Profilo genomico e di espressione dell'Osteosarcoma. Identificazione dei geni con alto grado di correlazione tra numero di copie ed espressione

To identify the regions of recurrent copy number abnormality in osteosarcoma and their effect on gene expression, we performed an integrated genome-wide high-resolution array CGH (aCGH) and gene expression profiling analysis on 40 human OS tissues and 12 OS cell lines. This analysis identified several recurrent chromosome regions that contain genes that show a gene dosage effect on gene expression. A further search, performed on those genes that were over-expressed and localized in the frequently amplified chromosomal regions, greatly reduced the number of candidate genes while their characterization using gene ontology (GO) analysis suggests the importance of the deregulation of the G1-to-S phase in the development of the disease. We also identified frequent deletions on 3q in the vicinity of LSAMP and performed a fine mapping analysis of the breakpoints. We precisely mapped the breakpoints in several instances and demonstrated that the majority do not involve the LSAMP gene itself, and that they appear to form by a process of non-homologous end joining. In addition, aCGH analysis revealed frequent gains of IGF1R that were highly correlated with its protein level. Blockade of IGF1R in OS cell lines with high copy number gain led to growth inhibition suggesting that IGF1R may be a viable drug target in OS, particularly in patients with copy number driven overexpression of this receptor.

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.

Analisi preclinica di nuove strategie terapeutiche basate sull'inibizione di protein-chinasi nell'osteosarcoma.

Scopo: L’obiettivo del presente programma di studio è stato quello di identificare e validare nuovi possibili bersagli terapeutici per l’osteosarcoma (OS) partendo dall’analisi del chinoma umano. Risultati: L’analisi del profilo di espressione genica ottenuta su 21 campioni clinici di OS ad alto grado di malignità ha permesso di selezionare le seguenti chinasi di possibile rilevanza biologica per l’OS: AURK-A, AURK-B, CDK2, PIK3CA, PLK-1. Le chinasi selezionate sono state validate tramite RNA interference. Successivamente è stata valutata l’efficacia dei relativi inibitori specifici: VX-680 e ZM-447439 inibitori delle Aurora-chinasi, Roscovitina di CDK2 e NMS1 di PLK-1, già inclusi in studi clinici. In termini d’inibizione della crescita cellulare le linee sono risultate maggiomente sensibili ai farmaci VX-680 e NMS1. E’ stata osservata una minor sensibilità ai farmaci VX-680, ZM447439 e NMS1 nelle linee doxorubicina(DX)-resistenti (caratterizzate da elevati livelli di espressione di ABCB1), indicando questi farmaci come potenziali substrati di ABCB1. La Roscovitina, nonostante i valori di IC50 elevati, non sembrerebbe substrato di ABCB1. La validazione preclinica di VX-680 e ZM447439 è stata completata. La forte inibizione della crescita è causata da endoreduplicazione per mancata citodieresi con conseguente formazione di una popolazione iperploide e apoptosi. Inoltre, VX-680 inibisce la motilità e la capacità di formare colonie. Esperimenti di associazione farmacologica mostrano che VX-680 interagisce positivamente con tutti i chemioterapici convenzionali impiegati nel trattamento dell’OS. NMS-1 produce interazioni positive con la DX in linee cellulari DX-resistenti, probabilmente grazie all’effetto revertante esercitato su ABCB1. La Roscovitina produce interazioni positive con CDDP e DX nelle varianti resistenti, effetto probbilmente dovuto al ruolo di CDK2 nei meccanismi di riparo del DNA. Conclusioni: L’analisi in vitro dell’attività degli inibitori ha permesso di identificare VX-680 come nuovo farmaco di potenziale interesse clinico, soprattutto in virtù delle sue interazioni sinergiche con i chemioterapici di uso convenzionale nel trattamento dell’osteosarcoma.

