Leung Kam Tong. / Thesis submitted in: September 2006. / Thesis (M.Phil.)--Chinese University of Hong Kong, 2007. / Includes bibliographical references (leaves 79-95). / Abstracts in English and Chinese. / Abstract --- p.i / Abstract (Chinese) --- p.iii / Acknowledgements --- p.v / Table of contents --- p.vi / List of figures --- p.ix / List of abbreviations --- p.xii / Chapter Chapter 1 --- General Introduction --- p.1 / Chapter 1.1 --- Acute lymphoblastic leukemia --- p.1 / Chapter 1.2 --- T-cell acute lymphoblastic leukemia --- p.2 / Chapter 1.2.1 --- Chemotherapy --- p.2 / Chapter 1.2.1.1 --- Induction therapy --- p.2 / Chapter 1.2.1.2 --- Intensification therapy --- p.3 / Chapter 1.2.1.3 --- Maintenance therapy --- p.3 / Chapter 1.2.2 --- Chemoresistance in T-ALL --- p.3 / Chapter 1.3 --- Apoptosis and chemoresistance --- p.5 / Chapter 1.3.1 --- "Initiation, execution and regulation of apoptosis" --- p.5 / Chapter 1.3.1.1 --- Initiation of apoptosis --- p.5 / Chapter 1.3.1.2 --- Execution of apoptosis --- p.7 / Chapter 1.3.1.3 --- Regulation of apoptosis --- p.7 / Chapter 1.3.2 --- Mechanisms of resistance to apoptosis --- p.9 / Chapter 1.3.2.1 --- Overexpression of pro-survival proteins --- p.9 / Chapter 1.3.2.2 --- Downregulation and mutation of pro-apoptotic proteins --- p.11 / Chapter 1.3.2.3 --- Other mechanisms --- p.13 / Chapter 1.4 --- Bcl-2 interating mediator of cell death --- p.14 / Chapter 1.4.1 --- Role of Bim in apoptosis --- p.16 / Chapter 1.4.2 --- Regulation of Bim --- p.17 / Chapter 1.4.2.1 --- Transcriptional regulation of Bim --- p.18 / Chapter 1.4.2.2 --- Post-transcriptional regulation of Bim --- p.18 / Chapter 1.5 --- c-Jun N-terminal kinase --- p.20 / Chapter 1.5.1 --- Pro-apoptotic role of JNK --- p.21 / Chapter 1.5.2 --- Anti-apoptotic role of JNK --- p.21 / Chapter 1.6 --- Hypotheses --- p.22 / Chapter Chapter 2 --- Materials and Methods --- p.23 / Chapter 2.1 --- Cell culture --- p.23 / Chapter 2.2 --- Induction of quantification of apoptosis --- p.24 / Chapter 2.3 --- Determination of caspase activities --- p.24 / Chapter 2.4 --- Western blotting --- p.25 / Chapter 2.4.1 --- Protein extraction and determination of protein concentration --- p.25 / Chapter 2.4.2 --- SDS-PAGE and immunodetection --- p.26 / Chapter 2.5 --- Cell-free apoptosis reactions --- p.27 / Chapter 2.6 --- Analysis of mitochondrial membrane potential --- p.27 / Chapter 2.7 --- Transient transfection of Sup-Tl cells --- p.28 / Chapter 2.8 --- Reverse transcription-polymerase chain reaction (RT-PCR) --- p.28 / Chapter 2.8.1 --- RNA isolation --- p.28 / Chapter 2.8.2 --- Synthesis of first-strand cDNA --- p.29 / Chapter 2.8.3 --- Polymerase chain reaction --- p.29 / Chapter 2.9 --- Alkaline phosphatase digestion of Bim --- p.30 / Chapter Chapter 3 --- Results --- p.31 / Chapter 3.1 --- The T-ALL cell line Sup-Tl is resistant to etoposide-induced apoptosis --- p.31 / Chapter 3.2 --- Sup-Tl cells are resistant to etoposide-induced caspase activation --- p.40 / Chapter 3.3 --- Sup-Tl cells are insusceptible to etoposide-induced mitochondrial alterations --- p.46 / Chapter 3.4 --- BimEL is required for etoposide-induced apoptosis in Sup-Tl cells --- p.51 / Chapter 3.5 --- The reduced level of BimEL in Sup-Tl cells is owing to the presence of constitutively active JNK --- p.58 / Chapter Chapter 4 --- Discussion --- p.67 / References --- p.79

INTRODUÇÃO: A Leucemia/linfoma de células T do Adulto (ATL) é uma doença maligna de fenótipo T CD3+/CD4+/CD25+/CD7- e, geneticamente, apresenta cariótipo complexo e aneuploidia. Clinicamente muito agressiva e ainda incurável, está associada ao vírus linfotrópico T humano do tipo-1 que, preferencialmente, infecta linfócitos T CD4+. Dos indivíduos portadores do HTLV-1, somente 3-5% irão evoluir para ATL e após longo período de latência. Entretanto, os fatores virais ou do hospedeiro que estão associados com a progressão para ATL permanecem desconhecidos. O proto-oncogene hSecurina é um regulador mitótico importante para o processo de segregação cromossômica durante a separação das cromátides irmãs e está