O câncer de pulmão é um dos tipos de câncer mais comumente diagnosticados. Além da alta incidência, o câncer de pulmão também é a causa mais frequente de mortes, contabilizando quase 20% do total relacionado ao câncer. Destes, cerca de 85% são do tipo CPNPC. O atual desafio da oncologia consiste em estabelecer o conceito de medicina personalizada na prática clínica, proposta que tem permeado diversos estudos na área. Recentes avanços na elucidação da biologia do câncer de pulmão levaram a identificação de potenciais biomarcadores com grande relevância clínica para pacientes com CPNPC. Nos últimos 10 anos, nosso grupo de pesquisa identificou e validou a cofilina-1 como biomarcador prognóstico em CPNPC e evidenciou seu potencial preditivo na resistência ao tratamento com agentes alquilantes. Com relação a esse último aspecto, faz-se necessário o desenvolvimento de novos estudos que visem melhor elucidar a relação entre a expressão da proteína cofilina-1 e a resistência/sensibilidade aos tratamentos disponíveis para pacientes com CPNPC. Assim, o nosso objetivo foi dar seguimento aos estudos já realizados pelo grupo na área e melhor explorar o papel biológico e clínico da cofilina-1 como biomarcador preditivo para CPNPC. Primeiramente nós realizamos 3 diferentes estratégias para avaliar a associação com resistência. Tanto a avaliação in silico, através da análise da rede gênica de CFL1, quanto dos métodos de seleção de resistência intrínseca/adquirida (protocolos de tratamento diferenciados com cisplatina) e transfecção demonstraram que a modulação da expressão gênica e a alteração no imunoconteúdo tem impacto direto na sensibilidade das células A549 ao tratamento com cisplatina Em seguida, avaliamos diferentes mecanismos de resistência nas células com resistência inata e adquirida por meio de avaliação do efluxo da droga e por ensaios de dosagem de grupamentos tióis totais livres, GSH e atividade de glutationa-S-transferase (GST). Os resultados sugerem que a mesma possa ser devida ao mecanismo de reparo ao DNA. Baseados nesses dados e em extensa revisão da literatura, fundamentamos uma hipótese de colocalização nuclear e interação de cofilina-1 com receptor EGF (epidermal growth factor) no prognóstico e predição de resistência à agentes alquilantes. Por fim, tendo em vista a hipótese desenvolvida, avaliamos as possibilidades de interação dos marcadores por meio de cálculos de atracamento molecular (docking), análises estruturais e energia de interação entre os marcadores. Essa análise apontou que a interação mais provável é a do complexo cofilina-1/actina-EGFR intracelular, em que a ligação à porção intracelular de EGFR se dá por actina; sugerindo, assim, a possibilidade de uma função principal na translocação nuclear de moléculas que possam interagir com o receptor. Além disso, a análise da expressão dos marcadores em amostras tumorais evidenciou uma maior frequência de cofilina-1 nuclear em adenocarcinomas, subtipo histológico em que ocorre a maior incidência de mutações em EGFR.Esses dados sugerem que a interação entre os marcadores é plausível, embora não sejam suficientes para a compreensão integral do seu envolvimento nos mecanismos de resistência. Por fim, a explanação contribui com a organização e compilação de evidências que permitirão guiar estudos futuros no sentido de melhor avaliar a relação entre EGFR e cofilina-1 mediante estímulos comuns e, também, mensurar a contribuição dos marcadores na escolha de tratamentos mais adequados. / Lung cancer is one of the most commonly diagnosed type of cancer. In addition to the high incidence, lung cancer is also the most frequent cause of death, accounting for almost 20% of all cancer-related deaths. NSCLC type corresponds to 85% of all cases diagnosed. The current challenge of oncology is to establish the concept of personalized medicine in clinical practice, a proposal that has permeated several studies in the field. Recent advances in the elucidation of lung cancer biology have led to the identification of potential biomarkers of great clinical relevance for patients with NSCLC. In the last 10 years, our group has identified and validated cofilin-1 as a prognostic biomarker in NSCLC and evidenced its predictive potential in resistance to treatment with alkylating agents. Regarding this last aspect, it is necessary to develop new studies to better elucidate the relationship between the expression of the cofilin-1 protein and the resistance/sensitivity to treatments available for NSCLC patients. our aim was to perform follow up studies to better explore the biological and clinical role of cofilin-1 as a predictive biomarker for NSCLC. First, we performed 3 different strategies to evaluate the association with resistance. Both the in silico assay, by analyzing differential gene expression levels of the CFL1 gene network, and the intrinsic/acquired resistance (different cisplatin treatment protocols) and transfection selection methods have demonstrated that modulation of gene expression and immunocontent alteration have a direct impact on the sensitivity of A549 cells to cisplatin treatment. We then evaluated different mechanisms of resistance in cells with innate and acquired resistance, through efflux drug evaluation and dosing of free total thiol groups, GSH and glutathione-S-transferase activity (GST) assays. The results suggest that it may be due to the mechanism of DNA repair Based on these data and an extensive review of the literature, we established a hypothesis of nuclear colocalization and interaction of cofilin-1 with EGF (epidermal growth factor) receptor on the prognosis and prediction of resistance to alkylating agents. Finally, considering the hypothesis developed, we evaluated the possibility of interaction of the markers by calculations of molecular docking, structural analysis and interaction energy between markers. This analysis indicated that the most likely interaction is the intracellular cofilin-1/actin-EGFR complex, in which the binding to the intracellular portion of EGFR is given by actin; this suggests the possibility of a major function in the nuclear translocation of molecules that may interact with the receptor. Furthermore, the analysis of the expression of the markers in tumor samples evidenced a higher frequency of nuclear cofilin-1 in adenocarcinomas, a histological subtype in which the highest incidence of EGFR mutations occurs. These data suggest that the interaction between markers is plausible, although not sufficient for an integral understanding of their involvement in resistance mechanisms. Finally, the explanation contributes to the organization and compilation of evidence that will guide future studies in order to better evaluate the relationship between EGFR and cofilin-1 by common stimuli and also to measure the contribution of the markers in choosing the most appropriate treatments.

