Candida albicans Increases Tumor Cell Adhesion to Endothelial Cells In Vitro: Intraspecific Differences and Importance of the Mannose Receptor

The dimorphic fungus Candida albicans is able to trigger a cytokine-mediated pro-inflammatory response that increases tumor cell adhesion to hepatic endothelium and metastasis. To check the intraspecific differences in this effect, we used an in vitro murine model of hepatic response against C. albicans, which made clear that tumor cells adhered more to endothelium incubated with blastoconidia, both live and killed, than germ tubes. This finding was related to the higher carbohydrate/protein ratio found in blastoconidia. In fact, destruction of mannose ligand residues on the cell surface by metaperiodate treatment significantly reduced tumor cell adhesion induced. Moreover, we also noticed that the effect of clinical strains was greater than that of the reference one. This finding could not be explained by the carbohydrate/protein data, but to explain these differences between strains, we analyzed the expression level of ten genes (ADH1, APE3, IDH2, ENO1, FBA1, ILV5, PDI1, PGK1, QCR2 and TUF1) that code for the proteins identified previously in a mannoprotein-enriched pro-metastatic fraction of C. albicans. The results corroborated that their expression was higher in clinical strains than the reference one. To confirm the importance of the mannoprotein fraction, we also demonstrate that blocking the mannose receptor decreases the effect of C. albicans and its mannoproteins, inhibiting IL-18 synthesis and tumor cell adhesion increase by around 60%. These findings could be the first step towards a new treatment for solid organ cancers based on the role of the mannose receptor in C. albicans-induced tumor progression and metastasis.

Vascular endothelial growth factor regulates melanoma cell adhesion and growth in the bone marrow microenvironment via tumor cyclooxygenase-2

Background: Human melanoma frequently colonizes bone marrow (BM) since its earliest stage of systemic dissemination, prior to clinical metastasis occurrence. However, how melanoma cell adhesion and proliferation mechanisms are regulated within bone marrow stromal cell (BMSC) microenvironment remain unclear. Consistent with the prometastatic role of inflammatory and angiogenic factors, several studies have reported elevated levels of cyclooxygenase-2 (COX-2) in melanoma although its pathogenic role in bone marrow melanoma metastasis is unknown. Methods: Herein we analyzed the effect of cyclooxygenase-2 (COX-2) inhibitor celecoxib in a model of generalized BM dissemination of left cardiac ventricle-injected B16 melanoma (B16M) cells into healthy and bacterial endotoxin lipopolysaccharide (LPS)-pretreated mice to induce inflammation. In addition, B16M and human A375 melanoma (A375M) cells were exposed to conditioned media from basal and LPS-treated primary cultured murine and human BMSCs, and the contribution of COX-2 to the adhesion and proliferation of melanoma cells was also studied. Results: Mice given one single intravenous injection of LPS 6 hour prior to cancer cells significantly increased B16M metastasis in BM compared to untreated mice; however, administration of oral celecoxib reduced BM metastasis incidence and volume in healthy mice, and almost completely abrogated LPS-dependent melanoma metastases. In vitro, untreated and LPS-treated murine and human BMSC-conditioned medium (CM) increased VCAM-1-dependent BMSC adherence and proliferation of B16M and A375M cells, respectively, as compared to basal medium-treated melanoma cells. Addition of celecoxib to both B16M and A375M cells abolished adhesion and proliferation increments induced by BMSC-CM. TNF alpha and VEGF secretion increased in the supernatant of LPS-treated BMSCs; however, anti-VEGF neutralizing antibodies added to B16M and A375M cells prior to LPS-treated BMSC-CM resulted in a complete abrogation of both adhesion-and proliferation-stimulating effect of BMSC on melanoma cells. Conversely, recombinant VEGF increased adherence to BMSC and proliferation of both B16M and A375M cells, compared to basal medium-treated cells, while addition of celecoxib neutralized VEGF effects on melanoma. Recombinant TNFa induced B16M production of VEGF via COX-2-dependent mechanism. Moreover, exogenous PGE2 also increased B16M cell adhesion to immobilized recombinant VCAM-1. Conclusions: We demonstrate the contribution of VEGF-induced tumor COX-2 to the regulation of adhesion-and proliferation-stimulating effects of TNFa, from endotoxin-activated bone marrow stromal cells, on VLA-4-expressing

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

11 p.

