Orientador: Luis Otavio Zanatta Sarian / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências Médicas / Made available in DSpace on 2018-08-28T02:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Baptista_MauricioZuccolotto_D.pdf: 4237946 bytes, checksum: b677fee05d5d510e473e6b4c4c856a53 (MD5) Previous issue date: 2015 / Resumo: Introdução: A via de sinalização intracelular PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R e EGFR exerce papel prognóstico importante no câncer de mama. Embora muitos estudos tenham analisado a correlação entre as alterações gênicas de PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R e EGFR e o mau prognóstico em câncer de mama, há uma lacuna na literatura com relação ao valor prognóstico dessas proteínas na adjuvância do câncer de mama. Apesar de existirem fatores prognósticos e preditivos conhecidos, como os receptores hormonais e o HER-2, no campo imunológico, o câncer de mama é um dos tumores menos imunogênicos. As proteínas PD-L1 e PD-L2 fazem parte de uma importante resposta imune antitumoral. Em câncer de mama, o valor prognóstico de PD-L1 e PD-L2 ainda não está definido. Objetivos: Investigar a expressão das proteínas PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R e EGFR e das proteínas PD-L1 e PD-L2, e a correlação com as características clínicas e patológicas do câncer de mama, sobrevida livre de doença e sobrevida global. Métodos: Foi realizada uma coorte que avaliou 192 casos de câncer de mama, estadios I, II e III, tratadas entre 1994 e 2014 no Hospital da Mulher (CAISM) da UNICAMP. Os dados clínicos e de sobrevida foram retirados de prontuários. Blocos de parafina foram utilizados para construção do microarranjo de tecidos (TMA). No TMA foi utilizada a técnica de imunohistoquímica (IHQ) para estudo da expressão dessas proteínas. A terapia adjuvante foi administrada de acordo com o protocolo de tratamento institucional. Resultados: A expressão de PTEN foi encontrada em 40.6% (77/190); mTOR em 47.4% (90/190); PI3K em 29.8% (57/191); IGF-1R em 35.8% (68/190) e EGFR em 25.7% (49/191). Nas células do câncer de mama, a expressão de PTEN ocorreu no citoplasma e na região nuclear; a expressão de mTOR foi constatada de modo intenso na região nuclear e também no citoplasma. A expressão de PI3K foi mais intensa na membrana celular e menos intensa no citoplasma. A expressão de IGF-1R foi detectada na membrana celular das células tumorais. A expressão de todas essas proteínas foi significativamente associada à presença de linfonodos positivos. A idade mais jovem ao diagnóstico foi associada à expressão de PTEN e PI3K. A presença de tumores maiores foi associada à expressão de PTEN. Os receptores de progesterona negativos foram associados à expressão de PI3K. Receptores de estrógeno negativos e recorrência à distância foram ambos associados à expressão de EGFR. As expressões de PTEN, PI3K e EGFR foram fortemente associadas a características clínicas e patológicas de pior prognóstico. A expressão de PI3K foi significativamente associada à pior sobrevida livre de progressão (p=0.04) e pior sobrevida global (p=0.04). A expressão de EGFR foi também significativamente associada à pior sobrevida livre de progressão (p=0.03) e pior sobrevida global (p=0.04). A expressão de PTEN não foi associada à sobrevida. A expressão de PD-L1 foi identificada em 56.7% (107/189) e a de PD-L2 em 50.8% (97/192). Enquanto a expressão de PD-L1 foi detectada na membrana celular e no citoplasma das células do câncer de mama, a expressão de PD-L2 ocorreu no citoplasma e na região nuclear. Idade mais jovem ao diagnóstico, linfonodos positivos, receptor de estrógeno negativo e recorrência à distância foram associados tanto à expressão de PD-L1 quanto à de PD-L2. A presença de tumores maiores e de alto grau histológico foi associada à expressão de PD-L1. A expressão de PD-L1 foi significativamente associada à melhor sobrevida global (p=0.04). Conclusão: A expressão de PTEN, PI3K e EGFR pode representar um tipo de câncer de mama mais agressivo. A expressão de PI3K e EGFR pode ser considerada