Valutazione del coinvolgimento dell'oncogene c-myc e dei trasportatori abc nella farmacoresistenza dell'osteosarcoma ad alto grado

L’insorgenza di fenomeni coinvolti nello sviluppo della farmacoresistenza costituisce al momento la principale causa di mancata risposta al trattamento chemioterapico nell’osteosarcoma. Questo è in parte dovuto ad una sovraespressione di diversi trasportatori ABC nelle cellule tumorali che causano un aumento dell’efflusso extracellulare del chemioterapico e pertanto una ridotta risposta al trattamento farmacologico. L'oncogene C-MYC è coinvolto nella resistenza al metothrexate, alla doxorubicina e al cisplatino ed è un fattore prognostico avverso, se sovraespresso al momento della diagnosi, in pazienti affetti da osteosarcoma. C-MYC è in grado di regolare l'espressione di diversi trasportatori ABC, probabilmente coinvolti nella resistenza ai farmaci nell’osteosarcoma, e questo potrebbe spiegare l’impatto prognostico avverso dell’oncogene in questo tumore. L’espressione genica di C-MYC e di 16 trasportatori ABC, regolati da C-MYC e / o responsabili dell'efflusso di diversi chemioterapici, è stata valutata su due diverse casistiche cliniche e su un pannello di linee cellulari di osteosarcoma umano mediante real-time PCR. L'espressione della proteina è stata valutata per i 9 trasportatori ABC risultati più rilevanti.Infine l'efficacia in vitro di un inibitore, specifico per ABCB1 e ABCC1, è stata valutata su linee cellulari di osteosarcoma. ABCB1 e ABCC1 sono i trasportatori più espressi nelle linee cellulari di osteosarcoma. ABCB1 è sovraespresso al momento della diagnosi in circa il 40-45% dei pazienti affetti da osteosarcoma e si conferma essere un fattore prognostico avverso se sovraespresso al momento della diagnosi. Pertanto ABCB1 diventa il bersaglio di elezione per lo sviluppo di strategie terapeutiche alternative, nel trattamento dell’osteosarcoma, atte al superamento della farmacoresistenza. L’inibizione dell'attività di tale trasportatore causa un aumento della sensibilità al trattamento chemioterapico nelle linee cellulari di osteosarcoma farmacoresistenti, indicando questo approccio come una possibile strategia per superare il problema della mancata risposta al trattamento farmacologico nei pazienti con osteosarcoma che sovraesprimono ABCB1.

Phenotypic characterization of the epithelial and myoepithelial components in canine and feline mammary tumours

In veterinary medicine, the ability to classify mammary tumours based on the molecular profile and also determine whether the immunophenotype of the regional lymph node and/or systemic metastases is equal to that of the primary tumor may be predictive on the estimation of the effectiveness of various cancer treatments that can be scheduled. Therefore, aims, developed as projects, of the past three years have been (1) to define the molecular phenotype of feline mammary carcinomas and their lymph node metastases according to a previous modified algorithm and to demonstrate the concordance or discordance of the molecular profile between the primary tumour and lymph node metastasis, (2) to analyze, in female dogs, the relationship between the primary mammary tumor and its lymph node metastasis based on immunohistochemical molecular characterization in order to develop the most specific prognostic-predictive models and targeted therapeutic options, and (3) to evaluate the molecular trend of cancer from its primary location to systemic metastases in three cats and two dogs with mammary tumors. The studies on mammary tumours, particularly in dogs, have drawn gradually increasing attention not exclusively to the epithelial component, but also to the myoepithelial cells. The lack of complete information on a valid panel of markers for the identification of these cells in the normal and neoplastic mammary gland and lack of investigation of immunohistochemical changes from an epithelial to a mesenchymal phenotype, was the aim of a parallel research. While investigating mammary tumours, it was noticed that only few studies had focused on the expression of CD117. Therefore, it was decided to further deepen the knowledge in order to characterize the immunohistochemical staining of CD117 in normal and neoplastic mammary tissue of the dog, and to correlate CD117 immunohistochemical results with mammary histotype, histological stage (invasiveness), Ki67 index and patient survival time.

