T-cell receptor (TCR) usage in Lewis rat experimental autoimmune encephalomyelitis: TCR beta-chain-variable-region V beta 8.2-positive T cells are not essential for induction and course of disease.

Predominant usage of V beta 8.2 gene segments, encoding a T-cell receptor (TCR) beta chain variable region, has been reported for pathogenic Lewis rat T cells reactive to myelin basic protein (MBP). However, up to 75% of the alpha/beta T cells in a panel of MBP-specific T-cell lines did not display TCR V beta 8.2, V beta 8.5, V beta 10, or V beta 16 elements. To further investigate TCR usage, we sorted the T-cell lines for V beta 8.2- and V beta 10-positive T cells or depleted the lines of cells with these TCRs. V beta 8.2-positive T cells and one of the depleted T-cell lines strongly reacted against the MBP peptide MBP-(68-88). The depleted T-cell line caused marked experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) even in Lewis rats in which endogenous V beta 8.2-positive T cells had been eliminated by neonatal treatment with anti-V beta 8.2 monoclonal antibodies. T-cell hybridomas generated from this line predominantly used V beta 3 TCR genes coexpressed with TCR V alpha 2 transcripts, which were also used by V beta 8.2-positive T cells. Furthermore, V beta 10-positive T cells reactive to MBP-(44-67) were encephalitogenic when injected immediately after positive selection. After induction of EAE by sorted V beta 8.2- or V beta 10-positive T-cell lines, immunocytochemical analysis of the spinal cord tissue showed a predominance of the injected TCR or of nontypable alpha/beta T cells after injection of the depleted line. Our results demonstrate heterogeneity of TCR beta-chain usage even for a single autoantigen in an inbred strain. Moreover, V beta 8.2-positive T cells are not essential for the induction and progression of adoptive-transfer EAE.

A dominant-negative mutant of human poly(ADP-ribose) polymerase affects cell recovery, apoptosis, and sister chromatid exchange following DNA damage.

Poly(ADP-ribose) polymerase [PARP; NAD+ ADP-ribosyltransferase; NAD+:poly(adenosine-diphosphate-D-ribosyl)-acceptor ADP-D-ribosyltransferase, EC 2.4.2.30] is a zinc-dependent eukaryotic DNA-binding protein that specifically recognizes DNA strand breaks produced by various genotoxic agents. To study the biological function of this enzyme, we have established stable HeLa cell lines that constitutively produce the 46-kDa DNA-binding domain of human PARP (PARP-DBD), leading to the trans-dominant inhibition of resident PARP activity. As a control, a cell line was constructed, producing a point-mutated version of the DBD, which has no affinity for DNA in vitro. Expression of the PARP-DBD had only a slight effect on undamaged cells but had drastic consequences for cells treated with genotoxic agents. Exposure of cell lines expressing the wild-type (wt) or the mutated PARP-DBD, with low doses of N-methyl-N'-nitro-N-nitrosoguanidine (MNNG) resulted in an increase in their doubling time, a G2 + M accumulation, and a marked reduction in cell survival. However, UVC irradiation had no preferential effect on the cell growth or viability of cell lines expressing the PARP-DBD. These PARP-DBD-expressing cells treated with MNNG presented the characteristic nucleosomal DNA ladder, one of the hallmarks of cell death by apoptosis. Moreover, these cells exhibited chromosomal instability as demonstrated by higher frequencies of both spontaneous and MNNG-induced sister chromatid exchanges. Surprisingly, the line producing the mutated DBD had the same behavior as those producing the wt DBD, indicating that the mechanism of action of the dominant-negative mutant involves more than its DNA-binding function. Altogether, these results strongly suggest that PARP is an element of the G2 checkpoint in mammalian cells.

Cell cycle-related shifts in subcellular localization of BCR: association with mitotic chromosomes and with heterochromatin.

The disruption of the BCR gene and its juxtaposition to and consequent activation of the ABL gene has been implicated as the critical molecular defect in Philadelphia chromosome-positive leukemias. The normal BCR protein is a multifunctional molecule with domains that suggest its participation in phosphokinase and GTP-binding pathways. Taken together with its localization to the cytoplasm of uncycled cells, it is therefore presumed to be involved in cytoplasmic signaling. By performing a double aphidicolin block for cell cycle synchronization, we currently demonstrate that the subcellular localization of BCR shifts from being largely cytoplasmic in interphase cells to being predominantly perichromosomal in mitosis. Furthermore, with the use of immunogold labeling and electron microscopy, association of BCR with DNA, in particular heterochromatin, can be demonstrated even in quiescent cells. Results were similar in cell lines of lymphoid or myeloid origin. These observations suggest a role for BCR in the phosphokinase interactions linked to condensed chromatin, a network previously implicated in cell cycle regulation.

