Os astrocitomas são os tumores cerebrais primários mais frequentes, dentre os quais, o glioblastoma multiforme (GBM) é o tipo mais agressivo, sendo classificado como astrocitoma de grau IV. O tratamento envolve remoção cirúrgica seguida de quimio e radioterapias, porém essa abordagem não é eficaz devido à alta resistência das células tumorais. Em um trabalho anterior, buscando caracterizar os mecanismos associados à esta característica, investigamos a expressão de genes de reparo de DNA em astrocitomas de diferentes graus. Foram encontradas alterações em 19 genes. Através da combinação destas alterações em todos os arranjos possíveis, definimos um grande conjunto de assinaturas de expressão gênica que foi utilizado como filtro para a busca de correlação em bancos de dados públicos. No total, 421 assinaturas foram associadas à redução na sobrevida dos pacientes, sendo que cinco dos genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 e DDB2) foram isoladamente relacionados ao pior prognóstico. Notavelmente, DDB2 foi o único gene subexpresso a apresentar esta correlação, levando a um risco de morte aproximadamente três vezes maior. No presente estudo in vitro, após radiação ionizante, observamos que células com baixos níveis de DDB2 reparam mais rapidamente as quebras induzidas no DNA, saem mais facilmente da parada de ciclo na fase G2/M e se tornam ainda mais resistentes a este tratamento. Além disso, o silenciamento de DDB2 induziu o aumento dos níveis de Zeb1, um importante promotor da transição epitélio-mesênquima, bem como dos índices de invasão e migração celular. Estes dados mostram que a redução nos níveis de DDB2 induz um fenótipo mais agressivo, corroborando a correlação com pior prognóstico dos pacientes observado anteriormente. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a função de DDB2 não está limitada ao âmbito do reparo de DNA, apontam uma potencial relação com o controle da transição epitélio-mesênquima e mostram que este gene possui papel fundamental no estabelecimento da agressividade e resistência de GBM. / Astrocytomas are the most common primary brain tumors. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive type and is classified as grade IV astrocytoma. The treatment involves surgical resection followed by chemo and radiotherapies, however this approach is not effective due to the high resistance of tumor cells. In a previous work, to characterize the cellular mechanisms associated to this characteristic, we investigated the expression of DNA repair genes in samples of different astrocytoma grades. We found alterations in 19 genes. By combining these expression changes in all possible arrangements, a large set of gene expression signatures was defined and used as a filter to seek correlations in public databases. As a result, 421 signatures were associated with reduced patient survival. Among them, five genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 and DDB2) were individually related to worse prognosis. Notably, DDB2 was the only down regulated gene to exhibit this correlation, making the risk of death approximately three times higher. In the present in vitro study, after ionizing radiation, we observed that cells with low levels of DDB2 are capable of faster DNA breaks repair, easily exit the G2/M arrest and become even more resistant to this treatment. Furthermore, DDB2 silencing enhanced the levels of Zeb1, an important promoter of the epithelial-mesenchymal transition, as well as the rates of cell invasion and migration. These data indicate that DDB2 knockdown leads to a more aggressive cell behavior, corroborating the association with worse prognosis previously observed. Taken together, these results suggest that DDB2 function is not limited to DNA repair, they point out its potential participation in epithelial-mesenchymal transition control and show that this gene might play a key role in GBM\'s aggressiveness and resistance.

