Regulation of {\it neu\/} gene expression by the simian virus 40 large T antigen and tumor suppressors Rb and p53

The neu gene (also c-erbB-2 or HER2) encodes a 185 kilodalton protein that is frequently overexpressed in breast, ovarian and non-small cell lung cancers. Study of the regulation of neu indicates that neu gene expression can be modulated by c-myc or by the adenovirus 5 E1a gene product. This study demonstrates that the transforming protein, large T antigen, of the simian virus 40 represses neu promoter activity. Repression of neu by large T antigen is mediated through the region $-$172 to $-$79 (relative to first ATG) of the neu promoter--unlike through $-$312 to $-$172 for c-myc or E1a. This suggests a different pathway for repression of neu by large T antigen. The 10 amino acid region of large T required for binding the tumor suppressor, retinoblastoma gene product, Rb, is not necessary for repression of neu. Moreover, the tumor suppressors, Rb and p53 can independently inhibit neu promoter activity. Rb inhibits neu through a 10 base pair G-rich enhancer (GTG element) ($-$243 to $-$234) and also through regions close to transcription initiation sites ($-$172 to $-$79). Mutant Rb unable to complex large T is able to repress the region close to transcription initiation but not the GTG enhancer. Thus, Rb inhibits the two regulatory domains of the neu gene by different mechanisms. Both Rb and p53 can repress the transforming activity of activated neu in focus forming assays. These data provide evidence that tumor suppressors regulate expression of growth stimulatory genes such as neu. Therefore, one reason for the overexpression of neu that is frequently seen in breast cancer cells may be due to functional inactivation of Rb and p53 which is also a common occurrence in breast cancer cells. ^

Expression of p53, {\it * ras\/} and PCNA in human colonic neoplasms: Possible biomarkers of malignant potential

Colorectal cancer is a leading cause of cancer mortality and early detection can significantly improve the clinical outcome. Most colorectal cancers arise from benign neoplastic lesions recognized as adenomas. Only a small percentage of all adenomas will become malignant. Thus, there is a need to identify specific markers of malignant potential. Studies at the molecular level have demonstrated an accumulation of genetic alterations, some hereditary but for the most occurring in somatic cells. The most common are the activation of ras, an oncogene involved in signal transduction, and the inactivation of p53, a tumor suppressor gene implicated in cell cycle regulation. In this study, 38 carcinomas, 95 adenomas and 20 benign polyps were analyzed by immunohistochemistry for the abnormal expression of p53 and ras proteins. An index of cellular proliferation was also measured by labeling with PCNA. A general overexpression of p53 was immunodetected in 66% of the carcinomas, while 26% of adenomas displayed scattered individual positive cells or a focal high concentration of positive cells. This later was more associated with severe dysplasia. Ras protein was detected in 37% of carcinomas and 32% of adenomas mostly throughout the tissue. p53 immunodetection was more frequent in adenomas originating in colons with synchronous carcinomas, particularly in patients with familial adenomatous polyposis and it may be a useful marker in these cases. Difference in the frequency of p53 and ras alterationbs was related to the location of the neoplasm. Immunodetection of p53 protein was correlated to the presence of a mutation in p53 gene at exon 7 and 5 in 4/6 carcinomas studied and 2 villous adenomas. Thus, we characterized in adenomas the abnormal expression of two proteins encoded by the most commonly altered genes in colorectal cancer. p53 alteration appears to be more specifically associated with transition to malignancy than ras. By using immunohistochemistry, a technique that keeps the architecture of the tissue intact, it was possible to correlate these alterations to histopathological characteristics that were associated with higher risks for transformation: villous content, dysplasia and size of adenoma. ^

Establishment of a PCR and restriction enzyme assay for the detection of the hemochromatosis gene in normal subjects and diabetic patients

The purpose of this study was to establish a polymerase chain reaction (PCR)-restriction enzyme assay for detecting the hereditary hemochromatosis (HHC) mutation, C282Y, in gestational and gestational diabetic subjects in South Florida. DNA samples from 43 gestational subjects were amplified by PCR, digested with RsaI, and analyzed by electrophoresis. An allelic frequency of 2.33%, or 4.65% heterozygosity, was observed. The assay is successful and applicable to future studies on HHC and gestational diabetes. ^

Preimplantation genetic diagnosis: Analysis of gene expression, nuclear DNA and cytoplasmic DNA