Coexpression of two functionally independent p58 inhibitory receptors in human natural killer cell clones results in the inability to kill all normal allogeneic target cells.

In the present study, we define a group of natural killer (NK) clones (group 0) that fails to lyse all of the normal allogeneic target cells analyzed. Their specificity for HLA class I molecules was suggested by their ability to lyse class I-negative target cells and by the fact that they could lyse resistant target cells in the presence of selected anti-class I monoclonal antibodies. The use of appropriate target cells represented by either HLA-homozygous cell lines or cell transfectants revealed that these clones recognized all the HLA-C alleles. By the use of monoclonal antibodies directed to either GL183 or EB6 molecules, we showed that the EB6 molecules were responsible for the recognition of Cw4 and related alleles, while the GL183 molecules recognized Cw3 (and related C alleles). These data suggest that the GL183 and the EB6 molecules can function, in individual NK clones, as independent receptors for two different groups of HLA-C alleles, (which include all known alleles for locus C), thus resulting in their inability to lyse all normal HLA-C+ target cells. Indirect immunofluorescence and fluorescence-activated cell sorting analysis revealed that the presently defined GL183+EB6+ group 0 NK clones brightly express EB6 molecules (EB6bright) while the GL183+EB6+ group 2 clones (unable to recognize Cw4) express an EB6dull phenotype. These data also imply that the density of EB6 receptors may be critical for the generation of an optimal negative signal upon interaction with appropriate HLA-C alleles.

Conditional transformation of a pancreatic beta-cell line derived from transgenic mice expressing a tetracycline-regulated oncogene.

Conditional oncogene expression in transgenic mice is of interest for studying the oncoprotein requirements during tumorigenesis and for deriving cell lines that can be induced to undergo growth arrest and enhance their differentiated functions. We utilized the bacterial tetracycline (Tet)-resistance operon regulatory system (tet) from Tn10 of Escherichia coli to control simian virus 40 (SV40) large tumor (T) antigen (TAg) gene expression and to generate conditionally transformed pancreatic beta cells in transgenic mice. A fusion protein containing the tet repressor (tetR) and the activating domain of the herpes simplex virus protein VP16, which converts the repressor into a transcription activator, was produced in beta cells of transgenic mice under control of the insulin promoter. In a separate lineage of transgenic mice, the TAg gene was introduced under control of a tandem array of tet operator sequences and a minimal promoter, which by itself is not sufficient for gene expression. Mice from the two lineages were then crossed to generate double-transgenic mice. Expression of the tetR fusion protein in beta cells activated TAg transcription, resulting in the development of beta-cell tumors. Tumors arising in the absence of Tet were cultured to derive a stable beta-cell line. Cell incubation in the presence of Tet led to inhibition of proliferation, as shown by decreased BrdUrd and [3H]thymidine incorporation. The Tet derivative anhydrotetracycline showed a 100-fold stronger inhibition compared with Tet. When administered in vivo, Tet efficiently inhibited beta-cell proliferation. These findings indicate that transformed beta cells selected for growth during a tumorigenesis process in vivo maintain a dependence on the continuous presence of the TAg oncoprotein for their proliferation. This system provides an approach for generation of beta-cell lines for cell therapy of diabetes as well as conditionally transformed cell lines from other cell types of interest.

Alterazione della proteostasi a livello del reticolo endoplasmatico: un potenziale target terapeutico nel carcinoma prostatico

