The Notch1 signaling pathway has a pivotal role in cell fate regulation and has been found to be critically deranged in different cancers, including colorectal cancer (CRC). Inflammation is known to play an important role in the pathogenesis of CRC and a prominent function of Notch1 during inflammation has been recently demonstrated. Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT), a crucial process in the malignant transformation, is modulated by inflammation and Metalloproteinase-9 (MMP9) is involved in this interaction. Eicosapentaenoic Acid is an omega-3 polyunsaturated fatty acid (omega-3 PUFA) known for its anti-inflammatory properties as well as for its capability in preventing colon cancer development both in sporadic and in hereditary settings. In particular, our group has demonstrated that an extra-pure formulation of Eicosapentaenoic Acid as the free fatty acid (EPA-FFA) protects from CRC development in a mouse model of colitis-associated cancer (CAC) by modulating the Notch signaling pathway. In the present work, we re-created an in vitro model of inflammatory-driven CRC by exposing colon cancer cells to a cytokine-enriched conditioned medium (CM) obtained from THP-1-differentiated macrophages. We found, for the first time, that CM strongly induces Notch1 signaling and EMT markers, increasing the capability of cells to invade. Importantly we found that, upon CM exposure, Notch1 signaling is dependent on MMP9 expression. Finally, we show that a non-cytotoxic pre-treatment with 50 μM of EPA-FFA for 72h counteracts the effect of inflammation on Notch1 signaling and EMT, leading to a reduction of invasiveness. Taken together, our data demonstrate that in CRC inflammation up-regulates Notch1 signaling through MMP9 and that this mechanism can be effectively counteracted by EPA-FFA.

The increasing occurrence of CRC developing in young patients with no identified genetic predisposition, defined as sporadic early onset colorectal cancers (EOCRCs), demands maintaining a high index of suspicion when people below 50 years of age present with symptoms. To define the clinicopathological features and the stage at presentation of EOCRCs, as well as to understand whether the histological, immunohistochemical and molecular analyses were associated with particular clinicopathological parameters and oncologic outcome, a total of 94 cases of EOCRCs diagnoses between 2006 and 2014 at the Sant’Orsola University Hospital were studied. Indeed, EOCRCs appear frequently as an aggressive disease located in the sigmoid colon and rectum, and most patients are symptomatic at the time of presentation, mainly presenting with rectal bleeding, haematochezia or abdominal pain. The genetic basis in the majority of early onset colorectal carcinomas remains unknown, however, most EOCRCs, not related hereditary syndromes, appear to arise through the same pathways as sporadic CRCs, such as the classical adenoma-carcinoma sequence, but with only rare involvement of the methylator pathway. Taken together, the analyses described in this study suggest that, in the absence of screening programs for patients under 50 years of age, the risk factor of a family history and the presence of symptoms may be considered as an indication for prompt endoscopic investigation in these patients, since this may reduce the stage of disease at diagnosis and likely have an impact on improving survival.

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Il sarcoma di Ewing (ES) è un tumore maligno pediatrico dell’apparato scheletrico; è associato a una traslocazione specifica codificante la proteina di fusione EWS-FLI1 e all’alta espressione di CD99, una glicoproteina di membrana fisiologicamente coinvolta in diversi processi biologici. EWS-FLI1 e CD99, sono riportati avere ruoli divergenti nella modulazione della malignità e del differenziamento di ES. CD99 inoltre è riportato modulare il pathway di MAPK, il quale interagendo con molteplici fattori di trascrizione partecipa a processi di proliferazione e differenziamento. In questo studio abbiamo investigato in due linee cellulari di ES silenziate per CD99 (TC-71shCD99 e IOR/CARshCD99) l’attività basale di diversi fattori trascrizionali quali: NF-kBp65, AP1, Elk-1, E2F e CREB. L’unico fattore trascrizionale statisticamente significativo è risultato essere NF-kBp65 e abbiamo valutato il suo ruolo nel differenziamento neurale di cellule di ES e la relazione con EWS-FLI1 e CD99. L’attività trascrizionale di NF-kB è stata valutata attraverso gene reporter assay in linee cellulari di ES a diversa espressione di CD99, EWS-FLI1 e NF-kB stesso. Il differenziamento neurale è stato valutato come espressione di βIII-Tubulin in immunofluorescenza. Il silenziamento di CD99 induce una down-modulazione dell’attività trascrizionale di NF-kB, mentre il knockdown di EWS-FLI1 ne induce un’aumento. Inoltre, il silenziamento di EWS-FLI1 non è in grado di contrastare la riduzione dell’attività di NF-kB osservata dopo silenziamento di CD99, suggerendo un ruolo dominante del CD99 nel signaling di NF-kB. Cellule deprivate di CD99 ma non di EWS-FLI1, mostrano un fenotipo differenziato in senso neurale, fenotipo che viene perso quando le cellule sono indotte a sovraesprimere NF-kB. Inoltre, in cellule CD99 positive, il silenziamento di NF-kB induce un leggero differenziamento neurale. In conclusione, questi dati hanno evidenziato il ruolo di NF-kB nel differenziamento di cellule di ES e che potrebbe essere un potenziale target nel ridurre la progressione di questo tumore. / Ewing sarcoma (ES) is a pediatric high-grade malignant bone tumor, associated with a specific chromosomal translocation encoding the EWS-FLI1 