Preimplantation genetic diagnosis (PGD) following in vitro fertilization (IVF) offers couples at risk for transmitting genetic disorders the opportunity to identify affected embryos prior to replacement. In particular, embryo gender determination permits screening for X-linked diseases of unknown etiology. Analysis of embryos can be performed by polymerase chain reaction (PCR) amplification of material obtained by micromanipulation. This approach provides an alternative to the termination of an established pregnancy following chorionic villi sampling or amniocentesis. ^ Lately, the focus of preimplantation diagnosis and intervention has been shifting toward an attempt to correct cytoplasmic deficiencies. Accordingly, it is the aim of this investigation to develop methods to permit the examination of single cells or components thereof for clinical evaluation. In an attempt to lay the groundwork for precise therapeutic intervention for age related aneuploidy, transcripts encoding proteins believed to be involved in the proper segregation of chromosomes during human oocyte maturation were examined and quantified. Following fluorescent rapid cycle RT-PCR analysis it was determined that the concentration of cell cycle checkpoint gene transcripts decreases significantly as maternal age increases. Given the well established link between increasing maternal age and the incidence of aneuploidy, these results suggest that the degradation of these messages in aging oocytes may be involved with inappropriate chromosome separation during meiosis. ^ In order to investigate the cause of embryonic rescue observed following clinical cytoplasmic transfer procedures and with the objective of developing a diagnostic tool, mtDNA concentrations in polar bodies and subcellular components were evaluated. First, the typical concentration of mtDNA in human and mouse oocytes was determined by fluorescent rapid cycle PCR. Some disparity was noted between the copy numbers of individual cytoplasmic samples which may limit the use of the current methodology for the clinical assessment of the corresponding oocyte. ^

The left atrial ganglionated plexus : its function and pathways relative to atrial fibrillation surgery

Le système nerveux autonome cardiaque est devenu une cible dans les thérapies ablatives de la fibrillation auriculaire. Nous avons étudié les voies de communication et la fonction des plexus ganglionnaires (PG) de l'oreillette gauche (PGOG) afin de clarifier la validité physiopathologique des méthodes de détection et des thérapies impliquant ces groupes de neuronnes. Méthodes: Vingt-deux chiens ont subi une double thoracotomie et ont été instrumentés avec des plaques auriculaires épidcardiques de multiélectrodes. Une stimulation électrique (2 mA, 15 Hz) des PGOG a été réalisée à l'état basal et successivement après: 1) une décentralisation vagale, 2) l'ablation par radiofréquence des plexus péri-aortiques et de la veine cave supérieure (Ao/VCS) et 3) l'ablation du PG de l'oreillette droite (PGOD). Ces procédures de dénervation ont été réalisées suivant une séquence antérograde (n = 17) ou rétrograde (n = 5). Résultats: Chez 17 des 22 animaux, la stimulation des PGOG a induit une bradycardie sinusale (149 ± 34 bpm vs 136 ± 28 bpm, p < 0.002) et des changements de repolarization (ΔREPOL) auriculaires isointégrales. Dans le groupe des ablations antérogrades, les réponses aux stimulations vagales ont été supprimées suite à la décentralisation vagale chez un seul animal, par l'ablation des plexus Ao/VCS dans 4 cas et par l'ablation du PGOG dans 5 autres animaux. Des changements ont persisté tout au long chez 2 chiens. La valeur de surface des ΔREPOL a diminué avec les dénervations séquentielles, passant de 365 ± 252 mm2 en basale à 53 ± 106 mm2 après l'ablation du PGOD (p < 0.03). Dans le groupe de dénervation rétrograde, les changements de repolarisation et chronotropiques ont été supprimés suite à l'ablation du PGOD chez deux chiens et suite à l'ablation Ao/VCS chez trois. La valeur de surface du ΔREPOL a aussi diminué après l'ablation du PGOD (269±144mm2 vs 124±158mm2, p<0.05). Conclusion: Les PGOD sont identifiables en préablation par la réponse bradycardique à la stimulation directe dans la plupart des cas. Le PGOD semble former la principale, mais non la seule, voie de communication avec le nœud sinusal. Ces résultats pourraient avoir des implications dans le traitement de la FA par méthodes ablatives.