Nel sesso maschile il carcinoma della prostata (CaP) è la neoplasia più frequente ed è tra le prime cause di morte per tumore. Ad oggi, sono disponibili diverse strategie terapeutiche per il trattamento del CaP, ma, come comprovato dall’ancora alta mortalità, spesso queste sono inefficaci, a causa soprattutto dello sviluppo di fenomeni di resistenza da parte delle cellule tumorali. La ricerca si sta quindi focalizzando sulla caratterizzazione di tali meccanismi di resistenza e, allo stesso tempo, sull’individuazione di combinazioni terapeutiche che siano più efficaci e capaci di superare queste resistenze. Le cellule tumorali sono fortemente dipendenti dai meccanismi connessi con l’omeostasi proteica (proteostasi), in quanto sono sottoposte a numerosi stress ambientali (ipossia, carenza di nutrienti, esposizione a chemioterapici, ecc.) e ad un’aumentata attività trascrizionale, entrambi fattori che causano un accumulo intracellulare di proteine anomale e/o mal ripiegate, le quali possono risultare dannose per la cellula e vanno quindi riparate o eliminate efficientemente. La cellula ha sviluppato diversi sistemi di controllo di qualità delle proteine, tra cui gli chaperon molecolari, il sistema di degradazione associato al reticolo endoplasmatico (ERAD), il sistema di risposta alle proteine non ripiegate (UPR) e i sistemi di degradazione come il proteasoma e l’autofagia. Uno dei possibili bersagli in cellule tumorali secretorie, come quelle del CaP, è rappresentato dal reticolo endoplasmatico (RE), organello intracellulare deputato alla sintesi, al ripiegamento e alle modificazioni post-traduzionali delle proteine di membrana e secrete. Alterazioni della protestasi a livello del RE inducono l’UPR, che svolge una duplice funzione nella cellula: primariamente funge da meccanismo omeostatico e di sopravvivenza, ma, quando l’omeostasi non è più ripristinabile e lo stimolo di attivazione dell’UPR cronicizza, può attivare vie di segnalazione che conducono alla morte cellulare programmata. La bivalenza, tipica dell’UPR, lo rende un bersaglio particolarmente interessante per promuovere la morte delle cellule tumorali: si può, infatti, sfruttare da una parte l’inibizione di componenti dell’UPR per abrogare i meccanismi adattativi e di sopravvivenza e dall’altra si può favorire il sovraccarico dell’UPR con conseguente induzione della via pro-apoptotica. Le catechine del tè verde sono composti polifenolici estratti dalle foglie di Camellia sinesis che possiedono comprovati effetti antitumorali: inibiscono la proliferazione, inducono la morte di cellule neoplastiche e riducono l’angiogenesi, l’invasione e la metastatizzazione di diversi tipi tumorali, tra cui il CaP. Diversi studi hanno osservato come il RE sia uno dei bersagli molecolari delle catechine del tè verde. In particolare, recenti studi del nostro gruppo di ricerca hanno messo in evidenza come il Polyphenon E (estratto standardizzato di catechine del tè verde) sia in grado, in modelli animali di CaP, di causare un’alterazione strutturale del RE e del Golgi, un deficit del processamento delle proteine secretorie e la conseguente induzione di uno stato di stress del RE, il quale causa a sua volta l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR. Nel presente studio su due diverse linee cellulari di CaP (LNCaP e DU145) e in un nostro precedente studio su altre due linee cellulari (PNT1a e PC3) è stato confermato che il Polyphenon E è capace di indurre lo stress del RE e di determinare l’attivazione delle vie di segnalazione dell’UPR, le quali possono fungere da meccanismo di sopravvivenza, ma anche contribuire a favorire la morte cellulare indotta dalle catechine del tè verde (come nel caso delle PC3). Considerati questi effetti delle catechine del tè verde in qualità di induttori dell’UPR, abbiamo ipotizzato che la combinazione di questi polifenoli bioattivi e degli inibitori del proteasoma, anch’essi noti attivatori dell’UPR, potesse comportare un aggravamento dell’UPR stesso tale da innescare meccanismi molecolari di morte cellulare programmata. Abbiamo quindi studiato l’effetto di tale combinazione in cellule PC3 trattate con epigallocatechina-3-gallato (EGCG, la principale tra le catechine del tè verde) e due diversi inibitori del proteasoma, il bortezomib (BZM) e l’MG132. I risultati hanno dimostrato, diversamente da quanto ipotizzato, che l’EGCG quando associato agli inibitori del proteasoma non produce effetti sinergici, ma che anzi, quando viene addizionato al BZM, causa una risposta simil-antagonistica: si osserva infatti una riduzione della citotossicità e dell’effetto inibitorio sul proteasoma (accumulo di proteine poliubiquitinate) indotti dal BZM, inoltre anche l’induzione dell’UPR (aumento di GRP78, p-eIF2α, CHOP) risulta ridotta nelle cellule trattate con la combinazione di EGCG e BZM rispetto alle cellule trattate col solo BZM. Gli stessi effetti non si osservano invece nelle cellule PC3 trattate con l’EGCG in associazione con l’MG132, dove non si registra alcuna variazione dei parametri di vitalità cellulare e dei marcatori di inibizione del proteasoma e di UPR (rispetto a quelli osservati nel singolo trattamento con MG132). Essendo l’autofagia un meccanismo compensativo che si attiva in seguito all’inibizione del proteasoma o allo stress del RE, abbiamo valutato che ruolo potesse avere tale meccanismo nella risposta simil-antagonistica osservata in seguito al co-trattamento con EGCG e BZM. I nostri risultati hanno evidenziato, in cellule trattate con BZM, l’attivazione di un flusso autofagico che si intensifica quando viene addizionato l’EGCG. Tramite l’inibizione dell’autofagia mediante co-somministrazione di clorochina, è stato possibile stabilire che l’autofagia indotta dall’EGCG favorisce la sopravvivenza delle cellule sottoposte al trattamento combinato tramite la riduzione dell’UPR. Queste evidenze ci portano a concludere che per il trattamento del CaP è sconsigliabile associare le catechine del tè verde con il BZM e che in futuri studi di combinazione di questi polifenoli con composti antitumorali sarà importante valutare il ruolo dell’autofagia come possibile meccanismo di resistenza.