um marcador de mau prognóstico em câncer de mama. A expressão de PD-L1, apesar de ser associada a características clínicas e patológicas de pior evolução, pode ser considerada um marcador de bom prognóstico em câncer de mama / Abstract: Introduction: The PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R and EGFR signaling pathway plays an important role in prognosis of breast cancer. Although many studies have analyzed the correlation between PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R, and EGFR genes alterations with poor prognosis in breast cancer, there is still a gap in the literature concerning the prognostic value of these proteins in the adjuvant setting. Despite there were some well-known predictive and prognostic factors, such as hormone receptors and HER-2, in the immune field, breast cancer is one of the less immunogenic tumors. PD-L1 and PD-L2 constitute an important antitumor immune response. In breast cancer, the prognostic value of PD-L1 and PD-L2 is still to be defined. Objectives: This study investigates PTEN, mTOR, PI3K, IGF-1R and EGFR proteins expression and PD-L1 and PD-L2 proteins expression, and their correlation with clinicopathological features, disease-free survival and overall survival. Methods: In order to assess these proteins expression, we conducted an immunohistochemistry study using a tissue microarray encompassing 192 breast cancer cases, stage I, II and III, treated between 1994 and 2014 at the Women¿s Hospital (CAISM) from UNICAMP. All clinical and outcome data were retrieved from medical charts. Adjuvant therapy was administered according to the institution¿s treatment protocol. Results: PTEN expression was found in 40.6% (77/190); mTOR expression in 47.4% (90/190); PI3K expression in 29.8% (57/191); IGF-1R expression in 35.8% (68/190); and EGFR expression in 25.7% (49/191). In breast cancer cells PTEN expression showed cytoplasmic and nuclear immunoreactivity, and mTOR expression revealed strong nuclear and cytoplasmic staining. Tumors harboring PI3K expression presented strong immunoreactivity at cell membrane and weak cytoplasmic staining. IGF-1R expression was detected in breast cancer cell membrane. All proteins expression was significantly associated with lymph node positivity. Younger age at diagnosis was related to PTEN and PI3K expression. The presence of larger tumors was associated with PTEN expression. Negative progesterone receptor was correlated to PI3K expression. Estrogen receptor negativity and recurrence at distant sites were associated with EGFR expression. The expression of PTEN, PI3K, and EGFR were strongly associated with clinical and pathological features of poor prognosis. In our cohort, PI3K expression was associated with significantly worse disease-free survival (p=0.04) and overall survival (p=0.04), and EGFR expression was also significantly associated with worse disease-free survival (p=0.03) and overall survival (p=0.04). PD-L1 expression was present in 56.7% (107/189), and PD-L2 expression was identified in 50.8% (97/192). In breast cancer cells PD-L1 expression revealed strong immunoreactivity at cell membrane and cytoplasmic staining, and PD-L2 expression showed cytoplasmic and nuclear immunoreactivity. Younger age at diagnosis, lymph node positivity, estrogen negative receptor, and recurrence at distant sites were all associated with both PD-L1 and PD-L2 expression. The presence of larger tumors and higher histological grade were both associated with PD-L1 expression. PD-L1 expression was significantly associated with better overall survival (p=0.04) in breast cancer patients. Conclusion: The expression of PTEN, PI3K, and EGFR can represent a more aggressive type of breast cancer. PI3K and EGFR expressions emerge as poor prognostic markers in breast cancer. Despite its association with poor clinical and pathological features, PD-L1 expression seems to be a good prognostic marker in breast cancer / Doutorado / Oncologia Ginecológica e Mamária / Doutor em Ciências da Saúde