The role of Microsomal prostaglandin synthase-1 (mPGES-1) and Ephrin B2 in Scleroderma

La sclérodermie (sclérose systémique, ScS) est une maladie auto-immune du tissu conjonctif caractérisée  par  l’épaississement  de  la  peau,  l’apparition  spontanée de lésions cicatricielles, des maladies   des   vaisseaux   sanguins,   divers   degrés   d’inflammation,   en   association   avec   un   système   immunitaire hyperactif. La pathogénèse exacte de cette maladie est inconnue et aucun traitement approprié   n’est   disponible.   La fibrose est un élément distinctif de la maladie de ScS et est considérée   résulter   d’une   incapacité   à   mettre   fin   de   façon   appropriée   à   la   réponse   normale   de   réparation   des   plaies.   L’analyse   histologique   du   stade   initial   de   la   ScS   révèle   une   infiltration   périvasculaire de cellules mononucléaires dans le derme, associée à une synthèse accrue de collagène dans les fibroblastes environnants. Ainsi, la compréhension des moyens de contrôler le stade inflammatoire de la ScS pourrait être bénéfique pour contrôler la progression de la maladie peu après son apparition. La mPGES-1 est une enzyme inductible qui agit en aval de la cyclo- oxygénase (COX) pour catalyser spécifiquement la conversion de la prostaglandine (PG) H2 en PGE2. La mPGES-1  joue  un  rôle  clé  dans  l’inflammation,  la  douleur  et  l’arthrite;;  toutefois,  le   rôle de la mPGES-1 dans les mécanismes de fibrose, spécifiquement en rapport avec la ScS humaine, est inconnu. Mon laboratoire a précédemment montré que les souris à mPGES-1 nulle sont résistantes à la fibrose   cutanée   induite   par   la   bléomycine,   à   l’inflammation,   à   l’épaississement  cutané,  à  la  production  de  collagène  et  à  la  formation  de  myofibroblastes.  Sur  la   base  de  ces  résultats,  j’ai  formulé  l’hypothèse  que  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1 régulera à la baisse la production de médiateurs pro-inflammatoires et pro-fibreux au cours de la maladie   de   ScS.   Afin   d’explorer   le   rôle   de   la   mPGES-1   dans   l’inflammation   et   la   fibrose   associées  à  la  maladie  de  ScS,  j’ai  d’abord  examiné  l’expression  de  la  mPGES-1 dans la peau normale comparativement à des biopsies de peau extraites de patients atteints de ScS. Mes résultats ont montré que la mPGES-1 est nettement élevée dans la peau de patients atteints de ScS en comparaison avec la peau humaine normale. De plus, les niveaux de PGE2 dérivés de la mPGES-1 étaient également significativement plus élevés dans les fibroblastes cutanés isolés de patients  atteints  de  ScS  comparativement  aux  fibroblastes  isolés  de  témoins  sains.  J’ai  également   étudié  l’effet  de  l’inhibition pharmacologique de la mPGES-1  sur  l’expression  de  marqueurs  pro- fibreux.   Mes   études   ont   montré   que   l’expression   de   médiateurs   pro-fibreux clés (α-SMA, endothéline-1, collagène de type 1 et facteur de croissance du tissu conjonctif (FCTC)) est élevée dans les fibroblastes cutanés ScS en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. Un traitement avec un inhibiteur de la mPGES-1 a eu pour effet de réduire significativement l’expression  de  l’α-SMA,  de  l’endothéline-1, du collagène de type 1 mais pas du FCTC dans les fibroblastes  ScS,  sans  effet  significatif  sur  les  fibroblastes  normaux.  J’ai  en  outre  examiné  l’effet   de  l’inhibition  de  la  mPGES-1 sur des cytokines pro-inflammatoires clés impliquées dans la pathologie de la ScS, incluant IL-6, IL-8 et MCP-1.  L’inhibition  pharmacologique  de  la  mPGES- 1 a eu pour effet de réduire significativement les niveaux de production de cytokines pro- inflammatoires IL6, IL8 et MCP-1 dans les fibroblastes avec lésion ScS comparativement à des fibroblastes non traités. De plus, les patients atteints de ScS ont présenté des niveaux plus élevés de p-AKT, de p-FAK et de p-SMAD3 en comparaison avec les fibroblastes cutanés normaux. L’inhibiteur  de  la  mPGES-1 a pu réguler à la baisse cette expression accrue de p-AKT et de p- FAK, mais pas de p-SMAD3,  dans  les  fibroblastes  ScS.  