Identificazione di miRNA correlati ad EGFR: nuovi potenziali biomarcatori di risposta alla terapia di 2a-3a linea in pazienti con NSCLC metastatico

La diagnosi di neoplasia epiteliale maligna polmonare è legata tradizionalmente alla distinzione tra carcinoma a piccole cellule (small-cell lung cancer, SCLC) e carcinoma non-a piccole cellule del polmone (non-small-cell lung cancer, NSCLC). Nell’ambito del NSCLC attualmente è importante di-stinguere l’esatto istotipo (adenocarcinoma, carcinoma squamocellulare e carcinoma neuroendocrino) perchè l’approccio terapeutico cambia a seconda dell’istotipo del tumore e la chemioterapia si dimostra molto spesso inefficace. Attualmente alcuni nuovi farmaci a bersaglio molecolare per il gene EGFR, come Erlotinib e Gefitinib, sono utilizzati per i pazienti refrattari al trattamento chemioterapico tradizionale, che non hanno risposto a uno o più cicli di chemioterapia o che siano progrediti dopo questa. I test per la rilevazione di specifiche mutazioni nel gene EGFR permettono di utilizzare al meglio questi nuovi farmaci, applicandoli anche nella prima linea di trattamento sui pazienti che hanno una maggiore probabilità di risposta alla terapia. Sfortunatamente, non tutti i pazienti rispondono allo stesso modo quando trattati con farmaci anti-EGFR. Di conseguenza, l'individuazione di biomarcatori predittivi di risposta alla terapia sarebbe di notevole importanza per aumentare l'efficacia dei questi farmaci a target molecolare e trattare con farmaci diversi i pazienti che con elevata probabilità non risponderebbero ad essi. I miRNAs sono piccole molecole di RNA endogene, a singolo filamento di 20-22 nucleotidi che svolgono diverse funzioni, una delle più importanti è la regolazione dell’espressione genica. I miRNAs possono determinare una repressione dell'espressione genica in due modi: 1-legandosi a sequenze target di mRNA, causando così un silenziamento del gene (mancata traduzione in proteina), 2- causando la degradazione dello specifico mRNA. Lo scopo della ricerca era di individuare biomarcatori capaci di identificare precocemente i soggetti in grado di rispondere alla terapia con Erlotinib, aumentando così l'efficacia del farmaco ed evitan-do/riducendo possibili fenomeni di tossicità e il trattamento di pazienti che probabilmente non ri-sponderebbero alla terapia offrendo loro altre opzioni prima possibile. In particolare, il lavoro si è fo-calizzato sul determinare se esistesse una correlazione tra la risposta all'Erlotinib ed i livelli di espressione di miRNAs coinvolti nella via di segnalazione di EGFR in campioni di NSCLC prima dell’inizio della terapia. Sono stati identificati 7 microRNA coinvolti nel pathway di EGFR: miR-7, -21, 128b, 133a, -133b, 146a, 146b. Sono stati analizzati i livelli di espressione dei miRNA mediante Real-Time q-PCR in campioni di NSCLC in una coorte di pazienti con NSCLC metastatico trattati con Erlotinib dal 1° gennaio 2009 al 31 dicembre 2014 in 2°-3° linea dopo fallimento di almeno un ciclo di chemioterapia. I pazienti sottoposti a trattamento con erlotinib per almeno 6 mesi senza presentare progressione alla malattia sono stati definiti “responders” (n=8), gli altri “non-responders” (n=25). I risultati hanno mostrato che miR-7, -133b e -146a potrebbero essere coinvolti nella risposta al trat-tamento con Erlotinib. Le indagini funzionali sono state quindi concentrate su miR-133b, che ha mo-strato la maggiore espressione differenziale tra i due gruppi di pazienti. E 'stata quindi studiata la capacità di miR-133b di regolare l'espressione di EGFR in due linee di cellule del cancro del polmone (A549 e H1299). Sono stati determinati gli effetti di miR-133b sulla crescita cellulare. E’ stato anche analizzato il rapporto tra miR-133b e sensibilità a Erlotinib nelle cellule NSCLC. L'aumento di espressione di miR-133b ha portato ad una down-regolazione del recettore di EGF e del pathway di EGFR relativo alla linea cellulare A549. La linea cellulare H1299 era meno sensibili al miR-133b up-regulation, probabilmente a causa dell'esistenza di possibili meccanismi di resistenza e/o di com-pensazione. La combinazione di miR-133b ed Erlotinib ha aumentato l'efficacia del trattamento solo nella linea cellulare A549. Nel complesso, questi risultati indicano che miR-133b potrebbe aumentare / ripristinare la sensibilità di Erlotinib in una frazione di pazienti.