Expression and activity profiles of DPP IV/CD26 and NEP/CD10 glycoproteins in the human renal cancer are tumor-type dependent

Background: Cell-surface glycoproteins play critical roles in cell-to-cell recognition, signal transduction and regulation, thus being crucial in cell proliferation and cancer etiogenesis and development. DPP IV and NEP are ubiquitous glycopeptidases closely linked to tumor pathogenesis and development, and they are used as markers in some cancers. In the present study, the activity and protein and mRNA expression of these glycoproteins were analysed in a subset of clear-cell (CCRCC) and chromophobe (ChRCC) renal cell carcinomas, and in renal oncocytomas (RO). Methods: Peptidase activities were measured by conventional enzymatic assays with fluorogen-derived substrates. Gene expression was quantitatively determined by qRT-PCR and membrane-bound protein expression and distribution analysis was performed by specific immunostaining. Results: The activity of both glycoproteins was sharply decreased in the three histological types of renal tumors. Protein and mRNA expression was strongly downregulated in tumors from distal nephron (ChRCC and RO). Moreover, soluble DPP IV activity positively correlated with the aggressiveness of CCRCCs (higher activities in high grade tumors). Conclusions: These results support the pivotal role for DPP IV and NEP in the malignant transformation pathways and point to these peptidases as potential diagnostic markers.

Revealing, illuminating, and modifying proteins in human diseases using noncanonical amino acids

To better understand human diseases, much recent work has focused on proteins to either identify disease targets through proteomics or produce therapeutics via protein engineering. Noncanonical amino acids (ncAAs) are tools for altering the chemical and physical properties of proteins, providing a facile strategy not only to label proteins but also to engineer proteins with novel properties. My thesis research has focused on the development and applications of noncanonical amino acids in identifying, imaging, and engineering proteins for studying human diseases. Chapter 1 introduces the concept of ncAAs and reveals insights to how I chose my thesis projects.

ncAAs have been incorporated to tag and enrich newly synthesized proteins for mass spectrometry through a method termed BONCAT, or bioorthogonal noncanonical amino acid tagging. Chapter 2 describes the investigation of the proteomic response of human breast cancer cells to induced expression of tumor suppressor microRNA miR-126 by combining BONCAT with another proteomic method, SILAC or stable isotope labeling by amino acids in cell culture. This proteomic analysis led to the discovery of a direct target of miR-126, shedding new light on its role in suppressing cancer metastasis.

In addition to mass spectrometry, ncAAs can also be utilized to fluorescently label proteins. Chapter 3 details the synthesis of a set of cell-permeant cyclooctyne probes and demonstration of selective labeling of newly synthesized proteins in live mammalian cells using azidohomoalanine. Similar to live cell imaging, the ability to selectively label a particular cell type within a mixed cell population is important to interrogating many biological systems, such as tumor microenvironments. By taking advantage of the metabolic differences between cancer and normal cells, Chapter 5 discusses efforts to develop selective labeling of cancer cells using a glutamine analogue.

Furthermore, Chapter 4 describes the first demonstration of global replacement at polar amino acid positions and its application in developing an alternative PEGylation strategy for therapeutic proteins. Polar amino acids typically occupy solvent-exposed positions on the protein surface, and incorporation of noncanonical amino acids at these positions should allow easier modification and cause less perturbation compared to replacements at the interior positions of proteins.

Estudio comparativo entre tumor primario y metastásico de la trimetilación de la Histona H3 en el modelo in vivo de metástasis hepática de cáncer colorrectal murino.