fusion protein and high expression of CD99, a membrane protein physiologically involved in several biological processes. EWS-FLI1 and CD99 were reported to have divergent roles in modulating ES malignancy and neural differentiation. CD99 was also found to modulate MAPK pathway which can cooperate with several transcription factors in proliferation and differentiation processes. In this study we investigated in two different cell lines silenced for CD99 (TC-71shCD99 and IOR/CARshCD99 models) the basal activity of different transcription factors such as: NF-kBp65, AP1, Elk-1, E2F and CREB. The only transcription factor statistically significant was nuclear factor-kappa B (NF-kB) and we investigated its role on neural differentiation in ES cells and its relationship with EWS-FLI1 and CD99. Transcriptional activity of NF-kB was evaluated by gene reporter assay in ES cell lines modified for the expression of CD99, EWS-FLI1 and NF-kB itself. Neural differentiation was detected by evaluating βIII-Tubulin using immunofluorescence microscopy. CD99 silencing was found to decrease NF-kB activity. On the contrary, EWS-FLI1 knockdown increased NF-kB transactivation. EWS-FLI1 silencing was not able to rescue the reduction of NF-kB activity observed after CD99 deprivation, suggesting that CD99 is dominant in NF-kB signaling. Cells deprived of CD99 but not of EWS-FLI1 showed a neural differentiated phenotype, which was lost when cells were induced to overexpress NF-kB. In contrast, in CD99 positive cells, silencing of NF-kB induced a weak neural differentiation. Our findings support the concept that NF-kB activity plays a role in the differentiation of ES cells, identifying NF-kB as a potential target for reducing Ewing tumor progression.

Obiettivi: nonostante i miglioramenti nel trattamento, circa il 30% dei pazienti pediatrici affetti da Linfoma di Hodgkin (LH) in stadio avanzato recidiva o muore per progressione di malattia e i correnti metodi predittivi biologico-clinici non consentono di individuare tali pazienti. L’obiettivo dello studio è stato quello di definire un profilo molecolare di rischio che correli con l’outcome in questi pazienti. Materiali e metodi: studio retrospettico condotto su pazienti pediatrici affetti da LH omogeneamente trattati dal 2004 in poi. Su tali pazienti è stato intrapreso uno studio di validazione di marcatori molecolari già identificati in studi esplorativi precedenti. 27 geni sono stati analizzati in RT PCR su campioni di tessuto istologico prelevato alla diagnosi fissato in formalina e processato in paraffina relativi a una coorte di 37 pazienti, 12 ad outcome sfavorevole e 25 ad outcome favorevole. Risultati: dall’analisi univariata è emerso che solo l’espressione di CASP3 e CYCS, appartenenti al pathway apoptotico, è in grado di influenzare l’EFS in modo significativo nella nostra coorte di pazienti. Lo studio delle possibili combinazioni di questi geni ha mostrato l’esistenza di 3 gruppi di rischio che correlano con l’EFS: alto rischio (down regolazione di entrambi i geni), rischio intermedio (down regolazione di uno solo dei 2 geni), basso rischio (up regolazione di entrambi i geni). Dall’analisi multivariata è emerso che CASP3 è l’unica variabile che mantiene la sua indipendenza nell’influenzare la prognosi con un rischio di eventi di oltre il doppio di chi ha un’espressione bassa di questo gene. Conclusioni: i risultati ottenuti sulla nostra coorte di pazienti pediatrici affetti da LH confermano l’impatto sulla prognosi di due marcatori molecolari CASP3 e CYCS coinvolti nel patwhay apoptotico. La valutazione del profilo di espressione di tali geni, potrebbe pertanto essere utilizzata in corso di stadiazione, come criterio di predittività. / Purpose: despite improvement in the treatment of advanced Hodgkin lymphoma (HL), approximately 30% of pediatric patients relapse or die as result of the disease. Current methods to predict prognosis determined by clinical and biological parameters, fail to identify these patients accurately. The aim of this study was to define a molecular profile of risk correlates with outcome in these patients. Methods: retrospective study of pediatric patients with LH homogeneously treated from 2004 onwards. Of these patients was undertaken a validation study of molecular markers already identified in exploratory studies previously. 27 best predictor genes in HL was evaluated in RT PCR in formalin-fixed paraffin embedded diagnostic lymph-node samples obtained from 37 pediatric patients with HL, including 25 responders and 12 non responders to standard treatment and compared the expression profiles of patients with favorable and unfavourable clinical outcome. Results: univariate regression analysis revealed that only the expression of CASP3 and CYCS genes, involved in the apoptotic pathway, is able to significantly predict failure to treatment in our cohort of patients. The study of the possible combinations of these genes has shown the existence of 3 risk groups that correlate with EFS: high risk (down regulation of both genes), intermediate risk (down regulation of only one of the 2 genes), low risk (up regulation of both genes). Multivariate analysis showed that CASP3 is the only variable that maintains its independence in influencing the prognosis with a risk of events more than double in patients with low expression of this gene Conclusions: The results of our cohort of pediatric patients with HL confirm the impact on prognosis of two molecular markers CASP3 and CYCS involved in the apoptotic pathway. The evaluation of the expression profile of these genes, may therefore be used in the course of staging, as a criterion of predictivity.