Ces  résultats  ont  suggéré  que  l’inhibition   de la mPGES-1 pourrait être une méthode viable pour réduire le développement de sclérose cutanée et constituent une cible thérapeutique potentielle pour contrôler les mécanismes fibreux et inflammatoires associés à la pathophysiologie de la maladie de ScS. L’un   des   autres   processus   critiques   reliés   à   l’évolution de la réponse fibreuse associée à la maladie de ScS est la différenciation des fibroblastes en des cellules activées spécialisées iii iv appelées myofibroblastes, responsables de déclencher une signalisation adhésive excessive et le dépôt excessif de matrice extracellulaire,   conduisant   à   la   destruction   de   l’architecture   de   l’organe.   Ainsi,   l’identification   des   facteurs   endogènes   qui   initient/   favorisent   la   différenciation   fibroblaste-myofibroblaste peut mener à des stratégies thérapeutiques prometteuses pour contrôler  l’excès  de  signalisation  adhésive  et  de  fibrose  associé  à  la  maladie  de  ScS.  Des  études   antérieures  dans  le  domaine  de  la  biologie  du  cancer  ont  suggéré  que  l’éphrine  B2,  une  protéine   transmembranaire appartenant à la famille des éphrines, est impliquée dans la signalisation adhésive   et   le   remodelage   extracellulaire.   Cependant,   son   rôle   dans   la   fibrose   n’a   jamais   été   exploré.   Dans   la   deuxième   partie   de   mon   étude,   j’ai   donc   étudié   le   rôle   de   l’éphrine   B2   dans   la   fibrose.   Mes   études   montrent   que   l’expression   de   l’éphrine   B2   est   significativement   augmentée   dans la peau humaine ScS comparativement à la peau normale. Plus important encore, le traitement in vitro de   fibroblastes   de   la   peau   humaine   normale   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante est capable de transformer des fibroblastes en cellules myofibroblastiques manifestant toutes les caractéristiques myofibroblastiques typiques, incluant la formation accrue de  fibres  de  tension,  des  adhérences  focales,  l’activation  accrue  de  la  FAK,  un  accroissement  de   l’expression  et  de  la  migration  de  fibroblastes  et  de  leur  adhérence  à  la  fibronectine  à  la  fois  chez   les   fibroblastes   cutanés   normaux   et   ScS.   En   outre,   j’ai   traité   des   souris   avec   de   l’éphrine   B2   recombinante et montré que ces souris ont développé une fibrose cutanée significative associée à une épaisseur dermique et à une synthèse de collagène augmentées, une teneur en hydroxyproline (teneur en collagène) accrue et un nombre accru de myofibroblastes exprimant de   l’α-SMA, une activation augmentée de la FAK et de marqueurs pro-fibreux incluant le collagène de type 1 et le FCTC. Dans  l’ensemble,  mes  études  ont  identifié  deux  médiateurs  endogènes  cruciaux  impliqués  dans  la   propagation  de  l’inflammation  et  de  la  fibrose  associées  à  la  maladie  de  ScS.  L’inhibition  de  la   mPGES-1   pourrait   représenter   une   bonne   stratégie   alternative   pour   contrer   l’inflammation   et   la   fibrose au moins durant les stades précoces de la maladie de ScS. De plus, une signalisation excessive   de   l’éphrine B2 favorise la signalisation adhésive et fibreuse en déclenchant la différenciation   de   fibroblastes   en   myofibroblastes   par   l’activation   de   la   voie   de   signalisation   de   la  FAK.  Ainsi,  l’inhibition  d’éphrine  B2  bloquera  la  formation  de  fibroblastes-myofibroblastes et régulera à la baisse la fibrose associée à la maladie de ScS. En somme, la mPGES-1  et  l’éphrine   B2 semblent toutes deux des cibles attrayantes pour le traitement de la ScS et des troubles fibreux qui y sont reliés.