Identificazione dei meccanismi molecolari responsabili del ruolo oncosoppressivo della molecola CD99 nell'osteosarcoma

CD99, glicoproteina di membrana codificata dal gene MIC2, è coinvolta in numerosi processi cellulari, inclusi adesione, migrazione, apoptosi, differenziamento e regolazione del trafficking intracellulare di proteine, in condizioni fisiologiche e patologiche. Nell’osteosarcoma risulta scarsamente espressa ed ha ruolo oncosoppressivo. L’isoforma completa (CD99wt) e l’isoforma tronca (CD99sh), deleta di una porzione del dominio intracellulare, influenzano in modo opposto la malignità tumorale. In questo studio, comparando cellule di osteosarcoma caratterizzate da differenti capacità metastatiche e diversa espressione di CD99, abbiamo valutato la modulazione dei contatti cellula-cellula, la riorganizzazione del citoscheletro di actina e la modulazione delle vie di segnalazione a valle del CD99, al fine di identificare i meccanismi molecolari regolati da questa molecola e responsabili del comportamento migratorio e invasivo delle cellule di osteosarcoma. L'espressione forzata di CD99wt induce il reclutamento di N-caderina e β-catenina a livello delle giunzioni aderenti ed inibisce l'espressione di molecole cruciali nel processo di rimodellamento del citoscheletro di actina, come ACTR2, ARPC1A, Rho-associated, coiled–coil-containing protein kinase 2 (ROCK2), nonché di ezrina, membro della famiglia ezrin/radixin/moesin e chiaramente associata con la progressione tumorale e la metastatizzazione dell’OS. Gli studi funzionali identificano ROCK2 come mediatore fondamentale nella regolazione della migrazione e della diffusione metastatica dell’osteosarcoma. Mantenendo cSRC in una conformazione inattiva, CD99wt inibisce la segnalazione mediata da ROCK2 inducendo una diminuzione dell’ezrina a livello della membrana accompagnata dalla traslocazione in membrana di N-caderina e β-catenina, principali ponti molecolari per il citoscheletro di actina. La ri-espressione di CD99wt, generalmente presente negli osteoblasti, ma perso nelle cellule di osteosarcoma, attraverso l'inibizione dell'attività di cSrc e ROCK2, aumenta la forza di contatto e riattiva i segnali anti-migratori ostacolando l’azione pro-migratoria, altrimenti dominante, dell’ezrina nell’osteosarcoma. Abbiamo infine valutato la funzione di ROCK2 nel sarcoma di Ewing: nonostante il ruolo oncogenico esercitato da CD99, ROCK2 guida la migrazione cellulare anche in questa neoplasia.

Polyunsaturated fatty acid-enriched diets used for the treatment of canine chronic enteropathies decrease the abundance of selected genes of cholesterol homeostasis

Lipids are important for cell function and survival, but abnormal concentrations may lead to various diseases. Cholesterol homeostasis is greatly dependent on the active transport by membrane proteins, whose activities coordinate lipid status with cellular function. Intestinal Niemann-Pick C1-Like 1 protein (NPC1L1) and scavenger receptor B1 (SR-B1) participate in the uptake of extracellular cholesterol, whereas ATP binding cassette A1 (ABCA1) mediates the efflux of excessive intracellular cholesterol. Caveolin-1 binds cholesterol and fatty acids (FA) and participates in cholesterol trafficking. Sterol response element binding protein-2 (SREBP-2) is a sensor that regulates intracellular cholesterol synthesis. Given that cholesterol is a constituent of chylomicrons, whose synthesis is enhanced with an increased FA supply, we tested the hypothesis that feeding polyunsaturated FA (PUFA)-enriched diets in treatment of canine chronic enteropathies alters the mRNA expression of genes involved in cholesterol homeostasis. Using quantitative reverse transcriptase polymerase chain reaction (RT-PCR), we compared the mRNA abundance of NPC1L1, SR-B1, ABCA1, caveolin-1, and SREBP-2 in duodenal mucosal biopsies of dogs with food-responsive diarrhea (FRD; n=14) and inflammatory bowel disease (IBD; n=7) before and after treatment with cholesterol-free PUFA-enriched diets and in healthy controls (n=14). The abundance of caveolin-1, ABCA1, and SREBP-2 were altered by PUFA-enriched diets (P<0.05), whereas that of NPC1L1 and SR-B1 mRNA remained unchanged. The gene expression of caveolin-1, ABCA1, and SREBP-2 was down-regulated (P<0.05) by PUFA-enriched diets in IBD dogs only. Our results suggest that feeding PUFA-enriched diets may alter cholesterol homeostasis in duodenal mucosal cells of dogs suffering from IBD.