Ruolo di Clusterina nella progressione del tumore prostatico

Clusterina (CLU) è una proteina ubiquitaria, presente nella maggior parte dei fluidi corporei e implicata in svariati processi fisiologici. Dalla sua scoperta fino ad oggi, CLU è risultata essere una proteina enigmatica, la cui funzione non è ancora stata compresa appieno. Il gene codifica per 3 varianti trascrizionali identificate nel database NCBI con i codici: NM_001831 (CLU 1 in questo lavoro di tesi), NR_038335 (CLU 2 in questo lavoro di tesi) e NR_045494 (CLU 3 in questo lavoro di tesi). Tutte le varianti sono trascritte come pre-mRNA contenenti 9 esoni e 8 introni e si differenziano per l’esone 1, la cui sequenza è unica e caratteristica di ogni variante. Sebbene in NCBI sia annotato che le varianti CLU 2 e CLU 3 non sono codificanti, tramite analisi bioinformatica è stato predetto che da tutti e tre i trascritti possono generarsi proteine di differente lunghezza e localizzazione cellulare. Tra tutte le forme proteiche ipotizzate, l’unica a essere stata isolata e sequenziata è quella tradotta dall’AUG presente sull’esone 2 che dà origine a una proteina di 449 aminoacidi. Il processo di maturazione prevede la formazione di un precursore citoplasmatico (psCLU) che subisce modificazioni post-traduzionali tra cui formazione di ponti disolfuro, glicosilazioni, taglio in due catene denominate β e α prima di essere secreta come eterodimero βα (sCLU) nell’ambiente extracellulare, dove esercita la sua funzione di chaperone ATP-indipendente. Oltre alla forma extracellulare, è possibile osservare una forma intracellulare con localizzazione citosolica la cui funzione non è stata ancora completamente chiarita. Questo lavoro di tesi si è prefissato lo scopo di incrementare le conoscenze in merito ai trascritti CLU 1 e CLU 2 e alla loro regolazione, oltre ad approfondire il ruolo della forma citosolica della proteina in relazione al signaling di NF-kB che svolge un ruolo importante nel processo di sviluppo e metastatizzazione del tumore. Nella prima parte, uno screening di differenti linee cellulari, quali cellule epiteliali di prostata e di mammella, sia normali sia tumorali, fibroblasti di origine polmonare e linfociti di tumore non-Hodgkin, ha permesso di caratterizzare i trascritti CLU 1 e CLU 2. Dall’analisi è emerso che la sequenza di CLU 1 è più corta al 5’ rispetto a quella depositata in NCBI con l’identificativo NM_001831 e il primo AUG disponibile per l’inizio della traduzione è localizzato sull’esone 2. È stato dimostrato che CLU 2, al contrario di quanto riportato in NCBI, è tradotto in proteina a partire dall’AUG presente sull’esone 2, allo stesso modo in cui viene tradotto CLU 1. Inoltre, è stato osservato che i livelli d’espressione dei trascritti variano notevolmente tra le diverse linee cellulari e nelle cellule epiteliali CLU 2 è espressa sempre a bassi livelli. In queste cellule, l’espressione di CLU 2 è silenziata per via epigenetica e la somministrazione di farmaci capaci di rendere la cromatina più accessibile, quali tricostatina A e 5-aza-2’-deossicitidina, è in grado di incrementarne l’espressione. Nella seconda parte, un’analisi bioinformatica seguita da saggi di attività in vitro in cellule epiteliali prostatiche trattate con farmaci epigenetici, hanno permesso di identificare, per la prima volta in uomo, una seconda regione regolatrice denominata P2, capace di controllare l’espressione di CLU 2. Rispetto a P1, il classico promotore di CLU già ampiamente studiato da altri gruppi di ricerca, P2 è un promotore debole, privo di TATA box, che nelle cellule epiteliali prostatiche è silente in condizioni basali e la cui attività incrementa in seguito alla somministrazione di farmaci epigenetici capaci di alterare le modificazioni post-traduzionali delle code istoniche nell’intorno di P2. Ne consegue un rilassamento della cromatina e un successivo aumento di trascrizione di CLU 2. La presenza di un’isola CpG differentemente metilata nell’intorno di P1 spiegherebbe, almeno in parte, i differenti livelli di espressione di CLU che si osservano tra le diverse linee cellulari. Nella terza parte, l’analisi del pathway di NF-kB in un modello sperimentale di tumore prostatico in cui CLU è stata silenziata o sovraespressa, ha permesso di capire come la forma citosolica di CLU abbia un ruolo inibitorio nei confronti dell’attività del fattore trascrizionale NF-kB. CLU inibisce la fosforilazione e l’attivazione di p65, il membro più rappresentativo della famiglia NF-kB, con conseguente riduzione della trascrizione di alcuni geni da esso regolati e coinvolti nel rimodellamento della matrice extracellulare, quali l’urochinasi attivatrice del plasminogeno, la catepsina B e la metallo proteinasi 9. È stato dimostrato che tale inibizione non è dovuta a un’interazione fisica diretta tra CLU e p65, per cui si suppone che CLU interagisca con uno dei componenti più a monte della via di segnalazione responsabile della fosforilazione ed attivazione di p65.