Antisense-mediated inhibition of papillomavirus type-18 in human squamous cell carcinoma

Numerous co-factors, genetic, environmental and physical, play an important role in development and prognosis of cancer. Each year in the USA, more than 31,000 cases of oral and 13,000 cases of cervical cancer are diagnosed. Substantial epidemiological data supports a high correlation between development of these cancers and the presence of specific types of human papillomaviruses (HPV). Molecular biological studies show that not only are several of the viral genes necessary and sufficient to cause transformation but they also function synergistically with other co-factors. Evidence suggests that prevention of infection or inhibition of viral gene expression may alter the course of malignant transition. The main objective of this project was to test the hypothesis that some human carcinoma cells, containing HPV, behave in malignant manner because the viral genes function in the maintenance of some aspect of the transformed phenotype.^ The specific aims were (1) to select oral and cervical cancer cell lines which were HPV-negative or which harbored transcriptionally active HPV-18, (2) to construct and determine the effects of recombinant sense or antisense expressing vectors, (3) to test the effects of synthetic antisense oligodeoxynucleotides on the transformed behavior of these cells.^ To screen cells, we performed Southern and Northern analysis and polymerase chain reactions. When antisense-expressing vectors were used, cells harboring low numbers of HPV-18 where unable to survive transfection but they were readily transfected with all other constructs. Rare antisense transfectants obtained from HPV-positive cells showed significantly altered characteristics including malignant potential in nude mice. The HPV-negative cells showed no differences in transfection efficiencies or growth characteristics with any construct.^ In addition, treatment of the HPV-positive cells with antisense, but not random oligodeoxynucleotides, resulted in decreased cell proliferation and even cell death. These effects were dose-dependent, synergistic and HPV-specific.^ These results suggest that expression of viral genes play an important role in the maintenance of the transformed phenotype which implies that inhibition of expression, by antisense molecules, may be therapeutic in HPV-induced tumors. ^

Deviation of the alloimmune response toward tolerance by chimeric class I MHC molecules

Class I major histocompatibility complex (MHC) molecules induce either accelerated rejection or prolonged survival of allografts, presumably because of the presence of immunogenic or tolerogenic epitopes, respectively. To explore the molecular basis of this phenomenon, three chimeric class I molecules were constructed by substituting the rat class I RT1.A$\sp{\rm a}$ sequences with the N-terminus of HLA-A2.1 (N$\sp{\rm HLA-A2.1}$-RT1.A$\sp{\rm a}$), the $\alpha\sb1$ helix (h) with $\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$ sequences ( ($\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$) or the entire $\alpha\sb2$ domain (d) with $\rm\alpha\sb{2d}\sp{u}$ sequences ( ($\rm\alpha\sb{2d}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$). Wild type (WT) and chimeric cDNAs were sequenced prior to transfection into Buffalo (BUF; RT1$\sp{\rm b}$) hepatoma cells. Stable transfectants were injected subcutaneously (s.c.) into different hosts 7 days prior to challenge with a heart allograft. In BUF hosts, chimeric ($\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$ accelerated the rejection of Wistar Furth (WF; RT1$\sp{\rm u}$) heart allografts, but had no effect on the survival of ACI (RT1$\sp{\rm a}$) grafts. In contrast, the ($\rm\alpha\sb{2d}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$ (containing $\rm\alpha\sb{1d}\sp{a}$ sequences) immunized BUF recipients toward RT1$\sp{\rm a}$ grafts. In WF hosts, WT-RT1.A$\sp{\rm a}$ was a potent immunogen and accelerated ACI graft rejection, N$\sp{\rm HLA-A2.1}$-RT1.A$\sp{\rm a}$ was less effective and ($\rm\alpha\sb{\rm 1h}\sp{u}\rbrack$-RT1.A$\sp{\rm a}$ was not immunogenic. Thus, dominant and subdominant epitopes inducing in vivo sensitization to cardiac allografts are present in the $\alpha\sb1$ helix and the N-terminus, respectively. The failure of ($\rm\alpha\sb{2d}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$ transfectants (containing recipient-type $\alpha\sb{\rm 2d}$ sequences) to sensitize WF hosts toward ACI (RT1$\sp{\rm a}$) grafts, despite the presence of donor-type immunogenic $\alpha\sb{\rm 1d}\sp{\rm a}$, suggests that "self-$\alpha\sb2$" sequences displayed on chimeric antigens interfere with immunogenicity. The ($\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$ transfectants injected s.c. prolonged the survival of WF (RT1$\sp{\rm u}$) hearts in ACI (RT1$\sp{\rm a}$) recipients. Furthermore, intra-portal injection of extracts from ($\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$) -RT1.A$\sp{\rm a}$, but not WT-RT1.A$\sp{\rm a}$ or RT1.A$\sp{\rm u}$, in conjunction with a brief cyclosporine course rendered ACI hosts permanently and specifically tolerant to donor-type WF cardiac allografts. Thus, immunodominant allodeterminants are present in the $\alpha\sb1$, but not the $\alpha\sb2$, domain of rat class I MHC molecules. Furthermore, the $\rm\alpha\sb{1h}\sp{u}$ immunogenic epitopes trigger tolerogenic responses when flanked by host-type N-terminal$\sp{\rm a}$ and $\rm\alpha\sb{2d}\sp{a}$ sequences. ^