envolvido na patogênese de vários tumores. Com o objetivo de avaliar o conteúdo de DNA, o ciclo celular e a expressão do gene hSecurina em células T CD4+ e CD8+ dos portadores assintomáticos do HTLV-1 em comparação com ATL e indivíduos saudáveis, nos propusemos a realizar o presente estudo. MÉTODOS: Foram avaliados 38 portadores assintomáticos do HTLV-1, 20 casos de ATL pareados por sexo e idade com 35 indivíduos saudáveis. Foram estudados, individualmente, os subtipos linfocitários T CD4+ e CD8+, sendo o ciclo celular avaliado por citometria de fluxo e a expressão do gene hSecurina pela reação em cadeia da polimerase quantitativa em Tempo Real. RESULTADOS: Neste estudo, observamos parada de maturação de linfócitos T CD4+ na fase G0/G1 em portadores assintomáticos do HTLV-1 com diferença estatisticamente significante em comparação aos grupos-controle (p=0,041) e ATL (p=0,023). No grupo de portadores assintomáticos, observamos correlação inversa entre a porcentagem de células em G0/G1 e expressão de hSecurina (p=0,018) em linfócitos T CD4+. Porém, neste mesmo grupo, houve correlação direta entre porcentagem de células em fase S e expressão de hSecurina em linfócitos T CD4+ (p=0,001). Como esperado, observou-se maior fase S em ATL em comparação aos grupos-controle (p=0,020) e portador do HTLV-1 (p < 0,001). CONCLUSÃO: Neste estudo, demonstramos que linfócitos T CD4+ de portadores assintomáticos do vírus HTLV-1 apresentam atraso no ciclo celular com aumento de células na fase G0/G1. Este retardo da progressão do ciclo celular correlacionou-se de forma inversamente proporcional à expressão do gene hSecurina / INTRODUCTION: Adult T-Cell Leukemia (ATL) is a malignant disease of the CD3+/CD4+/CD25+/CD7- T-lymphocytes and genetically features complex karyotypes and aneuploidy. It is a clinically aggressive disease, which is yet incurable. It is associated with the human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1) that preferentially infects CD4+ T-lymphocytes. Among all individuals that carry HTLV-1, only 3-5% will develop ATL and that too after a long latency period. However, the viral or host factors that are associated with the progression of ATL remain unknown. The proto-oncogene hSecurin is an important mitotic regulator for the process of chromosome segregation during sister chromatid separation and is involved in the pathogenesis of various tumors. We decided to conduct this study in order to analyze the DNA content, cell cycle, and expression of the hSecurin gene in CD4+ and CD8+ T cells of asymptomatic HTLV-1 carriers compared with that in ATL and healthy individuals. METHODS: We evaluated 38 asymptomatic HTLV-1 carriers, 20 patients with ATL, and 35 healthy subjects paired by sex and age. We individually studied the lymphocyte subtypes T CD4+ and CD8+; their cell cycles were evaluated by flow cytometry, and the expression of the hSecurin gene was analyzed using quantitative real time polymerase chain reaction. RESULTS: We observed lymphocyte maturation arrest in CD4+ T cells in the G0/G1 phase of asymptomatic HTLV-1 carriers with a statistically significant difference compared to that in the control (p = 0.041) and ATL (p = 0.023) groups. In the asymptomatic HTLV-1 carrier group, we also found an inverse correlation between the percentage of cells in G0/G1 phase and the hSecurin expression (p = 0.018) in TCD4+ lymphocytes. However, in this same group, there was also a direct correlation between the percentage of S phase cells and hSecurin expression in TCD4+ lymphocytes (p = 0.001). As expected, there was a higher number of S phase cells in the ATL group compared to that in the control (p = 0.020) and asymptomatic HTLV-1 carrier (p < 0.001) groups. CONCLUSION: In this study, we demonstrated that CD4 + T lymphocytes from asymptomatic HTLV-1 virus carriers present cell cycle arrest with increased G0/G1 phase cells. This delay in cell cycle progression correlated inversely with the expression of the hSecurin gene

