- / -

Τα ρετινοειδή αποτελούν μια μεγάλη οικογένεια οργανικών μορίων που μοιάζουν δομικά με τη βιταμίνη Α. Το all-trans ρετινοϊκό οξύ (atRA) είναι γνωστό πως ρυθμίζει ένα μεγάλο εύρος κυτταρικών βιολογικών διεργασιών μέσω της πρόσδεσής του και της ενεργοποίησης των υποδοχέων του, τους υποδοχείς ρετινοϊκού οξέος (RAR) και τους υποδοχείς ρειτνοειδών Χ (RXR). Κάθε κατηγορία υποδοχέων περιλαμβάνει τρία μέλη, α, β και γ. Τα ρετινοειδή χρησιμοποιούνται για τη θεραπεία πολλών ασθενειών, από την κοινή ακμή ως την οξεία προμυελωτική λευχαιμία. Η χρήση τους, παρ’ όλα αυτά, περιορίζεται εξαιτίας των σοβαρών ανεπιθύμητων ενεργειών τους, και είναι επιτακτική ανάγκη να συντεθούν ανάλογα με λιγότερες ανεπιθύμητες δράσεις. Προς αυτήν την κατεύθυνση έχουν συντεθεί πολλά ανάλογα, ανάμεσα τους και το N12-bis(all-trans-retinoyl)spermine (RA2SPM), ένα σύζευγμα δύο μορίων atRA με σπερμίνη, το οποίο συντέθηκε από την ερευνητική ομάδα του καθηγητή Δ. Παπαϊωάννου, στο Τμήμα Χημείας του Πανεπιστημίου Πατρών. Στην παρούσα εργασία μελετήθηκε η δράση του atRA και του RA2SPM στην αγγειογένεση και την ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων προστάτη. Το atRA ανέστειλε με δοσο-εξαρτώμενο τρόπο την αγγειογένεση στο μοντέλο της χοριοαλλαντοϊκής μεμβράνης (CAM) εμβρύου όρνιθας, παρόλο που η δράση του ήταν χαμηλότερη από αυτή που είχε δείξει παλιότερα το RA2SPM στο ίδιο σύστημα. Παρ’ όλο που το atRA προκάλεσε επαγωγή στην έκφραση του αγγειογενετικού αυξητικού παράγοντα πλειοτροπίνη (PTN) στην CAM, ανέστειλε την αλληλεπίδρασή της με τον υποδοχέα της RPTPβ/ζ, κάτι που συνάδει με μειωμένη επαγωγική δράση της PTN στην αγγειογένεση της CAM εμβρύου όρνιθας. Τα δύο ρετινοειδή μείωσαν των αριθμό των ανθρώπινων ενδοθηλιακών κυττάρων φλέβας ομφαλίου λώρου (HUVEC) και των προστατικών καρκινικών κυττάρων LNCaP και PC3, με δοσο-εξαρτώμενο τρόπο. Σε όλες τις περιπτώσεις, το RA2SPM ήταν πιο αποτελεσματικό σε σχέση με το atRA. Η δράση και των δύο ρετινοειδών στα καρκινικά κύτταρα προστάτη ήταν μεγαλύτερη από τη δράση τους στα ενδοθηλιακά κύτταρα. Αυτές οι δράσεις φαίνεται να σχετίζονται με αύξηση των επιπέδων του mRNA του ογκοκαταστατλικού γονιδίου RARβ και από τις δύο ουσίες που μελετήθηκαν. Ενδιαφέρον είναι ότι η δράση του atRA και του RA2SPM βρέθηκε να διαμεσολαβείται από τον RARα και ήταν μεγαλύτερη στα PC3 κύτταρα, τα οποία δεν εκφράζουν τον RARβ και θεωρούνται πιο επιθετικά. Στα κύτταρα που εκφράζουν τον RARβ, δηλαδή στα HUVEC και στα LNCaP, οι δύο ουσίες ήταν λιγότερο αποτελεσματικές. Τέλος, τόσο το atRA όσο και το RA2SPM μείωσαν τα επίπεδα mRNA και πρωτεΐνης της PTN, η οποία είναι γνωστό πως παίζει σημαντικό ρόλο στην ανάπτυξη των καρκινικών κυττάρων προστάτη PC3. Συμπερασματικά, τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας υποδεικνύουν ότι το RA2SPM φαίνεται να είναι πιο αποτελεσματικό από το atRA στην αναστολή της αγγειογένεσης και της ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων προστάτη. Επίσης, καταδεικνύουν τον RARα ως τον υποδοχέα μέσω του οποίου τα δύο υπό μελέτη ρετινοειδή προκαλούν αύξηση της έκφρασης του RARβ και αναστολή της ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων προστάτη. / Retinoids constitute a large family of organic compounds structurally related to the naturally occurring vitamin A. All-trans-retinoic acid (atRA) is known to modulate a wide range of cellular biological processes through binding to and activation of its specific receptors, retinoic acid receptors (RAR) and retinoid X receptors α, β and γ. Retinoids are being used for the treatment of various diseases, ranging from acne vulgaris to acute promyelotic leukemia. Their use however is limited due to serious adverse effects and there is a great need for analogues with minimized adverse effects. Towards this direction, many analogues are being synthesized, among which N1,N12-bis(all-trans-retinoyl)spermine (RA2SPM), a conjugate of all-trans retinoic acid with spermine, which has been synthesized by the research group of Prof. D. Papaioannou at the Dept. of Chemistry of the University of Patras. In the present work, the effect of atRA and RA2SPM on angiogenesis and prostate cancer cell growth has been studied. ATRA dose-dependently inhibited angiogenesis in the chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM) model, although its effect was lower that the previously shown effect of RA2SPM on the same system. Although atRA increased the expression of the angiogenic growth factor pleiotrophin (PTN) in the CAM, it decreased its interaction with its receptor RPTPβ/ζ, in line with a possible decreased effect of PTN in stimulating CAM angiogenesis. Both retinoids decreased the number of human umbilical vein endothelial (HUVEC) and prostate cancer LNCaP and PC3 cells in a concentration-dependent manner. In all cases, RA2SPM was more effective and potent compared with atRA and the effect of both retinoids on prostate cancer cells was higher than their corresponding effect on endothelial cells. These effects seem to be related to an increase of the mRNA of the RARβ tumour repressing gene by both substances tested. Interestingly, the effect of atRA and RA2SPM was mediated by RARα and was higher in PC3 cells that do not express RARβ and are considered more aggressive; in cells that express RARβ, i.e. HUVEC and LNCaP, both substances were less effective. Finally, both atRA and RA2SPM decreased mRNA and protein levels of PTN, which is known to be significant for prostate cancer PC3 cell growth. These data suggest that RA2SPM seems to be more effective than atRA in decreasing angiogenesis and prostate cancer cell growth and identify RARα as the receptor through which it causes RARβ up-regulation and decrease of prostate cancer cell growth.