Un des mécanismes d’évasion des cellules tumorales au système immunitaire fait intervenir la famille des molécules de type B7. Ces molécules de costimulation ont aussi un rôle dans les mécanismes de tolérance immunitaire. La molécule B7-H1 (PD-L1 ou CD274) inhibe directement les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) et est fortement exprimée à la surface de nombreux types de cellules tumorales. Les mécanismes de régulation de son expression ne sont pas bien connus. Il existe une augmentation d’expression de cette molécule après stimulation par l’IFNγ et récemment les ligands des Toll-Like-Receptor (TLR) 2, 4 et 9 ont été impliqués dans sa régulation au niveau du myélome multiple. L’implication possible des TLR dans l’expression de B7-H1 suggère un rôle possible de pathogènes dans l’échappement des tumeurs au système immunitaireIl n’existe aucune donnée dans la littérature sur l’expression des TLR au niveau des cellules blastiques de patients atteints de leucémies aigues myéloblastique (LAM). Nous avons dans un premier temps étudié l’expression des TLR dans les LAM et l’inductibilité de l’expression de la molécule B7-H1 par les ligands des TLR en cytométrie en flux. Nos résultats montrent que les TLR sont exprimés dans les LAM, avec une grande variabilité suivant les patients. On observe une augmentation significative de l’expression de B7-H1 après stimulation par le LPS (ligand TLR4) alors qu’elle n’est pas significative pour les autres ligands (PGN et ODN). Comme dans les tumeurs solides et le myélome multiple, l’expression de B7-H1 est augmentée par l’IFN γ. Des tests de lyse CTL sont en cours afin de confirmer le rôle fonctionnel de cette expression de B7-H1 via les TLR dans les LAM.Une autre partie de l’étude a été réalisée sur deux lignées murines leucémiques : DA1-3B et WEHI-3B, afin de disposer de modèles expérimentaux d’expression de B7-H1. On retrouve sur ces deux modèles l’augmentation d’expression de B7-H1 après stimulation par l’IFN γ et les ligands des TLR. L’utilisation de différents inhibiteurs chimiques des voies de signalisation suggère le rôle des voies MEK/ERK et de la voie JAK/STAT dans l’expression de cette molécule. La voie PI3kinase/Akt semble au contraire jouer un rôle inhibiteur. Le travail se poursuit avec la transfection de transdominants négatifs des différentes voies et de mutants constitutivement actifs. L’objectif à terme est de tester des stratégies d’immunothérapies des LAM par blocage pharmacologique de l’expression de B7-H1. / B7-H1 (PD-L1) is a B7-related protein that inhibits T-cell responses. B7-H1 participates in the immunoescape of cancer cells and is also involved in the long-term persistence of leukemic cells in a mouse model. B7-H1 can be constitutively expressed by cancer cells but is also induced by various stimuli. We therefore examined the constitutive and inducible expression of B7-H1 and the consequences of expression in human acute myeloid leukemia (AML). We analyzed B7-H1 expression in a cohort of 79 patients with AML. Blast cells were also studied after incubation with interferon-gamma or TLR ligands. Functionality was evaluated by cytotoxic T-cell activity against blast cells. Expression of B7-H1 at diagnosis was high in 18% of patients. Expression of toll-like receptors (TLR) 2, 4, and 9 was detected in one-third of AML samples. Expression of TLR2 and TLR4 ligands or IFN- induced by B7-H1 was found to protect AML cells from CTL-mediated lysis. Spontaneous B7-H1 expression was also found to be enhanced at relapse in some patients. MEK inhibitors including UO126 and AZD6244 reduced B7-H1 expression and restored CTL-mediated lysis of blast cells. In AML, B7-H1 expression by blasts represents a possible immune escape mechanism. The inducibility of B7-H1 expression by IFN- or TLR ligands suggests that various stimuli, either produced during the immune response against leukemia cells or released by infectious microorganisms, could protect leukemic cells from T-cells. The efficacy of MEK inhibitors against B7-H1-mediated inhibition of CTLs suggests a possible cancer immunotherapy strategy using targeted drugs.