Los mecanismos epigenéticos, entre los que está implicada la modificación covalente de histonas, son esenciales para el mantenimiento estable de la actividad génica en las células. Estos mecanismos también están implicados en la aparición de enfermedades como el cáncer colorrectal (CCR), siendo la metástasis hepática una de las formas más agresivas de la misma al producir una drástica disminución de la esperanza de vida del enfermo. Las modificaciones en las histonas, conocidas recientemente como código histónico, afectan a la estructura de la cromatina y juegan un papel importante en el desarrollo de la tumorogénesis. Sin embargo, se sabe poco acerca de aquellas células que adquieren la capacidad de metastatizar, y es por ello que en el presente trabajo se estudian las diferencias epigenéticas entre células tumorales primarias y células tumorales metastásicas para el patrón de trimetilación de la histona H3 en tres residuos diferentes del aminoácido lisina: lisina 4 (H3K4me3), lisina 9 (H3K9me3) y lisina 27 (H3K27me3).

Caracterização das lesões impalpáveis (lesões III E IV), e das alterações em TP53 (p53) na detecção precoce do câncer de mama

As lesões impalpáveis da mama que muitas das vezes são assintomáticas, podem corresponder à um estágio de progressão de câncer difícil de ser detectado, durante os exames de rotina de palpação da mulher. O único método possível para a descoberta dessas lesões é através dos exames de imagem da mama, de modo geral, através da mamografia, que geralmente ocorre após os 45 anos. Devido a esses fatores, lesões impalpáveis, são frequentemente, descobertas apenas quando o estágio de desenvolvimento da doença já está avançado e as intervenções terapêuticas são menos reparadoras. Com a finalidade de iniciar a caracterização de tumores impalpáveis iniciais, objetivamos analisar o perfil genético (mutação) e epigenético (metilação de região promotora) de regiões do DNA relacionadas ao gene supressor tumoral TP53, provenientes de biópsias de mulheres residentes do Estado do Rio de Janeiro. Neste trabalho, foram investigadas 34 amostras de tecido de tumor de mama, por sequenciamento de DNA, nos exons de 5 a 8 do gene TP53. Nesta região, não foi encontrada nenhuma mutação. Este resultado pode estar relacionado ao tipo inicial de lesão, de acordo com os dados radiológicos das lesões de categorias 3 e 4 da escala BIRADS. Para verificar o estado de metilação da região promotora do gene TP53, analisamos 30 pares de amostras (sangue e tumor) de pacientes com suspeita de câncer de mama, pela técnica MSP-PCR. Nenhuma amostra tumoral apresentou alteração no estado de metilação na região promotora do gene TP53, quando comparada à amostra normal. Um motivo possível para a disparidade de resultados em relação à outros trabalhos pode ter sido a utilização da técnica. A caracterização das lesões impalpáveis apenas foi iniciada neste trabalho, no qual pudemos constatar que a mutação em TP53 pode ser um evento mais tardio. Portanto, a lesão mamária, em suas diferentes formas, continuará a ser o assunto investigado por nosso grupo, ampliando o número de amostras e alcançando melhor conexão da conduta e dos métodos clínicos já existentes, com as novas possibilidades de diagnóstico via marcadores moleculares em tumores e fluidos biológicos

Efeitos de raios-X de baixa energia em células mamárias

Doses de radiação de baixa energia podem induzir quebras de dupla fita no DNA assim como também produzir perfis alterados de expressão de genes relacionados a estas lesões. Os danos não reparados ou mal reparados levam a uma maior suscetibilidade à transformação oncogênica já que os efeitos biológicos mais importantes causados pela radiação ionizante são mutação e carcinogênese. As lesões no DNA provocadas pela radiação podem também ocasionar o surgimento micronúcleos e as células podem ser induzidas à apoptose. O objetivo deste trabalho é estudar in vitro a presença de micronúcleos e a apoptose ocasionados por Raios-X de baixa energia. Pretende-se analisar estes efeitos biológicos em relação à energia equivalente à utilizada em exames mamográficos usando duas linhagens estabelecias de células de mama: a MCF-7 (tumoral) e a HB-2 (não-tumoral). As células, em crescimento exponencial, foram irradiadas no equipamento de arranjo experimental de mamografia do LCR/UERJ. A dose de 5Gy na energia de 30 kV foi aplicada com taxa de 0,1 Gy/seg utilizando filtro de 0,03 mm de molibdênio. As irradiações foram realizadas duas vezes, após as irradiações, as células foram incubadas por 4, 24 ou 48 horas e posteriormente coradas com o corante Hoechst33258 para análise em microscopia de fluorescência. Para cada análise, 1000 células foram categorizadas pela morfologia do núcleo. Os resultados mostraram que a HB-2, utilizada neste estudo como célula mamária normal, apresentou maior sensibilidade aos efeitos da radiação, com 37 % das células em apoptose após 4 hs de incubação, enquanto a MCF-7 apresentou 6,5 %. Nas análises após 24 hs foi possível confirmar a radioresistência da MCF-7 tendo sido observadas 11% de células em apoptose no grupo irradiado. Houve um aumento crescente de micronúcleos radioinduzidos nas duas linhagens de acordo com os tempos de incubação. Na análise de 4 hs a HB-2 apresentou 3%, em 24 hs, 8,5% e 48 hs, 11,5 %. Diante destes resultados, foi possível concluir que a energia do feixe de raios-X utilizada na mamografia pode ser capaz de ocasionar aumento de ocorrência de apoptose e geração de micronúcleos nas duas linhagens estudadas