-- / Ultrasound imaging is one of the most important ways of imaging the human body. The mainly application of ultrasound is for the soft parts of the body, due to the properties of tissues in the propagation of the ultrasounds. The brain with its normal shape is an appropriate organ for ultrasound imaging. But intraoperative ultrasound imaging may be effective in tumor localization and it can be used throughout surgery to monitor the extent of tumor resection. The ability to locate precisely a deeply situated intracranial lesion intraoperatively can reduce the risk of damage to normal tissue, assist in determining the extent of tumor resection and reduce the time surgery. Intraoperative ultrasound holds great promise, but if it is to be used to its fullest extent, further modification of transducers must be developed. For this reason in this project we have done different simulations via the program Field II in order to evaluate the most appropriate transducers for the best depiction that can be achieved. We have to mention that those different experiments are based to the same code but with different specific parameters in every experiment.

Σήμερα ο καρκίνος του δέρματος αποτελεί την πιο κοινή μορφή καρκίνου. Κάθε χρόνο στις ΗΠΑ πάνω απο ένα εκατομμύριο άνθρωποι προσβάλλονται απο κάποια μορφή καρκίνου του δέρματος. Οι τρεις κύριες κατηγορίες δερματικών καρκίνων είναι το Βασικοκυτταρικό καρκίνωμα (BCC), το Ακανθοκυτταρικό καρκίνωμα (SCC) και το Μελάνωμα, με τις δύο πρώτες να αποτελούν πιο ήπιες μορφές καρκίνου με σαφώς καλύτερη πρόγνωση σε σχέση με το μελάνωμα. Ο στόχος αυτής της εργασία είναι να διερευνήσει το ρόλος του μεταγράφικου παράγοντα CREB σε καρκινικά κύτταρα του δέρματος. Ο CREB ρυθμίζει την έκφραση γονιδίων που εμπλέκονται στην επιβίωση, τον πολλαπλασιασμό και το μεταβολισμό της γλουκόζης καθώς και γονίδια που σχετίζονται με τον καρκίνο. ‘Εχει αποδειχθεί οτι ο CREB υπερεκφράζεται ή βρίσκεται στην ενεργή φωσφωριλιωμένη του μορφή σχεδόν σε όλους τους τύπους καρκίνου. Στον καρκίνο του δέρματος υπάρχει ενεργοποίηση και υπερέκφραση του CREB κατά την εξέλιξη προς κακοήθη φαινότυπο. Ξέρουμε επίσης οτι η μεταστατική ικανότητα του μελανώματος σχετίζεται με τη δραστηριότητα και υπερέκφραση του CREB. Παρόλα αυτά η έρευνα σχετικά με τον ρόλο του CREB στον καρκίνο του δέρματος βρίσκεται ακόμα σε πρώιμο στάδιο. Ο στόχος αυτής της ερευνητικής εργασίας είναι να διερευνήσει τον ρόλο του CREB στον καρκίνο του δέρματος και πιο συγκεκριμένα στοχεύουμε να μελετήσουμε την έκφραση του pCREB και του CREB σε δείγματα ασθενών, να εξακριβώσουμε ποιά είναι τα γονίδια-στόχοι του CREB κατά την ογκογένεση και μετάσταση, καθώς και τον αριθμό των αντιτύπων του σε καρκινικές κυτταρικές σειρές και να δημιουργήσουμε stable mutant CREB κυτταρικές σειρές. Τέλος, να μελετήσουμε την επίδραση της αποσιώπησης του CREB σε καρκινικές σειρές με siRNA πειράματα. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε μια σειρά απο πειράματα ανοσοïστοχημείας σε Knock out έμβρυα προκειμένου να εντοπίσουμε αντισώματα-δείκτες του πολλαπλασιασμού. Στην συνέχεια μελετήσαμε την παρουσία της ενεργής μορφής του CREB με tissue array σε πλακάκια που έφεραν ιστό από διάφορους τύπους καρκίνου του δέρματος. Επιπλέον, μελετήθηκε η βιωσιμότητα των κυττάρων της καρκινικής σειράς Α 375 ανθρώπινου μελανώματος μετά από την επίδραση της αποσιώπησης της έκφρασης του CREB μέσω siRNA μορίων (CREB siRNA knock down). Τέλος, μελετήθηκε η βιωσιμότητα κυττάρων ανθρώπινου μελανώματος (Α375) που εκφράζουν σταθερά μια dominant negative μορφή του CREB (CREB-M1) και μια σταθερά ενεργοποιημένη μορφή (CREB-FY) σε σχέση με τα κύτταρα ελέγχου που είχαν σταθερά διαμολυνθεί με GFP. / --

Ο καρκίνος του μαστού αποτελεί την πιο συχνή μορφή κακοήθειας σε γυναίκες. Εκτιμάται ότι οιστρογονικοί υποδοχείς (Estrogen Receptors-ERs) εκφράζονται περίπου στο 70% των περιπτώσεων. Σε αυτή την κατηγορία καρκίνων του μαστού η ορμονοθεραπεία αποτελεί βασική θεραπευτική προσέγγιση, καθώς συνοδεύεται από σημαντικά κλινικά οφέλη για τις ασθενείς. Ωστόσο, παρά την δραστικότητα της ορμονοθεραπείας, η νόσος συχνά υποτροπιάζει και συνοδεύεται από απομακρυσμένες εστίες λόγω του μεταστατικού της δυναμικού. Στην παρούσα διπλωματική εργασία συγκρίθηκε η αποτελεσματικότητα των αντι-οιστρογόνων fulvestrant και tamoxifen στο μεταστατικό δυναμικό καρκινικών κυττάρων του μαστού. Πιο συγκεκριμένα, μελετήθηκε ο τύπος κυτταρικής κίνησης που υιοθετούν τα ER+ καρκινικά κύτταρα καθώς και το πως επηρεάζονται οι μηχανισμοί αυτοί από τους παραπάνω παράγοντες. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η έκφραση των μεταλλοπρωτεϊνασών, των ενζύμων που παίζουν κεντρικό ρόλο στη μετάσταση, καθώς και άλλων πρωτεϊνικών μορίων που εμπλέκονται άμεσα στην διήθηση των παρακείμενων ιστών από καρκινικά κύτταρα. / The prognosis of breast cancer patients is tightly correlated with the degree of spread beyond the primary tumor. The mechanism by which epithelial tumor cells escape from the primary tumor and colonize to a distant site is not entirely understood. Recent data in breast indicates epithelial mesenchymal transition (EMT) as a possible mechanism through which epithelial tumor cells acquire a more motile and invasive phenotype to escape from the primary tumor. The induction of EMT results in single cell dissemination of tumor cells. Alternative, metastasis might be occurred by collective migration of tumor cells. In the current study, two selective antagonists of the estrogen receptor (ER), fulvestrant and tamoxifen were compared. We focused on the effect of the two agents on the migration capacity of the human breast cancer cells. Two mechanisms of cell migration have been described, the single cell migration that occurs during metastasis and collective single migration that occurs during invasion. Moreover, we assessed the impact of these drugs on MMPs’ expression as well as protein molecules that are associated with the EMT phenomenon.

Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο παγκοσμίως. Είναι γνωστό ότι ο καρκίνος του πνεύμονα είναι διαδικασία πολλαπλών σταδίων, στην οποία ενέχονται γενετικοί και επιγενετικοί μηχανισμοί. Ενεργοποίηση ογκογονιδίων συμβαίνει σε όλους τους βρογχοπνευμονικούς καρκίνους με αποτέλεσμα την αύξηση των μιτογόνων σημάτων. Στον καρκίνο του πνεύμονα τα πιο συχνά ενεργοποιημένα ογκογονίδια είναι τα EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, και BCL2. Επίσης, η απώλεια ογκοκατασταλτικών γονιδίων είναι ιδιαίτερα σημαντική στην πνευμονική καρκινογένεση και είναι συνήθως αποτέλεσμα απενεργοποίησης και των δυο αλληλόμορφων. Συχνά απενεργοποιημένα ογκοκατασταλτικά γονίδια στον καρκίνο του πνεύμονα είναι TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT και PTEN. Οι επιγενετικοί μηχανισμοί περιλαμβάνουν την μεθυλίωση του DNA, την τροποποίηση των ιστονών και τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω των microRNAs. Τα microRNAs είναι μικρά, μη κωδικοποιούντα μόρια RNA που εμπλέκονται στην αρνητική μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων. Μελέτες έχουν αποδείξει το ρόλο των miRNAs στην φυσιολογική πνευμονική ανάπτυξη και ομοιόσταση αλλά και τον ενεργό ρολό τους στην παθογένεια πνευμονικών νοσημάτων όπως είναι ο καρκίνος του πνεύμονα. Η δημιουργία ωρίμων, λειτουργικών microRNAs απαιτεί τη συντονισμένη δράση μιας ομάδας πρωτεϊνών που στο σύνολο τους απαρτίζουν το μηχανισμό ρύθμισης των microRNA (microRNA machinery). Ο μηχανισμός ελέγχου των microRNA ρυθμίζει μέσω των παραγομένων microRNAs την έκφραση πολλών ογκοκατασταλτικών γονιδίων και ογκογονιδίων. Κύρια συστατικά του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA είναι οι ριβονουκλεάσες Drosha, Dicer και AGO2. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της κυτταρικής εντόπισης και έκφρασης των συστατικών του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA, Drosha, Dicer και AGO2, στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε η κυτταρική εντόπιση των Drosha, Dicer και AGO2 στις κυτταρικές σειρές καρκίνου του πνεύμονα A549, H23, H358, H661, HCC827 με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού. Στις ίδιες κυτταρικές σειρές, μελετήθηκαν τα κυτταρικά επίπεδα των πρωτεϊνών Drosha, Dicer και AGO2 με την μέθοδο της SDS-PAGE και του ανοσοαποτυπώματος. H έκφραση των πρωτεϊνών αυτών μελετήθηκε σε ιστολογικές τομές παραφίνης μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα NSCLC με την μέθοδο της ανοσοϊστοχημείας. Επιπλέον συσχετίσαμε τα επίπεδα της ανοσοϊστοχημικής χρώσης αυτών των ριβονουκλεασών με κλινικοπαθολογοανατομικές παραμέτρους. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Drosha in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα νεοπλασματικά κύτταρα NSCLC, σε σχέση με τα φυσιολογικά. Επίσης, τα κυτταρικά επίπεδα της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό. Όμως, στατιστικά σημαντική διαφορά δεν προέκυψε από την σύγκριση καρκινικών ιστών μεταξύ τους κατά ιστολογικό τύπο, στάδιο νόσου και βαθμό κακοήθειας. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Drosha στην πνευμονική κακοήθη εξαλλαγή και στην παθογένεια του NSCLC αλλά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Dicer in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα πειράματα ανοσοϊστοχημείας, ανέδειξαν ότι τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Dicer ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,040). Μάλιστα, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στην ανοσοέκφραση της Dicer στην σύγκριση των τριών σταδίων μεταξύ τους (p=0,049) και αυτό το εύρημα παρουσιάζεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία από την παρούσα μελέτη. Όμως, τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Τα ευρήματα μας αυτά εισηγούνται τη συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Dicer στην πνευμονική καρκινογένεση και στην εξέλιξη της νόσου. Τέλος, τα κυτταρικά επίπεδα της ενδονουκλεάσης AGO2 είναι στατιστικά χαμηλότερα στα πνευμονικά νεοπλασματικά κύτταρα σε σχέση με τα φυσιολογικά. Η πρωτεϊνική έκφραση των κυτταρικών σειρών NSCLC παρουσίασε σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή. Μάλιστα, και για την πρωτεΐνη AGO2 τα επίπεδα ανοσοέκφρασης είναι στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,000). Όμως, παρατηρήθηκε ότι τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο, το στάδιο της νόσου αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι η AGO2 συμμετέχει στην παθοβιολογία του NSCLC αλλά πιθανά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Εάν αποδειχθεί σημαντική η συμμετοχή του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA στην παθογένεια της πνευμονικής κακοήθειας, θα υπάρξει η δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία υποομάδων («μοριακά πορτραίτα») του καρκίνου του πνεύμονα, οι οποίες να έχουν προγνωστική αλλά και θεραπευτική αξία (στοχευμένες θεραπείες). / Lung cancer is the leading cause of cancer related death worldwide. Decades of research have contributed to our understanding that lung cancer is a multistep process involving genetic and epigenetic alterations. Oncogene activation occurs in all lung cancers, resulting in persistent upregulation of mitogenic signals. In lung cancer commonly activated oncogenes are EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, and BCL2. Loss of tumor suppressor gene (TSG) function is also important in lung carcinogenesis and usually results from silencing of both alleles. Commonly unactivated TSGs in lung cancer are TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT and PTEN. Epigenetic alterations include DNA methylation, histone modification and microRNA regulation of gene expression. MicroRNAs are small non-protein encoding RNAs, responsible for the negative post transcriptional regulation of gene expression. Studies have shown the role of microRNAs in normal pulmonary development and homeostasis but also in the pathogenesis of multiple lung diseases including lung cancer. The biogenesis of mature and functional microRNAs requires the orchestrated action of a group of proteins, collectively refered to as miRNA machinery. The miRNA machinery regulates the expression of many TSGs and oncogenes in a miRNA guided fashion. Drosha, Dicer and AGO2 are main components of the miRNA machinery. Our study adressed the cellular localization and protein levels of Drosha, Dicer and AGO2, components of the miRNA machinery, in NSCLC cell lines, and in NSCLC FFPE tissue sections. We employed immunofluorescence and Western blot analysis in five NSCLC cell lines and immunohistochemistry on FFPE NSCLC tissue sections. Staining intensity of the FFPE tissues was correlated with clinicopathological parameters. Altered Drosha cellular distribution was evident in neoplasia. The staining intensity of Drosha (p=0,03) was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues. When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, Drosha’s staining intensity (p=0,002) was significantly lower. Drosha, protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Altered Dicer nuclear distribution was evident in lung neoplasia. The staining intensity of Dicer was significantly lower in neoplastic tissues stage I compared to normal tissues (p=0,04). Dicer’s protein levels in FFPE tissues were significantly associated with tumor stage (p=0,049). AGO2 excibited physiological cytoplasmic distribution in lung neoplasia. The staining intensity of AGO2 was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues (p=0,000). When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, AGO2 staining intensity (p=0,000) was significantly lower. AGO2 protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Our findings provide evidence that the miRNA machinery components Drosha, Dicer and AGO2 are involved in lung carcinogenesis but only Dicer is implicated in cancer progression. The expression levels of the miRNA processing components might contribute to improved cancerous molecular portraits for achieving personalized medicine, the selection of patient-tailored treatment regimens.