Células endoteliais provenientes da medula óssea (MO) participam da fisiopatologia de várias doenças que possuem dano vascular como fator em comum. Apesar de consideradas evento raro, encontram-se em quantidade aumentada na circulação periférica de pacientes oncológicos. Evidências sugerem que células endoteliais progenitoras (CEPs) contribuem para a angiogênese tumoral. Com esta descoberta, CEPs e células endoteliais maduras (CEMs) vêm sendo estudadas como potenciais alvos terapêuticos com o uso de drogas anti-angiogênicas. Portadores do vírus linfotrópico humano de células T do tipo 1 (HTLV1) têm possibilidade de desenvolver doenças causadas pelo vírus com elevada taxa de mortalidade, com destaque para a Leucemia/Linfoma de células T do Adulto (ATL). O tratamento para a forma sintomática da doença permanece desapontador. Este foi um estudo transversal desenvolvido com o objetivo de quantificar células endoteliais circulantes no sangue de portadores assintomáticos do HTLV1 em comparação a indivíduos saudáveis, por citometria de fluxo. Foram estudados 30 indivíduos portadores do vírus HTLV1, pareados por idade e sexo com o grupo controle. Três pacientes tiveram o diagnóstico de ATL sendo retirados da pesquisa. Foi utilizada como critério de inclusão a sorologia para HTLV1+, e negativa para as demais doenças transmissíveis por transfusão. Em nosso estudo os valores de CEPs encontrados foram maiores na população portadora assintomática (mediana: 0,8288 células / mm 3 ) em relação à população controle (mediana: 0,4905 células / mm 3 ; p = 0,035). Não houve diferença estatística entre a quantificação de CEMs e células endoteliais ativadas entre os portadores assintomáticos e o grupo controle saudável. Nossos achados sugerem que exista atividade angiogênica mesmo na ausência de transformação neoplásica, e que o valor de CEPs pode ser utilizado como marcador de atividade de doença e aplicado para monitorar a eficácia antitumoral da terapia antiangiogênica / Endothelial cells originated from the bone marrow (BM) take part in the physiopathology of several diseases which have vascular damage as a common factor. In spite of being a rare event, they are found in augmented quantity in the peripheral circulation of cancer patients. Evidence indicates that bone marrow-derived endothelial progenitor cells (CEPs) can contribute to tumor angiogenesis. Upon such a finding, circulating CEPs and mature endothelial cells (CEMs) have been researched as potential therapeutic targets and antiangiogenic drugs can be an option in anti-tumor therapy. Human T Cell Lymphotropic Virus Type 1 (HTLV1) carriers may develop diseases caused by the virus with high mortality rate, especially adult T-cell leukemia/lymphoma (ATL). The treatment for the symptomatic form of the disease remains disappointing. This cross-sectional study aimed at quantifying circulating endothelial cells in the blood of HTLV1 asymptomatic carriers in comparison to healthy individuals by flow cytometry. A sample of 30 individuals, HTLV1 carriers, age and sex paired, has been compared to the control group. Three patients were diagnosed with ATL, and deleted. HTLV1+ serology has been utilized as inclusion criteria, and negative for the remaining transfusion-transmittable diseases. CEPs values were greater in the asymptomatic carrier population (median: 0,8288 cells/mm 3 ) in relation to the control population (median: 0,4905 cells/mm 3 ; p = 0,035). There was no statistically significant difference in the quantification of CEMs and activated endothelial cells between asymptomatic carriers and the control group. This evidence suggest that there is angiogenic activity without neoplasic transformation, and the level of circulating endothelial progenitor cells can be used as biologic marker of disease activity and can reflect the antitumor efficacy of angiogenesis inhibitors