Microenvironment and microvascular wall modulate cancer cell progression

Tumour progression is a complex process that frequently brings to cancer metastasis, the first cause of poor prognosis of cancer affected patients. Metastasis are generated by cells escaped from a primary mass and able to enter in the circulation, survive and proliferate in a new, distant site of the organism. To reach all these goal, many different phenomena had occur within both the cancer cells and the surrounding microenvironment. In the first part of this thesis, the focus was pointed on the metastatic potential of a leiomyosarcoma cell model. The studied cancer cells demonstrated a strong invasive capacity of the ECM in vitro, principally by production of matrix metalloproteinases 2 and 9, and robust pro-angiogenic activity in the chick CAM model, that facilitate its dissemination through same chick embryo internal organs. This study, with the title “MMPs and angiogenesis affect the metastatic potential of a human vulvar leiomyosarcoma cell line”, is presented in the published form. In the second part of this work, the emphasis was given to the microvascular element of the tumour microenvironment and specifically to the perivascular pericytes. These are intriguing cells due to their uncertain involvement in the biology of cancer. It is not clear how pericytes change within the tumour microenvironment and which is their contribute during the tumour dissemination. After the characterization of the chosen pericytic cell model, an in vitro study of the interaction between pericytes and different cancer cell lines where performed. Indirect and direct cell-cell interaction as well as movement of cancer cells in presence of pericytes conditioned media was analysed, in order to investigate the reciprocal influence of pericytes and tumour cells in the context of cancer progression.