Prostate cancer is a significant public health concern due to its high incidence and mortality, and that no consensus exists regarding the best form of treatment for any stage of the disease. Prostate cancer mortality can be reduced by the early prostate cancer detection. The earlier the detection the more effective the treatment would be. Prostate cancer screening or early detection has been accomplished applying the digital rectal examination (DRE) , the measurement of serum the prostate specific antigen (PSA), transrectal ultrasonography and combinations of these tests. MS based proteomics and particularly MS-SEDLI-TOF technology have assisted in discovering prostate cancer biomarkers. On the other hand, a major cause of mortality for women is the ovarian cancer. Malignant ovarian tumors are heterogeneous in their biological and clinical behaviour and a greater understanding of how they develop and progress is a prerequisite to successful early detection, screening programs, and treatment modalities. Accordingly, the aims of the present thesis are: (i) To develop a reliable pattern recognition system for the discrimination of healthy from patients with prostate cancer as well as controls from patients with ovarian cancer ,(ii) To develop efficient algorithms in order to handle the large number of features that are extracted from proteomic spectra, (iii) To develop a methodology to facilitate the investigation of the low intensity peaks which are the peaks in which biologists are mostly interested in, (iv) To propose potential biomarkers for discriminating healthy from prostate cancer cases and healthy from ovarian cancer cases . To cope with the above issues and in search of efficient methods for handling proteomic spectra a novel multi classifier pattern recognition methodology has been designed, developed and implemented, for the analysis of prostate and ovarian proteomic data. Furthermore, a novel method for splitting and grouping peaks according to their intensities has been developed to be consistent with biologist interest in investigating low intensity peaks. / Τα δεδομένα πρωτεομικής τα οποία εξάγονται από φασματογράφο μάζας έχουν ως αποτέλεσμα την δημιουργία ενός μονοδιάστατου σήματος το οποίο στον οριζόντιο άξονα έχει τιμές μάζας/φορτίο και στον κατακόρυφο άξονα έχει τις αντίστοιχες τιμές έντασης. Οι τιμές στον οριζόντιο άξονα (μάζα/φορτίο) οι οποίες αντιπροσωπεύουν πεπτίδια ή πρωτεΐνες έχουν ένα εύρος από 0 έως δεκάδες χιλιάδες. Επομένως τα πρωτεομικά φάσματα θεωρούνται ιδιαίτερα πολύπλοκα. Η διαχείριση της πληροφορίας των πρωτεομικών φασμάτων καθώς και η εξαγωγή διαγνωστικών συμπερασμάτων είναι ένα πεδίο ανοιχτό προς έρευνα. Ο καρκίνος του προστάτη αποτελεί την δεύτερη πιο σημαντική αιτία θανάτου στην Ηνωμένες Πολιτείες Αμερικής και τον Καναδά. Η θνησιμότητα που οφείλεται στον καρκίνο του προστάτη μπορεί να μειωθεί από την έγκαιρη πρόγνωσή του. Όσο ποιο έγκαιρη είναι η πρόγνωσή του τόσο ποιο αποτελεσματική είναι η θεραπεία του. Ο προστάτης είναι ένας αδένας που βρίσκεται στο εσωτερικό του σώματος, κάτω από την ουροδόχο κύστη του άνδρα και περιβάλλει την ουρήθρα. Τον αδένα αυτό τον έχει ένας άνδρας ήδη από την στιγμή που γεννιέται. Με την λειτουργία του συμβάλει, στον έλεγχο της ούρησης, το οποίο το πετυχαίνει λόγω της ανατομικής του θέσης, στον εμπλουτισμό του σπέρματος με χρήσιμα και απαραίτητα συστατικά και στη λειτουργία της εκσπερμάτισης. Ο καρκίνος του προστάτη είναι η ανάπτυξη καρκινικών κυττάρων στον αδένα αυτόν. Τα καρκινικά κύτταρα πολλαπλασιάζονται πολύ πιο γρήγορα από τα φυσιολογικά κύτταρα, και έτσι, η ολοένα αυξανόμενη συγκέντρωσή τους δημιουργεί όγκους. Επιπλέον, τα καρκινικά κύτταρα έχουν την δυνατότητα να μεταφέρονται σε άλλα σημεία του σώματος (κάνουν μετάσταση) και να καταστρέφουν τα υγιή κύτταρα. Η πρωτεομική με την εφαρμογή της φασματογραφίας μάζας έχει βοηθήσει σημαντικά στην πρόγνωση του καρκίνου του προστάτη και στην ανακάλυψη γνωστών βιοδεικτών του καρκίνου του προστάτη όπως είναι το ειδικό αντιγόνο του προστάτη (PSA), η προστατική όξινη φωσφατάση (PAP), το ειδικό πεπτίδιο του προστάτη (PSP) και το ειδικό αντιγόνο μεμβράνης του προστάτη (PSMA). Ο καρκίνος των ωοθηκών είναι μια συνήθεις γυναικολογική κακοήθεια με ποικίλα ιστολογικά χαρακτηριστικά. Είναι η κύρια αιτία θανάτου από καρκίνου ανάμεσα σε όλες τις γυναικολογικές κακοήθειες, καθώς και ο πέμπτος πιο συχνός τύπος καρκίνου μεταξύ γυναικών του δυτικού κόσμου. Η πλειοψηφία των κακοηθών όγκων των ωοθηκών εμφανίζεται σε γυναίκες ηλικίας άνω των 