INTRODUÇÃO: A Leucemia/linfoma de células T do Adulto (ATL) é uma doença maligna de fenótipo T CD3+/CD4+/CD25+/CD7- e, geneticamente, apresenta cariótipo complexo e aneuploidia. Clinicamente muito agressiva e ainda incurável, está associada ao vírus linfotrópico T humano do tipo-1 que, preferencialmente, infecta linfócitos T CD4+. Dos indivíduos portadores do HTLV-1, somente 3-5% irão evoluir para ATL e após longo período de latência. Entretanto, os fatores virais ou do hospedeiro que estão associados com a progressão para ATL permanecem desconhecidos. O proto-oncogene hSecurina é um regulador mitótico importante para o processo de segregação cromossômica durante a separação das cromátides irmãs e está envolvido na patogênese de vários tumores. Com o objetivo de avaliar o conteúdo de DNA, o ciclo celular e a expressão do gene hSecurina em células T CD4+ e CD8+ dos portadores assintomáticos do HTLV-1 em comparação com ATL e indivíduos saudáveis, nos propusemos a realizar o presente estudo. MÉTODOS: Foram avaliados 38 portadores assintomáticos do HTLV-1, 20 casos de ATL pareados por sexo e idade com 35 indivíduos saudáveis. Foram estudados, individualmente, os subtipos linfocitários T CD4+ e CD8+, sendo o ciclo celular avaliado por citometria de fluxo e a expressão do gene hSecurina pela reação em cadeia da polimerase quantitativa em Tempo Real. RESULTADOS: Neste estudo, observamos parada de maturação de linfócitos T CD4+ na fase G0/G1 em portadores assintomáticos do HTLV-1 com diferença estatisticamente significante em comparação aos grupos-controle (p=0,041) e ATL (p=0,023). No grupo de portadores assintomáticos, observamos correlação inversa entre a porcentagem de células em G0/G1 e expressão de hSecurina (p=0,018) em linfócitos T CD4+. Porém, neste mesmo grupo, houve correlação direta entre porcentagem de células em fase S e expressão de hSecurina em linfócitos T CD4+ (p=0,001). Como esperado, observou-se maior fase S em ATL em comparação aos grupos-controle (p=0,020) e portador do HTLV-1 (p < 0,001). CONCLUSÃO: Neste estudo, demonstramos que linfócitos T CD4+ de portadores assintomáticos do vírus HTLV-1 apresentam atraso no ciclo celular com aumento de células na fase G0/G1. Este retardo da progressão do ciclo celular correlacionou-se de forma inversamente proporcional à expressão do gene hSecurina / INTRODUCTION: Adult T-Cell Leukemia (ATL) is a malignant disease of the CD3+/CD4+/CD25+/CD7- T-lymphocytes and genetically features complex karyotypes and aneuploidy. It is a clinically aggressive disease, which is yet incurable. It is associated with the human T-cell leukemia virus type 1 (HTLV-1) that preferentially infects CD4+ T-lymphocytes. Among all individuals that carry HTLV-1, only 3-5% will develop ATL and that too after a long latency period. However, the viral or host factors that are associated with the progression of ATL remain unknown. The proto-oncogene hSecurin is an important mitotic regulator for the process of chromosome segregation during sister chromatid separation and is involved in the pathogenesis of various tumors. We decided to conduct this study in order to analyze the DNA content, cell cycle, and expression of the hSecurin gene in CD4+ and CD8+ T cells of asymptomatic HTLV-1 carriers compared with that in ATL and healthy individuals. METHODS: We evaluated 38 asymptomatic HTLV-1 carriers, 20 patients with ATL, and 35 healthy subjects paired by sex and age. We individually studied the lymphocyte subtypes T CD4+ and CD8+; their cell cycles were evaluated by flow cytometry, and the expression of the hSecurin gene was analyzed using quantitative real time polymerase chain reaction. RESULTS: We observed lymphocyte maturation arrest in CD4+ T cells in the G0/G1 phase of asymptomatic HTLV-1 carriers with a statistically significant difference compared to that in the control (p = 0.041) and ATL (p = 0.023) groups. In the asymptomatic HTLV-1 carrier group, we also found an inverse correlation between the percentage of cells in G0/G1 phase and the hSecurin expression (p = 0.018) in TCD4+ lymphocytes. However, in this same group, there was also a direct correlation between the percentage of S phase cells and hSecurin expression in TCD4+ lymphocytes (p = 0.001). As expected, there was a higher number of S phase cells in the ATL group compared to that in the control (p = 0.020) and asymptomatic HTLV-1 carrier (p < 0.001) groups. CONCLUSION: In this study, we demonstrated that CD4 + T lymphocytes from asymptomatic HTLV-1 virus carriers present cell cycle arrest with increased G0/G1 phase cells. This delay in cell cycle progression correlated inversely with the expression of the hSecurin gene