Submitted by Talita Mariana Morata Raposo null (talita_raposo@yahoo.com.br) on 2016-08-26T23:53:52Z No. of bitstreams: 1 tese.pdf: 7349096 bytes, checksum: 15c4a9aa3753843c66b8604dad27c6e8 (MD5) / Approved for entry into archive by Ana Paula Grisoto (grisotoana@reitoria.unesp.br) on 2016-08-30T18:12:04Z (GMT) No. of bitstreams: 1 ferreira_tmmr_dr_jabo.pdf: 7349096 bytes, checksum: 15c4a9aa3753843c66b8604dad27c6e8 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-30T18:12:04Z (GMT). No. of bitstreams: 1 ferreira_tmmr_dr_jabo.pdf: 7349096 bytes, checksum: 15c4a9aa3753843c66b8604dad27c6e8 (MD5) Previous issue date: 2016-08-22 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / Os tumores mamários são os principais tumores que acometem as cadelas, sendo também os tumores mais frequentes em mulheres e, entre ambas as espécies, são observadas semelhanças relacionadas ao comportamento biológico e molecular dessa neoplasia. Assim, as cadelas podem ser um excelente modelo comparativo para o entendimento do processo carcinogênico desta neoplasia. A metástase é uma consequência comum e a principal causa de mortalidade em decorrência dessa enfermidade, em ambas as espécies. O perfil de expressão gênica global permite o melhor entendimento do processo de carcinogênese e de metástases, por permitir a identificação de inúmeros genes que possam estar envolvidos com esses processos. Assim, o objetivo desse estudo foi a realização do estudo em larga escala, através da técnica de microarray, em amostras de tecidos mamários caninos, considerando amostras de glândulas mamárias normais, tumores mamários benignos e tumores mamários malignos (carcinomas simples e mistos), além da avaliação de carcinomas mamários metastáticos e não metastáticos, para identificação de genes diferencialmente expressos entre esses grupos e relacionados com a tumorigênese e o desenvolvimento de metástases dos tumores mamários caninos. Observou-se, aproximadamente 1000 genes diferencialmente expressos entre as amostras tumorais e as glândulas mamárias normais e 465 genes diferencialmente expressos entre os tumores mamários benignos e malignos, sendo observados genes relacionados com o ciclo celular, desenvolvimento da glândula mamária e supressores tumorais. Em relação aos carcinomas mamários metastáticos e não metastáticos, verificou-se 633 genes diferencialmente expressos. Os genes supressores tumorais, como pertencentes a via de sinalização do ATM e do BRCA1, sugeriram importante papel tanto na progressão tumoral quanto no desenvolvimento de metástases. Outras vias observadas foram as relacionadas com angiogênese e de organização da matriz extracelular. Portanto, a análise do perfil gênico em larga escala permitiu a identificação de inúmeros genes e vias envolvidas tanto no processo de progressão tumoral como envolvidas com o desenvolvimento de metástases, permitindo a realização de estudos futuros em busca de marcadores prognósticos específicos. / Mammary tumors are the main tumors that affect female dogs, as well as in women and in both species, it is observed similarity related to the biological and molecular behavior of this neoplasia. So, female dogs are considered an excellent model for the understanding of carcinogenesis process from mammary tumors. Metastasis occurs frequently and it is the main responsible for the mortality by this neoplasia in both species. Global gene expression profile allows the better understanding of carcinogenesis and metastasis process by the identification of several genes that may be involved with these processes. Therefore, the aim of study was to perform a large-scale study by microarray technique using samples from canine mammary tissues, as normal mammary gland, benign tumors and malignant tumors (simple and mixed carcinomas), beyond metastatic and non-metastatic mammary carcinomas for the identification of differentially expression genes among these groups and related to canine mammary tumors tumorigenesis and metastasis. It was observed next to 1000 differentially expression genes between tumors and normal mammary glands samples and 465 differentially expression genes between benign and malignant mammary tumors mostly related to cell cycle, mammary gland development and tumor suppressors. Related to metastatic and non-metastatic mammary carcinomas was identified 633 differentially expression genes. ATM and BRCA1, associated with tumor suppressor gene pathway, showed to play an important role in both tumor progression and metastasis development. Other networks observed were related to angiogenesis and extracellular matrix organization. Thus, large-scale gene profile analysis allowed the identification of numerous genes and networks involved with both tumor progression and metastasis, allowing new studies in search of specific prognostic markers. / FAPESP: 2013/03940-4 / FAPESP: 2013/25220-3

Os astrocitomas são os tumores cerebrais primários mais frequentes, dentre os quais, o glioblastoma multiforme (GBM) é o tipo mais agressivo, sendo classificado como astrocitoma de grau IV. O tratamento envolve remoção cirúrgica seguida de quimio e radioterapias, porém essa abordagem não é eficaz devido à alta resistência das células tumorais. Em um trabalho anterior, buscando caracterizar os mecanismos associados à esta característica, investigamos a expressão de genes de reparo de DNA em astrocitomas de diferentes graus. Foram encontradas alterações em 19 genes. Através da combinação destas alterações em todos os arranjos possíveis, definimos um grande conjunto de assinaturas de expressão gênica que foi utilizado como filtro para a busca de correlação em bancos de dados públicos. No total, 421 assinaturas foram associadas à redução na sobrevida dos pacientes, sendo que cinco dos genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 e DDB2) foram isoladamente relacionados ao pior prognóstico. Notavelmente, DDB2 foi o único gene subexpresso a apresentar esta correlação, levando a um risco de morte aproximadamente três vezes maior. No presente estudo in vitro, após radiação ionizante, observamos que células com baixos níveis de DDB2 reparam mais rapidamente as quebras induzidas no DNA, saem mais facilmente da parada de ciclo na fase G2/M e se tornam ainda mais resistentes a este tratamento. Além disso, o silenciamento de DDB2 induziu o aumento dos níveis de Zeb1, um importante promotor da transição epitélio-mesênquima, bem como dos índices de invasão e migração celular. Estes dados mostram que