65 χρόνων, ενώ οι καλοήθεις όγκοι είναι συνηθέστεροι σε νεότερης ηλικίας γυναίκες μεταξύ 25 και 45 χρόνων. Λόγω της πολυπαραγοντικής φύσης του καρκίνου, είναι πολύ πιθανό, μια ομάδα βιοδεικτών να είναι πιο ενδεικτικοί για την πρόβλεψη της βιολογικής συμπεριφοράς διαφόρων όγκων, από την χρήση ενός μόνο βιοδείκτη. Το CA-125 είναι ένας δείκτης ο οποίος χρησιμοποιείται για την διάγνωσης και συγκεκριμένα στην πρόγνωση του καρκίνου των ωοθηκών. Η επιβεβαίωση του και αξιοπιστία του βιοδείκτη CA-125 οδήγησε στην ευρέως χρήση του, ως βιοδείκτης για τον καρκίνο των ωοθηκών, καθώς και στην κλινική διάγνωση της ανταπόκρισης του ασθενούς κατά την θεραπεία του καρκίνου. Πρόσφατες προσπάθειες επικεντρώθηκαν στην βελτίωση της διαγνωστικής ακρίβειας του CA-125, είτε χρησιμοποιώντας μόνο τον συγκεκριμένο βιοδείκτη (CA-125), είτε χρησιμοποιώντας τον με νέους βιοδείκτες που έχουν συσχετιστεί με τον καρκίνο των ωοθηκών. Ο βιοδείκτης CA-125 βρίσκεται στο μητρικό γάλα και στο αμνιακό υγρό στις υγιείς γυναίκες. Παρόλα αυτά υπάρχει επίσης σε γυναίκες με γυναικολογικά προβλήματα όπως μητρικό λειομύωμα και ενδομητρίωση μειώνοντας έτσι την ειδικότητα του βιοδείκτη. Επιπροσθέτως άλλοι βιοδείκτες οι οποίοι έχουν βρεθεί είναι οι prostasin, OVX1, CA-15.3, CA-72.4, και inhibin. Έτσι οι στόχοι της παρούσας διατριβής είναι: (i) ο κατάλληλος συνδυασμός των βημάτων, προεπεξεργασίας, εξαγωγής χαρακτηριστικών, επιλογής χαρακτηριστικών και επιλογής ταξινομητή ώστε η διάγνωση να είναι ακριβέστερη από τις υπάρχουσες μεθόδους. (ii) να προταθούν βιοδείκτες (biomarkers) και συγκεκριμένα τιμές φάσματος (μάζας/φορτίου) οι οποίες ενδεχομένως να σχετίζονται με τις ασθένειες προς μελέτη (Καρκίνου του προστάτη και των ωοθηκών). Για την εκπλήρωση των ανωτέρω στόχων σχεδιάστηκαν και αναπτύχθηκαν μεθοδολογίες με στόχο την ακριβή διάκριση των υγειών από ασθενείς με καρκίνο του προστάτη και ωοθηκών. Προτείνονται τιμές μάζας/φορτίο οι οποίες ενδεχομένως να αποτελέσουν χρήσιμους βιοδείκτες για τον καρκίνο του προστάτη και για τον καρκίνο των ωοθηκών. Επίσης υλοποιήθηκε μεθοδολογία για να μπορέσουμε να ερευνήσουμε την διαγνωστική αξία των κορυφών, των πρωτεομικών φασμάτων, με διάφορες τιμές έντασης και κυρίως των χαμηλών, οι οποίες θεωρούνται ως πλούσιες σε πληροφορία από τους βιολόγους.

Ο καρκίνος του προστάτη, αποτελεί ένα από τα σπουδαιότερα προβλήματα υγείας και συγκεκριμένα την τρίτη πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο στους άνδρες. Ο υποδοχέας ανδρογόνων είναι ένας σημαντικός μοριακός στόχος στη θεραπευτική αντιμετώπιση του καρκίνου του προστάτη. Η επιβίωση και ο πολλαπλασιασμός των καρκινικών προστατικών κυττάρων εξαρτώνται από τη δράση των ανδρογόνων, τουλάχιστον κατά τα πρώιμα στάδια της νόσου. Λόγω αυτής της εξάρτησης, η αποστέρηση των ανδρογόνων αποτελεί την αρχική μέθοδο φαρμακολογικής παρέμβασης για την αντιμετώπιση του καρκίνου του προστάτη. Ωστόσο, παρά την αρχική αποτελεσματικότητα αυτής της προσέγγισης στην καταστολή του όγκου, εκείνος επανακάμπτει εντός δύο ή τριών ετών και εξακολουθεί να αναπτύσσεται ανεξάρτητα από την ύπαρξη ανδρογόνων. Οι υπάρχουσες θεραπευτικές προσεγγίσεις αδυνατούν να προλάβουν την επανεμφάνιση του όγκου. Προς αυτήν την κατεύθυνση, η ανάπτυξη νέων θεραπευτικών παραγόντων με αποτελεσματικότερη αντιανδρογόνο δράση, θα είχε σημαντική αξία στη θεραπεία του καρκίνου του προστάτη. Πρόσφατα, στεροειδικά παράγωγα, τα οποία έφεραν έναν εξαμελή λακταμικό δακτύλιο στη θέση-20 του στεροειδικού σκελετού εμφάνισαν ανασταλτική δράση έναντι του ανδρογονικού υποδοχέα καθώς και έναντι του πολλαπλασιασμού καρκινικών προστατικών κυττάρων. Επίσης, παράλληλες μελέτες της ερευνητικής ομάδας μας έχουν δείξει ότι τροποποιημένα στεροειδικά παράγωγα που έφεραν είτε ενδοκυκλική λακταμική ή εξωκυκλική αμιδική -NHCO- ομάδα, έχουν εμφανίσει εξαιρετική δράση έναντι αιματολογικών νεοπλασιών. Με βάση τα παραπάνω δεδομένα, στα πλαίσια της παρούσας μελέτης πραγματοποιήθηκε ο σχεδιασμός και η σύνθεση νέων 20-αμινοστεροειδών. Συγκεκριμένα επιτεύχθηκε η σύνθεση νέων μορίων που φέρουν ως κύρια δομικά χαρακτηριστικά έναν επταμελή λακταμικό Α-στεροειδικό δακτύλιο και ένα αμινο-υποκατεστημένο στερεογονικό κέντρο (C-20). Το συνθετικό σχήμα που ακολουθήθηκε, περιελάμβανε αρχικά τη διεύρυνση του Α-στεροειδικού δακτυλίου της πρεγνενολόνης μέσω μετάθεσης Beckmann της αντίστοιχης 3-κετοξίμης σε επταμελή λακταμικό δακτύλιο και μετέπειτα τη διαστερεοεκλεκτική μετατροπή της 20-κετο-ομάδας σε αμινο-υποκατεστημένο στερεογονικό κέντρο μέσω νουκλεόφιλης προσθήκης οργανομαγνησιακού