L’osteosarcoma (OS) è il tumore primitivo dell’osso più comune in età pediatrica e adolescenziale. L’OS è stato recentemente riconsiderato come una patologia da de-differenziamento, legata all’interruzione del processo cui vanno incontro i precursori osteoblastici, quali le cellule staminali mesenchimali (MSCs), per trasformarsi in osteoblasti maturi. Il sistema IGF è coinvolto nella regolazione della proliferazione e del differenziamento di cellule di OS. IRS-1 è un mediatore critico di tale via di segnalazione e il suo livello di espressione modula il differenziamento di cellule ematopoietiche. Lo scopo di questa tesi è stato quello di definire il ruolo di IRS-1 nel differenziamento osteoblastico di MSCs e cellule di OS. Il potenziale differenziativo di cellule di OS umano e murino e di MSCs derivate da midollo osseo è stato valutato tramite Alizarin Red staining e Real Time-PCR. Dai dati ottenuti è emerso come i livelli di espressione di IRS-1 diminuiscano durante il differenziamento osteoblastico. Conseguentemente, i livelli di espressione di IRS-1 sono stati manipolati utilizzando shRNA per down-regolare l’espressione della proteina o un plasmide per sovra-esprimerla. Sia la down-regolazione sia la sovra-espressione di IRS-1 hanno inibito il differenziamento osteoblastico delle linee cellulari considerate. Allo scopo di valutare il contributo di IRS-1 nella via di segnalazione di IGF-1R è stato utilizzato l’inibitore di tale recettore, αIR-3. Anche in questo caso è stata osservata una riduzione della capacità differenziativa. L’inibitore del proteasoma MG-132 ha portato ad un aumento dei livelli di IRS-1, portando nuovamente all’inibizione del differenziamento osteoblastico e suggerendo che l’ubiquitinazione di questa proteina potrebbe avere un ruolo importante nel mantenimento di appropriati livelli di espressione di IRS-1. I risultati ottenuti indicano la criticità dei livelli di espressione di IRS-1 nella determinazione della capacità differenziativa sia di cellule di OS umano e murino, sia delle MSCs. / Osteosarcoma (OS) is the most common primary malignant bone tumor affecting children and adolescents. OS has recently been re-considered as a differentiation disease, caused by genetic and epigenetic alterations which may impair normal bone development by blocking multipotent mesenchymal stem cell (MSCs) differentiation into osteoblasts. The IGF-system is involved in regulating OS cell proliferation and differentiation. IRS-1 is a critical mediator of IGF-1R signaling and its expression level modulates hematopoietic cell differentiation. The aim of this study is to define the role of IRS-1 in the osteoblastic differentiation of MSCs and OS cells. Differentiating potential of human and murine OS cell lines and bone marrow-derived mouse MSCs was evaluated by Alizarin Red staining and real-time PCR. We found that IRS-1 expression level decreased during differentiation. Consequently, IRS-1 expression levels were manipulated using shRNAs to knock-down, or a plasmid to over-express the protein. Both down-regulation and over-expression of IRS-1 inhibited osteoblastic differentiation. To understand the contribution of IRS-1 in the IGF-1R pathway we used the αIR-3 IGF-1R blocking antibody, which inhibited the differentiation process. The proteasome inhibitor MG-132 led to an increase in IRS-1 protein level that again inhibited osteoblastic differentiation, suggesting ubiquitination may play a role in maintaining the appropriate expression level of IRS-1. Taken together, these results indicate that IRS-1 expression level is critical for determining the differentiating capacity of MSCs as well as human and mouse OS cells and that precise regulation of IRS-1 expression by cells is required for this commitment to osteoblastic differentiation.