Long-term effectiveness of canine-to-canine bonded flexible spiral wire lingual retainers

The flexible spiral wire (FSW) canine-to-canine lingual retainer bonded to all 6 anterior teeth is a frequently used type of mandibular fixed retainer. This study aimed to assess the long-term effectiveness of FSW canine-to-canine lingual retainers in maintaining the alignment of the mandibular anterior teeth after orthodontic treatment.

Influence of a machined collar on crestal bone changes around titanium implants: a histometric study in the canine mandible

It has been shown that peri-implant crestal bone reactions are influenced by both a rough-smooth implant border in one-piece, non-submerged, as well as an interface (microgap [MG] between implant/abutment) in two-piece butt-joint, submerged and non-submerged implants being placed at different levels in relation to the crest of the bone. According to standard surgical procedures, the rough-smooth implant border for implants with a smooth collar should be aligned with the crest of the bone exhibiting a smooth collar adjacent to peri-implant soft tissues. No data, however, are available for implants exhibiting a sandblasted, large-grit and acid-etched (SLA) surface all the way to the top of a non-submerged implant. Thus, the purpose of this study is to histometrically examine crestal bone changes around machined versus SLA-surfaced implant collars in a side-by-side comparison.

Percutaneous radiofrequency ablation of virtual tumours in canine kidney using Global Positioning System-like technology

What's known on the subject? And what does the study add? We have previously shown that percutaneous radiofrequency ablation guided by image-fusion technology allows for precise needle placement with real time ultrasound superimposed with pre-loaded imaging, removing the need for real-time CT or MR guidance. Emerging technology also allows real-time tracking of a treatment needle within an organ in a virtually created 3D format. To our knowledge, this is the first study utilising a sophisticated ultrasound-based navigation system that uses both image-fusion and real-time probe-tracking technologies for in-vivo renal ablative intervention.

Five-year results of a randomized controlled clinical trial comparing zirconia and titanium abutments supporting single-implant crowns in canine and posterior regions

OBJECTIVES: To test the survival rates, and the technical and biological complication rates of customized zirconia and titanium abutments 5 years after crown insertion. MATERIAL AND METHODS: Twenty-two patients with 40 single implants in maxillary and mandibular canine and posterior regions were included. The implant sites were randomly assigned to zirconia abutments supporting all-ceramic crowns or titanium abutments supporting metal-ceramic crowns. Clinical examinations were performed at baseline, and at 6, 12, 36 and 60 months of follow-up. The abutments and reconstructions were examined for technical and/or biological complications. Probing pocket depth (PPD), plaque control record (PCR) and Bleeding on Probing (BOP) were assessed at abutments (test) and analogous contralateral teeth (control). Radiographs of the implants revealed the bone level (BL) on mesial (mBL) and distal sides (dBL). Data were statistically analyzed with nonparametric mixed models provided by Brunner and Langer and STATA (P < 0.05). RESULTS: Eighteen patients with 18 zirconia and 10 titanium abutments were available at a mean follow-up of 5.6 years (range 4.5-6.3 years). No abutment fracture or loss of a reconstruction occurred. Hence, the survival rate was 100% for both. Survival of implants supporting zirconia abutments was 88.9% and 90% for implants supporting titanium abutments. Chipping of the veneering ceramic occurred at three metal-ceramic crowns supported by titanium abutments. No significant differences were found at the zirconia and titanium abutments for PPD (meanPPD(ZrO2) 3.3 ± 0.6 mm, mPPD(T) (i) 3.6 ± 1.1 mm), PCR (mPCR(Z) (rO) (2) 0.1 ± 0.3, mPCR(T) (i) 0.3 ± 0.2) and BOP (mBOP(Z) (rO) (2) 0.5 ± 0.3, mBOP(T) (i) 0.6 ± 0.3). Moreover, the BL was similar at implants supporting zirconia and titanium abutments (mBL(Z) (rO) (2) 1.8 ± 0.5, dBL(Z) (rO) (2) 2.0 ± 0.8; mBL(T) (i) 2.0 ± 0.8, dBL(T) (i) 1.9 ± 0.8). CONCLUSIONS: There were no statistically or clinically relevant differences between the 5-year survival rates, and the technical and biological complication rates of zirconia and titanium abutments in posterior regions.