αντιδραστηρίου στην αντίστοιχη ενδιάμεση Ν-[t-butyl-σουλφινυλ]-20-ιμίνη. Κατά την εξέλιξη της συνθετικής πορείας διερευνήθηκαν και βελτιστοποιήθηκαν οι πειραματικές συνθήκες των επιμέρους σταδίων. Η αποτίμηση της βιολογικής δράσης των νέων 20-αμινοστεροειδών αναμένεται να αποσαφηνίσει κατά πόσο οι παραπάνω δομικές τροποποιήσεις μπορούν να συμβάλλουν στην εκδήλωση αντιανδρογόνου και αντικαρκινικής δράσης. Παράλληλα, ο στεροειδικός σκελετός των νέων μορίων είναι εφικτό να οδηγήσει σε νέα τροποποιημένα παράγωγα για την εξαγωγή σχέσεων χημικής δομής-βιολογικής δραστικότητας. / Prostate cancer is one of the most important health problems and specifically the third most common cause of death because of cancer in men. The androgen receptor is an important molecular target for the treatment of prostate cancer. The survival and the proliferation of cancer prostatic cells depend on the action of androgens, at least at the early stages of the disease. Because of this dependency, androgen deprivation is the initial method in the pharmacological intervention for the treatment of prostate cancer. However, despite the initial effectiveness of this approach in tumor suppression, the tumor relapses within two or three years and continues to grow regardless the presence of androgens. The existing therapeutic approaches fail to prevent the revival of the tumor. Toward this direction, the development of new therapeutic agents with more effective antiandrogen activity, would have significant value in the treatment of prostate cancer. Recently, steroid derivatives, which carried a six membered lactam ring at C-20 of the steroid skeleton, exhibited inhibitory activity against the androgen receptor and also against the proliferation of prostate cancer cells. Furthermore, parallel studies of our research group have shown that modified steroid derivatives which carried either a lactam or an amide-NHCO-group, have shown excellent activity against haematological malignancies. Based on these data, in this study the design and synthesis of new 20-aminosteroid was achieved. Specifically we achieved the synthesis of new molecules bearing as main structural features one seven membered lactam A-steroid ring and an amino-substituted stereogenic center (C-20). The synthetic approach used, initially involved the pregnenolone A-steroidal ring expansion to a seven membered lactam ring via Beckmann rearrangement of the corresponding 3-ketoxime and then the diastereoselective conversion of the 20-keto group to an amino-substituted stereogenic center via nucleophilic addition of organometallic reagent to the corresponding intermediate N-[t-butyl-sulfinyl]-20-imine. During this process, the experimental conditions of the intermediate synthetic steps were investigated and optimized. The biological evaluation of the new 20-aminosteroids is expected to unravel whether these structural modifications may contribute to antiandrogenic and anticancer activity. Meanwhile, the steroidal skeleton of the new molecules may lead to the development of new modified derivatives for further structure-activity relationship studies.

Στόχος της διδακτορικής διατριβής είναι η ανάπτυξη ενός τετραδιάστατου προσομοιωτικού μοντέλου της ελεύθερης ανάπτυξης και απόκρισης όγκων νεφροβλαστώματος σε σχήματα χημειοθεραπείας. Το μοντέλο αναπτύχθηκε στα πλαίσια των εξής ευρωπαϊκών προγραμμάτων: ACGT (Advancing Clinicogenomic Trials on Cancer, FP6-2005-IST-026996), p-Medicine (From data sharing and integration via VPH models to Personalized medicine, FP7-ICT-2009-6-270089) και TUMOR (Transatlantic Tumour Model Repositories, FP7-ICT-2009.5.4). Το μοντέλο είναι κατά βάση διακριτό και κλινικά προσανατολισμένο . Κάνει σε μεγάλη έκταση, χρήση διακριτών οντοτήτων και διακριτών γεγονότων ενώ αναφέρεται σε πολλές χωροχρονικές κλίμακες της βιολογίας του καρκίνου. . Αποτελεί μια «από επάνω προς τα κάτω» (top-down) προσομοιωτική προσέγγιση. Ξεκινώντας από τα μακροσκοπικά απεικονιστικά δεδομένα ασθενών (υψηλό επίπεδο βιοπλοκότητας) και συνεχίζοντας προς τα επίπεδα χαμηλότερης πολυπλοκότητας. Ο κλινικός προσανατολισμός του μοντέλου αποτέλεσε τη βασική αρχή κατά την ανάπτυξή του. Τα διαθέσιμα ιατρικά δεδομένα αποσκοπούν στην εξατομίκευση της προσομοίωσης της συμπεριφοράς του όγκου για κάθε ασθενή. Το μοντέλο που αναπτύχθηκε στα πλαίσια του διδακτορικού, αποτελεί μέρος μιας σύνθετης αλγοριθμικής κατασκευής και ενός συστήματος βιοϊατρικής τεχνολογίας, του “Ογκοπροσομοιωτή”. Έχουν πραγματοποιηθεί εκτεταμένοι έλεγχοι αξιοπιστίας του