Estudos sobre a organização genômica, evolução e expressão de microRNAs

Os microRNAs (miRNAs) são pequenos RNAs não codificadores de proteínas presentes na maioria dos eucariotos. Esses RNAs regulam a expressão gênica em nível pós-transcricional através do silenciamento de mRNAs-alvo que possuem sítios complementares às suas sequências, atuando em praticamente todos os processos celulares. Embora a estrutura e função dos miRNAs estejam bem caracterizadas, aspectos relacionados à sua organização genômica, evolução e atuação em doenças são tópicos que apresentam enormes lacunas. Nesta tese, utilizamos abordagens computacionais para investigar estes temas em três trabalhos. No primeiro, processamos e integramos um vasto volume de dados publicamente disponíveis referentes aos miRNAs e genes codificadores de proteínas para cinco espécies de vertebrados. Com isso, construimos uma ferramenta web que permite a fácil inspeção da organização genômica dos miRNAs em regiões inter e intragênicas, o acesso a dados de expressão de miRNAs e de genes codificadores de proteínas (classificados em genes hospedeiros e não hospedeiros de miRNAs), além de outras informações pertinentes. Verificamos que a ferramenta tem sido amplamente utilizada pela comunidade científica e acreditamos que ela possa facilitar a geração de hipóteses associadas à regulação dos miRNAs, principalmente quando estão inseridos em genes hospedeiros. No segundo estudo, buscamos compreender como o contexto genômico e a origem evolutiva dos genes hospedeiros influenciam a expressão e evolução dos miRNAs humanos. Nossos achados mostraram que os miRNAs intragênicos surgem preferencialmente em genes antigos (origem anterior à divergência de vertebrados). Observamos que os miRNAs inseridos em genes antigos têm maior abrangência de expressão do que os inseridos em genes novos. Surpreendentemente, miRNAs jovens localizados em genes antigos são expressos em um maior número de tecidos do que os intergênicos de mesma idade, sugerindo uma vantagem adaptativa inicial que pode estar relacionada com o controle da expressão dos genes hospedeiros, e como consequência, expondo-os a contextos celulares e conjuntos de alvos diversos. Na evolução a longo prazo, vimos que genes antigos conferem maior restrição nos padrões de expressão (menor divergência de expressão) para miRNAs intragênicos, quando comparados aos intergênicos. Também mostramos possíveis associações funcionais relacionadas ao contexto genômico, tais como o enriquecimento da expressão de miRNAs intergênicos em testículo e dos intragênicos em tecidos neurais. Propomos que o contexto genômico e a idade dos genes hospedeiros são fatores-chave para a evolução e expressão dos miRNAs. Por fim, buscamos estabelecer associações entre a expressão diferencial de miRNAs e a quimioresistência em câncer colorretal utilizando linhagens celulares sensíveis e resistentes às drogas 5-Fluoruracil e Oxaliplatina. Dentre os miRNAs identificados, o miR-342 apresentou níveis elevados de expressão nas linhagens sensíveis à Oxaliplatina. Com base na análise dos alvos preditos, detectamos uma significativa associação de miR-342 com a apoptose. A superexpressão de miR-342 na linhagem resistente SW620 evidenciou alterações na expressão de genes da via apoptótica, notavelmente a diminuição da expressão do fator de crescimento PDGFB, um alvo predito possivelmente sujeito à regulação direta pelo miR-342.

Characterization of a new murine retinal cell line (MU-PH1) with glial, progenitor and photoreceptor characteristics

Unlike fish and amphibians, mammals do not regenerate retinal neurons throughout life. However, neurogenic potential may be conserved in adult mammal retina and it is necessary to identify the factors that regulate retinal progenitor cells (RPC) proliferative capacity to scope their therapeutic potential. Müller cells can be progenitors for retinal neuronal cells and can play an essential role in the restoration of visual function after retinal injury. Some members of the Toll-like receptor (TLR) family, TLR2, TLR3 and TLR4, are related to progenitor cells proliferation. Müller cells are important in retinal regeneration and stable cell lines are useful for the study of retinal stem cell biology. Our purpose was to obtain a Müller-derived cell line with progenitor characteristics and potential interest in regeneration processes. We obtained and characterized a murine Müller-derived cell line (MU-PH1), which proliferates indefinitely in vitro. Our results show that (i) MU-PH1 cells expresses the Müller cell markers Vimentin, S-100, glutamine synthetase and the progenitor and stem cell markers Nestin, Abcg2, Ascl1, α-tubulin and β-III-tubulin, whereas lacks the expression of CRALBP, GFAP, Chx10, Pax6 and Notch1 markers; (ii) MU-PH1 cell line stably express the photoreceptor markers recoverin, transducin, rhodopsin, blue and red/green opsins and also melanopsin; (iii) the presence of opsins was confirmed by the recording of intracellular free calcium levels during light stimulation; (iv) MU-PH1 cell line also expresses the melatonin MT1 and MT2 receptors; (v) MU-PH1 cells express TLR1, 2, 4 and 6 mRNA; (vi) MU-PH1 express TLR2 at cell surface level; (vii) Candida albicans increases TLR2 and TLR6 mRNA expression; (viii) C. albicans or TLR selective agonists (Pam(3)CysSK(4), LPS) did not elicit morphological changes nor TNF-α secretion; (ix) C. albicans and Pam(3)CysSK(4) augmented MU-PH1 neurospheres formation in a statistically significant manner. Our results indicate that MU-PH1 cell line could be of great interest both as a photoreceptor model and in retinal regeneration approaches and that TLR2 may also play a role in retinal cell proliferation.

