pure Fe2O3particles. This is attributed to the reduction in the dipolar interaction between particles, which in turn reduces the effective magnetic particle size. Hence, FORC analysis allows for a finer distinction between equally sized Fe2O3particles with similar magnetic hysteresis curves that can significantly influence the final nanoparticle performance.

Suplementação com Vitamina D e seus derivados na prevenção e tratamento do cancro da próstata

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Ciências Farmacêuticas

Manifestações orais em crianças em tratamento oncológico

Projeto de Pós-Graduação/Dissertação apresentado à Universidade Fernando Pessoa como parte dos requisitos para obtenção do grau de Mestre em Medicina Dentária

IDENTIFYING AND MONITORING THE ROLES OF CAVITATION IN HEATING FROM HIGH-INTENSITY FOCUSED ULTRASOUND

For high-intensity focused ultrasound (HIFU) to continue to gain acceptance for cancer treatment it is necessary to understand how the applied ultrasound interacts with gas trapped in the tissue. The presence of bubbles in the target location have been thought to be responsible for shielding the incoming pressure and increasing local heat deposition due to the bubble dynamics. We lack adequate tools for monitoring the cavitation process, due to both limited visualization methods and understanding of the underlying physics. The goal of this project was to elucidate the role of inertial cavitation in HIFU exposures in the hope of applying noise diagnostics to monitor cavitation activity and control HIFU-induced cavitation in a beneficial manner. A number of approaches were taken to understand the relationship between inertial cavitation signals, bubble heating, and bubble shielding in agar-graphite tissue phantoms. Passive cavitation detection (PCD) techniques were employed to detect inertial bubble collapses while the temperature was monitored with an embedded thermocouple. Results indicate that the broadband noise amplitude is correlated to bubble-enhanced heating. Monitoring inertial cavitation at multiple positions throughout the focal region demonstrated that bubble activity increased prefocally as it diminished near the focus. Lowering the HIFU duty cycle had the effect of maintaining a more or less constant cavitation signal, suggesting the shielding effect diminished when the bubbles had a chance to dissolve during the HIFU off-time. Modeling the effect of increasing the ambient temperature showed that bubbles do not collapse as violently at higher temperatures due to increased vapor pressure inside the bubble. Our conclusion is that inertial cavitation heating is less effective at higher temperatures and bubble shielding is involved in shifting energy deposition at the focus. The use of a diagnostic ultrasound imaging system as a PCD array was explored. Filtering out the scattered harmonics from the received RF signals resulted in a spatially- resolved inertial cavitation signal, while the amplitude of the harmonics showed a correlation with temperatures approaching the onset of boiling. The result is a new tool for detecting a broader spectrum of bubble activity and thus enhancing HIFU treatment visualization and feedback.

HIF-1alpha role in oxygen-dependent radio- and chemosensitivity

Poor oxygenation (hypoxia) is a common characteristic of human solid tumours, and is associated with cell survival, metastasis and resistance to radio- and chemotherapies. Hypoxia-induced stabilisation of hypoxia-inducible factor-1α (HIF-1α) leads to changes in expression of various genes associated with growth, vascularisation and metabolism. However whether HIF-1α plays a causal role in promoting hypoxic resistance to antitumour therapies remains unclear. In this study we used pharmacological and genetic methods to investigate the HIF-1α contribution to radio- and chemoresistance in four cancer cell lines derived from cervical, breast, prostate and melanoma human tumours. Under normoxia or hypoxia (<0.2% or 0.5% oxygen) the cells were exposed to either a standard irradiation dose (6.2 Gy) or chemotherapeutic drug (cisplatin), and subsequent cell proliferation (after 7 days) was measured in terms of resazurin reduction. Oxygen-dependent radio- and chemosensitivity was evident in all wild type whereas it was reduced or abolished in HIF-1α (siRNA) knockdown cells. The effects of HIF-1α-modulating drugs (EDHB, CoCl2, deferoxamine to stabilise and R59949 to destabilise it) reflected both HIF-1α-dependent and independent mechanisms. Collectively the data show that HIF-1α played a causal role in our in vitro model of hypoxia-induced radioresistance whereas its contribution to oxygendependent sensitivity to cisplatin was less clear-cut. Although this behavior is likely to be conditioned by further biological and physical factors operating in vivo, it is consistent with the hypothesis that interventions directed at HIF-1α may improve the clinical effectiveness of tumour treatments.

The quantity and quality of worldwide new drug introductions, 1982-2003.

We examined trends in the introduction of new chemical entities (NCEs) worldwide from 1982 through 2003. Although annual introductions of NCEs decreased over time, introductions of high-quality NCEs (that is, global and first-in-class NCEs) increased moderately. Both biotech and orphan products enjoyed tremendous growth, especially for cancer treatment. Country-level analyses for 1993-2003 indicate that U.S. firms overtook their European counterparts in innovative performance or the introduction of first-in-class, biotech, and orphan products. The United States also became the leading market for first launch.

Evaluation of Altered Kras Codon Bias and NOS Inhibition During Lung Tumorigenesis

The small GTPases HRAS, NRAS and KRAS are mutated in approximately one-third of all human cancers, rendering the proteins constitutively active and oncogenic. Lung cancer is the leading cause of cancer deaths worldwide, and more than 20% of human lung cancers harbor mutations in RAS, with 98% of those occurring in the KRAS isoform. While there have been many advances in the understanding of KRAS–driven lung tumorigenesis, it remains a therapeutic challenge. To further this understanding and assess novel approaches for treatment, I have investigated two aspects of Kras–driven tumorigenesis in the lung:

(I) Despite nearly identical protein sequences, the three RAS proto-oncogenes exhibit divergent codon usage. Of the three isoforms, KRAS contains the most rare codons resulting in lower levels of KRAS protein expression relative to HRAS and NRAS. To determine the consequences of rare codon bias during de novo tumorigenesis, we created a knock-in Krasex3op mouse in which synonymous mutations in exon 3 converted codons from rare to common. These mice had reduced tumor burden and fewer oncogenic mutations in the Krasex3op allele following carcinogen exposure. The reduction in tumorigenesis appeared to be a product of rare codons affecting both the oncogenic and non–oncogenic alleles. Converting rare codons to common codons yielded a more potent oncogenic allele that promoted growth arrest and enhanced tumor suppression by the non-oncogenic allele. Thus, rare codons play an integral role in Kras tumorigenesis.

(II) Lung cancer patients exhale higher levels of NO and iNOS-/- mice are resistant to chemically induced lung tumorigenesis. I hypothesize that NO promotes Kras–driven lung adenocarcinoma, and NOS inhibition may decrease Kras–driven lung tumorigenesis. To test this hypothesis, I assessed efficacy of the NOS inhibitor L–NAME in a genetically engineered mouse model of Kras-driven lung adenocarcinoma. Adenoviral Cre recombinase was delivered into the lungs intranasally, resulting in expression of oncogenic KrasG12D and dominant-negative Trp53R172H in lung epithelial cells. L–NAME treatment was provided in the water and continued until survival endpoints. In this model, L–NAME treatment decreased tumor growth and prolonged survival. These data establish a potential clinical role for NOS inhibition in lung cancer treatment.