μοντέλου και παραμετρικές μελέτες. Η ανάλυση ευαισθησίας του μοντέλου αποκάλυψε ποιοί βιολογικοί μηχανισμοί παίζουν σημαντικό ρόλο στην εξέλιξη του όγκου. Αυτά τα συμπεράσματα μπορούν να παρέχουν περαιτέρω κατανόηση στη δυναμική της βιολογίας του καρκίνου. Τα αρχικά αποτελέσματα των προσομοιώσεων της ελεύθερης ανάπτυξης και απόκρισης σε χημειοθεραπεία τυχαίου όγκου (ελλειψοειδούς) ενισχύουν σημαντικά την αξιοπιστία του μοντέλου. H ήδη δημοσιευμένη προσαρμογή του μοντέλου σε πραγματικά περιστατικά κλινικών δοκιμών (SIOP 2001/GPOH) αποτελεί μια βάση δημιουργίας εμπιστοσύνης της επιστημονικής κοινότητας στο προσομοιωτικό δυναμικό της προσέγγισης. Για την κλινική προσαρμογή του συγκεκριμένου Ογκοπροσομοιωτή χρησιμοποιούνται τα διαθέσιμα κλινικά δεδομένα (απεικονιστικά, ιστοπαθολογικά), προ- και μετα-εγχειρητικά, σε συνδυασμό με τη διαθέσιμη πληροφορία από τη βιβλιογραφία. Η δυνατότητα να αξιοποιούνται άμεσα πρόσθετα δεδομένα στα πλαίσια κλινικών δοκιμών, περιορίζοντας έτσι το “παράθυρο” των πιθανών λύσεων αποτελεί ένα ιδιαίτερα ξεχωριστό χαρακτηριστικό του παρουσιαζόμενου μοντέλου. Σημειώνεται ότι το μοντέλο βρίσκεται κάτω υπό συνεχή βελτιστοποίηση και επέκταση στα πλαίσια ευρωπαϊκών προγραμμάτων υπό υλοποίηση και κλινικών δοκιμών. / The aim of this thesis is to develop a 4D spatiotemporal simulation model of the free growth of Wilms’ tumours and its response to chemotherapeutic regimens. The model has been developed within the framework of three EC-funded projects: ACGT (Advancing Clinicogenomic Trials on Cancer, FP6-2005-IST-026996), p-Medicine (From data sharing and integration via VPH models to Personalized medicine, FP7-ICT-2009-6-270089) and TUMOR (Transatlantic Tumour Model Repositories, FP7-ICT-2009.5.4). It is is a predominantly discrete entity -discrete event, clinically-oriented multiscale cancer model. A ‘‘top-down’’ simulation approach has been formulated. The approach method starts from the macroscopic imaging data representing a high scale/level of tumour biology and proceeds towards lower scales/levels. The clinical orientation of the model has been a fundamental guiding principle throughout its development. Available medical data is exploited, in order to support patient-individualized modelling. The model developed has been embedded in a complex algorithmic system and a bioengineering tool denoted by the term “Oncosimulator”. A thorough cross-method sensitivity analysis of the model has been performed, revealing the most determinant biological mechanisms in terms of tumour aggressiveness and therapy outcome. The outcome of this work has provided important insight into the biology of cancer dynamics. Initial results of free growth and response to chemotherapy have been produced and judged as reasonable, thus supporting the validity of the model Successful model adaptation to real clinical cases in the context of the SIOP/GPOH clinical trial guided by a sensitivity analysis has been achieved and published. In order to validate the model, the available pre- and post-surgery clinical data (imaging and histopathological) are used in combination with available literature data. The potential to readily exploit additional data available in the context of clinical trials, thereby narrowing the window of possible solutions, is a particularly distinctive feature of the model. The model is under continuous refinement, optimization and extension in the framework of pertinent clinical trials.

Ο καρκίνος του τραχήλου της μήτρας (ΚΤΜ), αποτελεί παγκοσμίως έναν από τους συχνότερα εμφανιζόμενους καρκίνους στο γυναικείο πληθυσμό. Ο ΚΤΜ επιφέρει σημαντική ψυχολογική, κοινωνική και οικονομική επιβάρυνση στους ασθενείς και στα συστήματα υγείας. Η κυριότερη αιτία εμφάνισης της νόσου συσχετίζεται με τη μόλυνση από τον ιό των ανθρώπινων θηλωμάτων – HPV (Human papilloma virus). O HPV συγκαταλέγεται στους πιο συχνά σεξουαλικ ώςμεταδιδόμενους ιούς. Ένα από τα μεγαλυτερα βήματα της δημόσιας υγείας για την προφύλαξη του πληθυσμού έναντι του HPV και κατ’ επέκταση του καρκίνου του τραχήλου της μήτρας, είναι η εισαγωγή του εμβολίου στο Εθνικό Πρόγραμμα Εμβολιασμού. Στα παρακάτω κεφάλαια (θεωρητικό μέρος) γίνεται εκτενής περιγραφή της ιστοπαθολογίας του ΚΤΜ και της βασικής βιολογίας του HPV, καθώς επίσης και του μηχανισμού δράσης του εμβολίου έναντι του ιού. Εν συνεχεία, στο ειδικό μέρος της παρούσας διπλωματικής εργασίας παρατίθενται στοιχεία που αφορούν την ευαισθητοποίηση και την αποδοσχή του πληθυσμού για τον προληπτικό εμβολιασμό έναντι του ιού HPV. / -