O papel da proteína supressora de tumor p53 na indução de ciclooxigenase-2 em Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas: aspectos moleculares e clínicos

O Carcinoma de Pulmão de Células Não Pequenas (NSCLC) é uma doença freqüentemente letal e altamente resistente à terapia oncológica convencional, como por exemplo, o tratamento quimioterápico com cisplatina e paclitaxel. A superexpressão de Ciclooxigenase-2 (COX-2) é constantemente observada em pacientes com NSCLC, estando associada ao prognóstico ruim destes pacientes. Acredita-se que a alta expressão de COX-2 produz efeitos anti-apoptóticos, porém pouco é conhecido sobre os mecanismos de regulação desta enzima. Muitos sinais capazes de ativar COX-2 também induzem a proteína supressora de tumor p53, conhecida pelo seu papel fundamental no controle da proliferação celular e apoptose. Dados recentes indicam que a proteína p53 é um importante regulador da expressão de COX-2. O objetivo desta dissertação foi avaliar os efeitos da quimioterapia na expressão da enzima COX-2 em linhagens celulares com diferente status do gene TP53, e ainda, correlacionar a expressão de COX-2 e o status mutacional de TP53, com as características clínico-patológicas de pacientes com NSCLC. Como ferramentas experimentais foram usadas técnicas de biologia celular e molecular como interferência de RNA, PCR em tempo real, análise mutacional e imuno-histoquímica. Com os resultados obtidos, observamos que as linhagens celulares de câncer de pulmão que apresentam p53 na sua forma selvagem, quando expostas ao tratamento com cisplatina, apresentaram indução da expressão de COX-2 (RNAm e proteína), em adição ao aumento da síntese de Prostaglandina E2 (PGE2). Em contrapartida, a expressão de COX-2 não foi alterada após o tratamento com cisplatina nas linhagens celulares que apresentavam mutação no gene TP53. Ao avaliar o tratamento com paclitaxel, foi observado um aumento da expressão de COX-2 nas linhagens A549 e H460 (linhagens celulares do tipo selvagem para p53), entretanto não foi observada alteração nos níveis de PGE2. Em adição, o tratamento com paclitaxel induziu um aumento da expressão de COX-2 na linhagem com deleção em TP53, ACC LC-319. Em seguida, após silenciamento de p53 na linhagem celular A549, por interferência de RNA, a cisplatina passou a não ser mais capaz de induzir o aumento da expressão de COX-2. No tratamento com paclitaxel, o silenciamento de TP53 não mudou a expressão de COX-2, indicando assim um efeito independente de p53. Dessa maneira, sugerimos que a indução de COX-2, por cisplatina, em linhagens celulares NSCLC é dependente de p53. Na análise dos pacientes NSCLC, os resultados demonstram que 54% dos pacientes apresentam expressão positiva de COX-2. Mutações em TP53 foram observadas em 57% dos pacientes, incluindo 56% de fumantes correntes e 37% de ex-fumantes. Uma associação entre a expressão de COX-2 e o status selvagem de TP53 foi observada, entre os pacientes que apresentaram expressão positiva de COX-2, 80% apresentaram TP53 selvagem. Um número maior de pacientes é necessário para aumentar o poder estatístico e confirmar as tendências observadas nesse estudo