The canine hair cycle - a guide for the assessment of morphological and immunohistochemical criteria

The hair follicle has a lifelong capacity to cycle through recurrent phases of controlled growth (anagen), regression (catagen) and quiescence (telogen), each associated with specific morphological changes. A comprehensive classification scheme is available for mice to distinguish the cycle stages anagen I-VI, catagen I-VIII and telogen. For dogs, such a classification system does not exist, although alopecia associated with hair cycle arrest is common. We applied analogous morphological criteria and various staining techniques to subdivide the canine hair cycle stages to the same extent as has been done in mice. Of all the staining techniques applied, haematoxylin and eosin stain, Sacpic, Masson Fontana and immunohistochemistry for vimentin and laminin proved to be most useful. To evaluate the applicability of our criteria, we investigated skin biopsies from healthy beagle dogs (n=20; biopsies from shoulder and thigh) kept in controlled conditions. From each biopsy, at least 50 hair follicles were assessed. Statistical analysis revealed that 30% of the follicles were in anagen (12% early and 18% late), 8% in catagen (2% early, 5% late and 1% not determinable) and 27% in telogen. Thirty-five per cent of hair follicles could not be assigned to a specific cycle stage because not all follicles within one biopsy were oriented perfectly. In conclusion, this guide will not only be helpful for the investigation of alopecic disorders and possibly their pathogenesis, but may also serve as a basis for research projects in which the comparison of hair cycle stages is essential, e.g. comparative analysis of gene expression patterns.

Aberrant E-cadherin, beta-catenin, and glial fibrillary acidic protein (GFAP) expression in canine choroid plexus tumors

Expression of E-cadherin and beta-catenin has been widely studied in various human and canine epithelial tumors and has been correlated with dedifferentiation, invasiveness, and metastasis. Choroid plexus tumors (CPTs) are of epithelial origin, and the most important prognostic factor in human medicine is the tumor grade. Limited information is available regarding E-cadherin and beta-catenin expression in human CPTs, and no information is found in the veterinary literature. In the current study, 42 canine CPTs (19 choroid plexus papillomas and 23 choroid plexus carcinomas) were retrospectively reviewed, and the intensity and cellular staining pattern of E-cadherin and beta-catenin were correlated with histological features, paying special attention to grade, invasion, and metastasis. In addition, cytokeratin and glial fibrillary acidic protein (GFAP) antibodies were evaluated as markers for canine CPTs. It was found that loss of E-cadherin and beta-catenin expression was uncommon in canine CPTs. Rather, membranous expression of both molecules was increased in CPTs compared to normal choroid plexus (NCP), regardless of tumor grade. Additionally, aberrant cytoplasmic or nuclear expression of both E-cadherin and beta-catenin was often observed in CPTs. GFAP was frequently expressed in CPTs in contrast to NCP. None of these parameters were correlated with malignancy, and therefore, do not appear to be useful for prognostic information. Nevertheless, a panel of antibodies including E-cadherin and GFAP might be useful to support the diagnosis of CPTs and help to differentiate them from other tumors, such as ependymomas and metastatic epithelial tumors.