Células endoteliais provenientes da medula óssea (MO) participam da fisiopatologia de várias doenças que possuem dano vascular como fator em comum. Apesar de consideradas evento raro, encontram-se em quantidade aumentada na circulação periférica de pacientes oncológicos. Evidências sugerem que células endoteliais progenitoras (CEPs) contribuem para a angiogênese tumoral. Com esta descoberta, CEPs e células endoteliais maduras (CEMs) vêm sendo estudadas como potenciais alvos terapêuticos com o uso de drogas anti-angiogênicas. Portadores do vírus linfotrópico humano de células T do tipo 1 (HTLV1) têm possibilidade de desenvolver doenças causadas pelo vírus com elevada taxa de mortalidade, com destaque para a Leucemia/Linfoma de células T do Adulto (ATL). O tratamento para a forma sintomática da doença permanece desapontador. Este foi um estudo transversal desenvolvido com o objetivo de quantificar células endoteliais circulantes no sangue de portadores assintomáticos do HTLV1 em comparação a indivíduos saudáveis, por citometria de fluxo. Foram estudados 30 indivíduos portadores do vírus HTLV1, pareados por idade e sexo com o grupo controle. Três pacientes tiveram o diagnóstico de ATL sendo retirados da pesquisa. Foi utilizada como critério de inclusão a sorologia para HTLV1+, e negativa para as demais doenças transmissíveis por transfusão. Em nosso estudo os valores de CEPs encontrados foram maiores na população portadora assintomática (mediana: 0,8288 células / mm 3 ) em relação à população controle (mediana: 0,4905 células / mm 3 ; p = 0,035). Não houve diferença estatística entre a quantificação de CEMs e células endoteliais ativadas entre os portadores assintomáticos e o grupo controle saudável. Nossos achados sugerem que exista atividade angiogênica mesmo na ausência de transformação neoplásica, e que o valor de CEPs pode ser utilizado como marcador de atividade de doença e aplicado para monitorar a eficácia antitumoral da terapia antiangiogênica / Endothelial cells originated from the bone marrow (BM) take part in the physiopathology of several diseases which have vascular damage as a common factor. In spite of being a rare event, they are found in augmented quantity in the peripheral circulation of cancer patients. Evidence indicates that bone marrow-derived endothelial progenitor cells (CEPs) can contribute to tumor angiogenesis. Upon such a finding, circulating CEPs and mature endothelial cells (CEMs) have been researched as potential therapeutic targets and antiangiogenic drugs can be an option in anti-tumor therapy. Human T Cell Lymphotropic Virus Type 1 (HTLV1) carriers may develop diseases caused by the virus with high mortality rate, especially adult T-cell leukemia/lymphoma (ATL). The treatment for the symptomatic form of the disease remains disappointing. This cross-sectional study aimed at quantifying circulating endothelial cells in the blood of HTLV1 asymptomatic carriers in comparison to healthy individuals by flow cytometry. A sample of 30 individuals, HTLV1 carriers, age and sex paired, has been compared to the control group. Three patients were diagnosed with ATL, and deleted. HTLV1+ serology has been utilized as inclusion criteria, and negative for the remaining transfusion-transmittable diseases. CEPs values were greater in the asymptomatic carrier population (median: 0,8288 cells/mm 3 ) in relation to the control population (median: 0,4905 cells/mm 3 ; p = 0,035). There was no statistically significant difference in the quantification of CEMs and activated endothelial cells between asymptomatic carriers and the control group. This evidence suggest that there is angiogenic activity without neoplasic transformation, and the level of circulating endothelial progenitor cells can be used as biologic marker of disease activity and can reflect the antitumor efficacy of angiogenesis inhibitors