Sobrevida e fatores prognósticos para o câncer de mama em Juiz de Fora, Minas Gerais, na coorte diagnosticada entre 1998 e 2000

Este estudo teve como objetivo analisar a sobrevida e fatores prognósticos para o câncer de mama feminino, com ênfase no papel de variáveis relacionadas aos serviços de saúde. Foram analisadas 782 mulheres com câncer invasivo da mama e submetidas à cirurgia curativa, que realizaram tratamento cirúrgico e/ou terapia complementar no município de Juiz de Fora, Minas Gerais, com diagnóstico da doença entre 1998 e 2000. O recrutamento dos casos foi efetuado a partir de busca ativa nos registros médicos de todos os serviços de saúde que prestam atendimento em oncologia na cidade. O seguimento foi realizado mediante retorno aos prontuários e complementado por busca no banco do Sistema de Informação sobre Mortalidade (SIM), contato telefônico e consulta de situação cadastral no Cadastro de Pessoas Físicas (CPF). As principais variáveis analisadas foram: cor da pele, idade ao diagnóstico, tamanho do tumor, comprometimento de linfonodos, estadiamento, cidade de residência e variáveis relativas aos serviços de saúde, entre outras. As funções de sobrevida foram calculadas por meio do método de Kaplan-Meier. Foi utilizado o modelo de riscos proporcionais de Cox para avaliação dos fatores prognósticos. No primeiro artigo, foi observada taxa de sobrevida específica em cinco anos de 80,9%, sendo identificados tamanho tumoral e comprometimento de linfonodos axilares como importantes fatores prognósticos associados de forma independente à sobrevida pela doença na população de estudo (HR=1,99, IC95%: 1,27-3,10 e HR=3,92, IC95%: 2,49-6,16, respectivamente). No segundo artigo, quando consideradas as variáveis relativas aos serviços de saúde, foi verificada pior sobrevida para as mulheres assistidas no serviço público, embora com significância limítrofe (p=0,05), e para aquelas que não tinham plano privado de saúde, apesar de não significativa (p=0,1). As funções de sobrevida não ajustadas e estratificadas por natureza do serviço de saúde exibiram sobrevida mais desfavorável para as mulheres não brancas e para os casos com nenhum ou menos de 10 linfonodos isolados somente no serviço público, embora com significâncias estatísticas apenas marginais (p=0,09 e p=0,07, respectivamente). Na análise multivariada, foi observado maior risco de óbito nas mulheres que não fizeram uso de hormonioterapia apenas para os casos assistidos no serviço público (HR=1,56; IC95%: 1,01-2,41), independentemente do tamanho tumoral e do status ganglionar axilar. Tais achados sugerem desigualdades sociais e disparidades na prevenção primária e secundária da doença na região estudada, com desvantagem para o serviço público de saúde, enfatizando a maior necessidade de esclarecimento sobre a doença, assim como de diagnóstico e tratamento dos casos em estádios mais precoces. Destacou-se, ainda, o valor de se trabalhar com informações produzidas pelos serviços de saúde responsáveis pela assistência oncológica no país, possibilitando a caracterização do perfil e da sobrevida das pacientes assistidas e fornecendo subsídios aos órgãos competentes do setor saúde local para nortear a adoção de estratégias de prevenção direcionadas ao controle da doença na população avaliada.

Caracterización celular y funcional del receptor para colágeno DDR1 en la respuesta del microambiente al tumor metastásico.

El cáncer se ha considerado una enfermedad definida y dirigida por la inestabilidad genómica, las alteraciones cromosómicas y las mutaciones genéticas. Sin embargo, en la actualidad, la influencia de las células estromales no malignas del microambiente tumoral está claramente establecida. Los tumores son tejidos complejos, compuestos no sólo por las células malignas, sino también, por células estromales genéticamente estables, incluyendo a fibroblastos y macrófagos además de la matriz extracelular que producen. Al igual que en órganos sanos, estos compartimentos del microambiente no son meros espectadores, sino que regulan críticamente la iniciación tumoral, la progresión maligna y la metástasis. Más aún, los diferentes tipos estromales en diferentes contextos pueden exhibir capacidades promotoras u opuestas al tumor.