a redução nos níveis de DDB2 induz um fenótipo mais agressivo, corroborando a correlação com pior prognóstico dos pacientes observado anteriormente. Tomados em conjunto, esses resultados sugerem que a função de DDB2 não está limitada ao âmbito do reparo de DNA, apontam uma potencial relação com o controle da transição epitélio-mesênquima e mostram que este gene possui papel fundamental no estabelecimento da agressividade e resistência de GBM. / Astrocytomas are the most common primary brain tumors. Glioblastoma multiforme (GBM) is the most aggressive type and is classified as grade IV astrocytoma. The treatment involves surgical resection followed by chemo and radiotherapies, however this approach is not effective due to the high resistance of tumor cells. In a previous work, to characterize the cellular mechanisms associated to this characteristic, we investigated the expression of DNA repair genes in samples of different astrocytoma grades. We found alterations in 19 genes. By combining these expression changes in all possible arrangements, a large set of gene expression signatures was defined and used as a filter to seek correlations in public databases. As a result, 421 signatures were associated with reduced patient survival. Among them, five genes (EXO1, NEIL3, BRCA2, BRIP1 and DDB2) were individually related to worse prognosis. Notably, DDB2 was the only down regulated gene to exhibit this correlation, making the risk of death approximately three times higher. In the present in vitro study, after ionizing radiation, we observed that cells with low levels of DDB2 are capable of faster DNA breaks repair, easily exit the G2/M arrest and become even more resistant to this treatment. Furthermore, DDB2 silencing enhanced the levels of Zeb1, an important promoter of the epithelial-mesenchymal transition, as well as the rates of cell invasion and migration. These data indicate that DDB2 knockdown leads to a more aggressive cell behavior, corroborating the association with worse prognosis previously observed. Taken together, these results suggest that DDB2 function is not limited to DNA repair, they point out its potential participation in epithelial-mesenchymal transition control and show that this gene might play a key role in GBM\'s aggressiveness and resistance.

Angiogênese é o processo de formação de novos vasos sanguíneos a partir dos vasos existentes. É um processo vital, mas muitas doenças também dependem deste mecanismo para obter nutrientes e progredir. Estas \"doenças dependentes de angiogênese\" incluem cânceres, retinopatias e degeneração macular. Alguns inibidores da angiogênese foram desenvolvidos na última década, com o objetivo de auxiliar no manejo dessas doenças e melhorar a qualidade de vida dos pacientes. A maioria destes compostos funciona inibindo a ligação de VEGFA/VEGFR2, que também é um elemento importante para a sobrevivência de células endoteliais quiescentes; e isso pode explicar parcialmente eventos adversos observados em alguns ensaios clínicos. Nossa hipótese é que a melhoria das terapias anti-angiogênicas depende de uma compreensão melhor e mais ampla desse processo, especialmente quando relacionada à progressão das doenças. Utilizando RNA-Seq e um modelo animal bem aceito de angiogênese, o modelo murino de Retinopatia Induzida por Oxigênio, exploramos o transcritoma e identificamos 153 genes diferencialmente expressos durante a angiogênese. Uma extensiva validação de vários genes realizada por qRT-PCR e hibridização in-situ confirmou a superexpressão de Esm1 em células endoteliais de tecidos com angiogênese ativa. A análise de enriquecimento desta lista de genes confirmou a ligação da angiogênese com genes frequentemente mutados em tumores, consistente com a conhecida ligação entre câncer e angiogênese, e forneceu sugestões de fármacos já aprovados que podem ser reutilizados para controlar a angiogênese em circunstâncias patológicas. Finalmente, com base neste panorama amplo da angiogênese, fomos capazes de criar um biomarcador molecular com poder prognóstico para a predição da recidiva de câncer de mama, com aplicações clínicas promissoras. Em resumo, este trabalho revelou com sucesso genes relacionados à angiogênese e forneceu novas alternativas terapêuticas, incluindo potenciais fármacos para reposicionamento. Esse conjunto de genes diferencialmente expressos é também um recurso valioso para investigações futuras. / Angiogenesis is the process of formation of new blood vessels based on existing vessels. It is a vital process but many diseases also rely on this mechanism to get nourishment and progress. These so called angiogenesis-dependent diseases include cancers, retinopathies and macular degeneration. Some angiogenesis inhibitors were developed in the past decade, aiming to help the management of such diseases and improve patients quality of life. Most of these compounds work by inhibiting VEGFA/VEGFR2 binding, which is also a key element to the survival of quiescent endothelial cells; this may partly explain unanticipated adverse events observed in some clinical trials. We hypothesize that the improvement of anti-angiogenesis therapies hinges on a better and broader understanding of the process, especially when related to diseases\' progression. Using RNA-seq and a well accepted animal model of angiogenesis, the murine model of Oxygen Induced Retinopathy, we have explored the transcriptome landscape and identified 153 genes differentially expressed in angiogenesis. An extensive validation of several genes carried out by qRT-PCR and in-situ hybridization confirmed Esm1 overexpression in endothelial cells of tissues with active angiogenesis, providing confidence on the results obtained. Enrichment analysis of this gene list endorsed a narrow link of angiogenesis and frequently mutated genes in tumours, consistent with the known connection between cancer and angiogenesis, and provided suggestions of already approved drugs that may be repurposed to control angiogenesis under pathological circumstances. Finally, based on this comprehensive landscape of angiogenesis, we were able to create a prognostic molecular biomarker for prediction of breast cancer relapse, with promising clinical applications. In summary, this work successfully unveiled angiogenesis-related genes, providing novel therapeutic alternatives, including potential drugs for repositioning. The set of differentially expressed genes is also a valuable resource for further investigations.