Un des mécanismes d'évasion des cellules tumorales au système immunitaire fait intervenir la famille des molécules de type B7. Ces molécules de costimulation ont aussi un rôle dans les mécanismes de tolérance immunitaire. La molécule B7-H1 (PD-L1 ou CD274) inhibe directement les lymphocytes T cytotoxiques (CTL) et est fortement exprimée à la surface de nombreux types de cellules tumorales. Les mécanismes de régulation de son expression ne sont pas bien connus. Il existe une augmentation d'expression de cette molécule après stimulation par l'IFNγ et récemment les ligands des Toll-Like-Receptor (TLR) 2, 4 et 9 ont été impliqués dans sa régulation au niveau du myélome multiple. L'implication possible des TLR dans l'expression de B7-H1 suggère un rôle possible de pathogènes dans l'échappement des tumeurs au système immunitaireIl n'existe aucune donnée dans la littérature sur l'expression des TLR au niveau des cellules blastiques de patients atteints de leucémies aigues myéloblastique (LAM). Nous avons dans un premier temps étudié l'expression des TLR dans les LAM et l'inductibilité de l'expression de la molécule B7-H1 par les ligands des TLR en cytométrie en flux. Nos résultats montrent que les TLR sont exprimés dans les LAM, avec une grande variabilité suivant les patients. On observe une augmentation significative de l'expression de B7-H1 après stimulation par le LPS (ligand TLR4) alors qu'elle n'est pas significative pour les autres ligands (PGN et ODN). Comme dans les tumeurs solides et le myélome multiple, l'expression de B7-H1 est augmentée par l'IFN γ. Des tests de lyse CTL sont en cours afin de confirmer le rôle fonctionnel de cette expression de B7-H1 via les TLR dans les LAM.Une autre partie de l'étude a été réalisée sur deux lignées murines leucémiques : DA1-3B et WEHI-3B, afin de disposer de modèles expérimentaux d'expression de B7-H1. On retrouve sur ces deux modèles l'augmentation d'expression de B7-H1 après stimulation par l'IFN γ et les ligands des TLR. L'utilisation de différents inhibiteurs chimiques des voies de signalisation suggère le rôle des voies MEK/ERK et de la voie JAK/STAT dans l'expression de cette molécule. La voie PI3kinase/Akt semble au contraire jouer un rôle inhibiteur. Le travail se poursuit avec la transfection de transdominants négatifs des différentes voies et de mutants constitutivement actifs. L'objectif à terme est de tester des stratégies d'immunothérapies des LAM par blocage pharmacologique de l'expression de B7-H1.

Lorsque les cellules normales évoluent vers un état néoplasique, elles acquièrent de nombreuses caractéristiques. Par exemple, ces cellules exhibent des voies métaboliques anormales et possèdent la capacité d’échapper à la destruction par les cellules de l’immunité, notamment en exploitant des points de contrôles immunitaires ou « immune checkpoints ». La molécule PD-L1 (Programmed Death-Ligand 1) appartient à la famille de protéines immuno-régulatrices B7 et a tout d’abord été décrite comme impliquée dans l’immuno-échappement tumoral suite à son interaction avec PD-1, récepteur exprimé à la surface des lymphocytes T. Associée à un mauvais pronostic, une expression aberrante de PD-L1 est retrouvée dans les hémopathies malignes ainsi que dans de multiples tumeurs solides. De manière intéressante, il a été montré que PD-L1 possède également des fonctions pro-tumorales intrinsèques. En effet, cette protéine joue un rôle dans la prolifération des cellules cancéreuses et leur résistance aux chimiothérapies, sans interagir avec PD-1. Toutefois, les mécanismes moléculaires modulés par PD-L1 et impliqués dans ces fonctions sont encore inconnus. Des voies métaboliques anormales ont été décrites comme pouvant contribuer à la croissance tumorale et la résistance aux thérapies. Ainsi, les objectifs de ma thèse ont été d’explorer le potentiel rôle de la protéine PD-L1 dans le métabolisme des cellules tumorales. En utilisant la méthode d’édition du génome avec les Zinc Finger Nucleases, nous avons invalidé le gène CD274 codant la protéine PD-L1 dans les cellules cancéreuses de sein MDA-MB-231 et investigué les fonctions métaboliques de cette molécule après surexpression dans ces mêmes cellules. Nous avons observé que PD-L1 induit un shift de la phosphorylation oxydative vers la glycolyse, correspondant à l’effet Warburg. Afin de valider cette reprogrammation métabolique, nous