Chronic myeloid leukemia gene therapy delivered by cell penetrating peptides : from bench to clinic

Trabalho Final do Curso de Mestrado Integrado em Medicina, Faculdade de Medicina, Universidade de Lisboa, 2014

Dissection moléculaire de la sénescence cellulaire induite par le stress et la thérapie dans le cancer de l’ovaire et son impact sur la réponse des patientes

Le cancer de l’ovaire (COv) est le cancer gynécologique le plus létal chez la femme et les traitements existants, chirurgie et chimiothérapie, ont peu évolué au cours des dernières décennies. Nous proposons que la compréhension des différents destins cellulaires tels que la sénescence que peuvent choisir les cellules du cancer de l’ovaire en réponse à la chimiothérapie pourrait conduire à de nouvelles opportunités thérapeutiques. La sénescence cellulaire a été largement associée à l’activité de la protéine TP53, qui est mutée dans plus de 90% des cas de cancer de l’ovaire séreux de haut grade (COv-SHG), la forme la plus commune de la maladie. Dans nos travaux, à partir d’échantillons dérivés de patientes, nous montrons que les cultures primaires du cancer de l’ovaire séreux de haut grade exposées au stress ou à des drogues utilisées en chimiothérapie entrent en senescence grâce à l’activité d’un isoforme du gène CDKN2A (p16INK4A). Dans ces cellules, nous avons évalué les caractéristiques fondamentales de la sénescence cellulaire tels que les altérations morphologiques, l’activité béta galactosidase associée à la sénescence, les dommages à l’ADN, l’arrêt du cycle cellulaire et le phénotype sécrétoire associé à la sénescence. En utilisant des micromatrices tissulaires construites à partir d’échantillons humains de COv-SHG pré- et post-chimiothérapie, accompagnées de leurs données cliniques, nous avons quantifié des marqueurs de sénescence incluant une diminution de la prolifération cellulaire quelques semaines après chimiothérapie. De façon intéressante, l’expression de p16INK4A dans les échantillons de COv-SHG prétraitement corrèle avec une survie prolongée des patientes suite au traitement. Ceci suggère ainsi pour la première fois un impact biologique bénéfique pour la présence de cellules cancéreuses qui sont capable d’activer la sénescence, particulièrement pour le traitement du cancer de l’ovaire. Dans le but de complémenter les thérapies actuelles avec des approches de manipulation pharmacologique de la sénescence, nos résultats suggèrent qu’il serait important de déterminer l’impact positif ou négatif de la sénescence induite par la thérapie sur la progression de la maladie et la survie, pour chaque type de cancer de façon indépendante.

Multiple regulatory variants located in cell type-specific enhancers within the PKP2 locus form major risk and protective haplotypes for canine atopic dermatitis in German shepherd dogs.

BACKGROUND Canine atopic dermatitis (CAD) is a chronic inflammatory skin disease triggered by allergic reactions involving IgE antibodies directed towards environmental allergens. We previously identified a ~1.5 Mb locus on canine chromosome 27 associated with CAD in German shepherd dogs (GSDs). Fine-mapping indicated association closest to the PKP2 gene encoding plakophilin 2. RESULTS Additional genotyping and association analyses in GSDs combined with control dogs from five breeds with low-risk for CAD revealed the top SNP 27:19,086,778 (p = 1.4 × 10(-7)) and a rare ~48 kb risk haplotype overlapping the PKP2 gene and shared only with other high-risk CAD breeds. We selected altogether nine SNPs (four top-associated in GSDs and five within the ~48 kb risk haplotype) that spanned ~280 kb forming one risk haplotype carried by 35 % of the GSD cases and 10 % of the GSD controls (OR = 5.1, p = 5.9 × 10(-5)), and another haplotype present in 85 % of the GSD cases and 98 % of the GSD controls and conferring a protective effect against CAD in GSDs (OR = 0.14, p = 0.0032). Eight of these SNPs were analyzed for transcriptional regulation using reporter assays where all tested regions exerted regulatory effects on transcription in epithelial and/or immune cell lines, and seven SNPs showed allelic differences. The DNA fragment with the top-associated SNP 27:19,086,778 displayed the highest activity in keratinocytes with 11-fold induction of transcription by the risk allele versus 8-fold by the control allele (pdifference = 0.003), and also mapped close (~3 kb) to an ENCODE skin-specific enhancer region. CONCLUSIONS Our experiments indicate that multiple CAD-associated genetic variants located in cell type-specific enhancers are involved in gene regulation in different cells and tissues. No single causative variant alone, but rather multiple variants combined in a risk haplotype likely contribute to an altered expression of the PKP2 gene, and possibly nearby genes, in immune and epithelial cells, and predispose GSDs to CAD.

The Human genetic mutant cell repository /

Description based on: 7th ed. (1980)