Angiogênese é o processo de formação de novos vasos sanguíneos a partir dos vasos existentes. É um processo vital, mas muitas doenças também dependem deste mecanismo para obter nutrientes e progredir. Estas \"doenças dependentes de angiogênese\" incluem cânceres, retinopatias e degeneração macular. Alguns inibidores da angiogênese foram desenvolvidos na última década, com o objetivo de auxiliar no manejo dessas doenças e melhorar a qualidade de vida dos pacientes. A maioria destes compostos funciona inibindo a ligação de VEGFA/VEGFR2, que também é um elemento importante para a sobrevivência de células endoteliais quiescentes; e isso pode explicar parcialmente eventos adversos observados em alguns ensaios clínicos. Nossa hipótese é que a melhoria das terapias anti-angiogênicas depende de uma compreensão melhor e mais ampla desse processo, especialmente quando relacionada à progressão das doenças. Utilizando RNA-Seq e um modelo animal bem aceito de angiogênese, o modelo murino de Retinopatia Induzida por Oxigênio, exploramos o transcritoma e identificamos 153 genes diferencialmente expressos durante a angiogênese. Uma extensiva validação de vários genes realizada por qRT-PCR e hibridização in-situ confirmou a superexpressão de Esm1 em células endoteliais de tecidos com angiogênese ativa. A análise de enriquecimento desta lista de genes confirmou a ligação da angiogênese com genes frequentemente mutados em tumores, consistente com a conhecida ligação entre câncer e angiogênese, e forneceu sugestões de fármacos já aprovados que podem ser reutilizados para controlar a angiogênese em circunstâncias patológicas. Finalmente, com base neste panorama amplo da angiogênese, fomos capazes de criar um biomarcador molecular com poder prognóstico para a predição da recidiva de câncer de mama, com aplicações clínicas promissoras. Em resumo, este trabalho revelou com sucesso genes relacionados à angiogênese e forneceu novas alternativas terapêuticas, incluindo potenciais fármacos para reposicionamento. Esse conjunto de genes diferencialmente expressos é também um recurso valioso para investigações futuras. / Angiogenesis is the process of formation of new blood vessels based on existing vessels. It is a vital process but many diseases also rely on this mechanism to get nourishment and progress. These so called angiogenesis-dependent diseases include cancers, retinopathies and macular degeneration. Some angiogenesis inhibitors were developed in the past decade, aiming to help the management of such diseases and improve patients quality of life. Most of these compounds work by inhibiting VEGFA/VEGFR2 binding, which is also a key element to the survival of quiescent endothelial cells; this may partly explain unanticipated adverse events observed in some clinical trials. We hypothesize that the improvement of anti-angiogenesis therapies hinges on a better and broader understanding of the process, especially when related to diseases\' progression. Using RNA-seq and a well accepted animal model of angiogenesis, the murine model of Oxygen Induced Retinopathy, we have explored the transcriptome landscape and identified 153 genes differentially expressed in angiogenesis. An extensive validation of several genes carried out by qRT-PCR and in-situ hybridization confirmed Esm1 overexpression in endothelial cells of tissues with active angiogenesis, providing confidence on the results obtained. Enrichment analysis of this gene list endorsed a narrow link of angiogenesis and frequently mutated genes in tumours, consistent with the known connection between cancer and angiogenesis, and provided suggestions of already approved drugs that may be repurposed to control angiogenesis under pathological circumstances. Finally, based on this comprehensive landscape of angiogenesis, we were able to create a prognostic molecular biomarker for prediction of breast cancer relapse, with promising clinical applications. In summary, this work successfully unveiled angiogenesis-related genes, providing novel therapeutic alternatives, including potential drugs for repositioning. The set of differentially expressed genes is also a valuable resource for further investigations.