avons analysé le profil métabolique de ces cellules et mis en évidence une élévation des niveaux des intermédiaires de la glycolyse tels que le F-6-P, le F-1,6-P, le GAP, le DHAP, le PEP et le pyruvate dans la lignée surexprimant PD-L1, confirmant nos précédents résultats. D’autre part, et en accord avec nos observations quant à une augmentation de la production de ROS (Reactive Oxygen Species), nos données transcriptomiques suggèrent une répression de la voie de réponse au stress oxydatif NRF2 suite à l’expression de PD-L1 et notamment de ses gènes cibles tels que NQO2, GSTM3 et ABCC2. En outre, l’analyse in silico de bases de données de cohortes de patients atteints de cancer du sein a révélé une corrélation entre l’expression du gène PD-L1/CD274 et l’expression des gènes de la voie du stress oxydant (GSTM3 ; CYBB) ou des gènes codant les transporteurs de glucose (SLC2A1/GLUT1 ; SLC2A3/GLUT3), ces données supportant nos résultats obtenus in vitro. Par ailleurs, le glucose étant principalement utilisé par les cellules cancéreuses pour favoriser la biosynthèse de diverses biomolécules nécessaires à la prolifération cellulaire, ces résultats pourraient expliquer la tumorigénicité augmentée dans la lignée surexprimant PD-L1 lors des expériences de xénogreffe de cellules de cancer du sein humain chez des souris Nude. Ainsi, les travaux présentés dans cette thèse mettent en évidence de nouvelles fonctions intrinsèques de PD-L1 promouvant le développement tumoral, suggérant l’utilisation d’agents thérapeutiques inhibant ces mécanismes seraient prometteurs pour le traitement du cancer du sein. / Evolving to a neoplastic state, normal cells acquire many characteristics; indeed, tumor cells follow abnormal metabolic pathways and exhibit the ability to avoid immune destruction, partly by exploiting immune checkpoints. Many of these are currently under clinical investigation for new cancer treatments, notably the PD-1/PD-L1 axis.Programmed Death-Ligand 1 (PD-L1) molecule belongs to the B7 immunoregulatory proteins family and was originally described as mediating tumor immuno-escape through interaction with its receptor PD-1 on T cells. Associated with poor cancer outcome, aberrant PD-L1 expression has been observed in hematologic malignancies and in multiple solid tumor types. Actually, this protein has been shown to regulate tumor cell proliferation and resistance to chemotherapy through apoptosis inhibition, without interacting with PD-1. However, cellular mechanisms modulated by PD-L1 and involved in these functions are still unclear. Abnormal metabolic pathways are known for contributing to tumor growth and therapy resistance; therefore, the objective of my PhD thesis was to investigate the impact of PD-L1 in breast cancer cell metabolic reprogramming.Using genome editing, we knocked-out the CD274 gene encoding PD-L1 in breast cancer cell line MDA-MB-231 and investigated metabolic functions after PD-L1 overexpression in the same cells. We observed that PD-L1 induces a shift from oxidative phosphorylation to glycolysis, indicating this molecule promotes the Warburg effect in these tumor cells. To validate PD-L1 metabolic reprogramming, we performed metabolomic profiling that highlighted significantly increased levels of glycolysis intermediated such as F6P, F1,6P, GAP, DHAP, PEP and pyruvate in PD-L1-expressing cells, confirming our latter results. Moreover, in agreement with an increasing mitochondrial reactive oxygen species (ROS) production, transcriptomic study suggested that PD-L1 represses NRF2-mediated oxidative stress response pathway, especially NQO2, GSTM3 and ABCC2 genes. Furthermore, in silico analysis of breast cancer patients databases highlighted a correlation between PD-L1/CD274 gene and oxidative stress gene signature (GSTM3; CYBB) or glucose transporters genes (SLC2A1; SLC2A3) expressions, supporting our results. Besides, glucose is mostly used by cancer cells to favor biosynthesis of diverse biomolecules required for cellular proliferation; the above results could explain our human breast cancer cells xenograft experiments in Nude mice demonstrating that PD-L1 increases tumoreginicity.Thus, the work presented in this thesis evidences novel PD-L1 intrinsic tumor-promoting functions, suggesting that therapeutic agents inhibiting these mechanisms would be promising for breast cancer treatment.