O câncer de pulmão é um dos tipos de câncer mais comumente diagnosticados. Além da alta incidência, o câncer de pulmão também é a causa mais frequente de mortes, contabilizando quase 20% do total relacionado ao câncer. Destes, cerca de 85% são do tipo CPNPC. O atual desafio da oncologia consiste em estabelecer o conceito de medicina personalizada na prática clínica, proposta que tem permeado diversos estudos na área. Recentes avanços na elucidação da biologia do câncer de pulmão levaram a identificação de potenciais biomarcadores com grande relevância clínica para pacientes com CPNPC. Nos últimos 10 anos, nosso grupo de pesquisa identificou e validou a cofilina-1 como biomarcador prognóstico em CPNPC e evidenciou seu potencial preditivo na resistência ao tratamento com agentes alquilantes. Com relação a esse último aspecto, faz-se necessário o desenvolvimento de novos estudos que visem melhor elucidar a relação entre a expressão da proteína cofilina-1 e a resistência/sensibilidade aos tratamentos disponíveis para pacientes com CPNPC. Assim, o nosso objetivo foi dar seguimento aos estudos já realizados pelo grupo na área e melhor explorar o papel biológico e clínico da cofilina-1 como biomarcador preditivo para CPNPC. Primeiramente nós realizamos 3 diferentes estratégias para avaliar a associação com resistência. Tanto a avaliação in silico, através da análise da rede gênica de CFL1, quanto dos métodos de seleção de resistência intrínseca/adquirida (protocolos de tratamento diferenciados com cisplatina) e transfecção demonstraram que a modulação da expressão gênica e a alteração no imunoconteúdo tem impacto direto na sensibilidade das células A549 ao tratamento com cisplatina Em seguida, avaliamos diferentes mecanismos de resistência nas células com resistência inata e adquirida por meio de avaliação do efluxo da droga e por ensaios de dosagem de grupamentos tióis totais livres, GSH e atividade de glutationa-S-transferase (GST). Os resultados sugerem que a mesma possa ser devida ao mecanismo de reparo ao DNA. Baseados nesses dados e em extensa revisão da literatura, fundamentamos uma hipótese de colocalização nuclear e interação de cofilina-1 com receptor EGF (epidermal growth factor) no prognóstico e predição de resistência à agentes alquilantes. Por fim, tendo em vista a hipótese desenvolvida, avaliamos as possibilidades de interação dos marcadores por meio de cálculos de atracamento molecular (docking), análises estruturais e energia de interação entre os marcadores. Essa análise apontou que a interação mais provável é a do complexo cofilina-1/actina-EGFR intracelular, em que a ligação à porção intracelular de EGFR se dá por actina; sugerindo, assim, a possibilidade de uma função principal na translocação nuclear de moléculas que possam interagir com o receptor. Além disso, a análise da expressão dos marcadores em amostras tumorais evidenciou uma maior frequência de cofilina-1 nuclear em adenocarcinomas, subtipo histológico em que ocorre a maior incidência de mutações em EGFR.Esses dados sugerem que a interação entre os marcadores é plausível, embora não sejam suficientes para a compreensão integral do seu envolvimento nos mecanismos de resistência. Por fim, a explanação contribui com a organização e compilação de evidências que permitirão guiar estudos futuros no sentido de melhor avaliar a relação entre EGFR e cofilina-1 mediante estímulos comuns e, também, mensurar a contribuição dos marcadores na escolha de tratamentos mais adequados. / Lung cancer is one of the most commonly diagnosed type of cancer. In addition to the high incidence, lung cancer is also the most frequent cause of death, accounting for almost 20% of all cancer-related deaths. NSCLC type corresponds to 85% of all cases diagnosed. The current challenge of oncology is to establish the concept of personalized medicine in clinical practice, a proposal that has permeated several studies in the field. Recent advances in the elucidation of lung cancer biology have led to the identification of potential biomarkers of great clinical relevance for patients with NSCLC. In the last 10 years, our group has identified and validated cofilin-1 as a prognostic biomarker in NSCLC and evidenced its predictive potential in resistance to treatment with alkylating agents. Regarding this last aspect, it is necessary to develop new studies to better elucidate the relationship between the expression of the cofilin-1 protein and the resistance/sensitivity to treatments available for NSCLC patients. our aim was to perform follow up studies to better explore the biological and clinical role of cofilin-1 as a predictive biomarker for NSCLC. First, we performed 3 different strategies to evaluate the association with resistance. Both the in silico assay, by analyzing differential gene expression levels of the CFL1 gene network, and the intrinsic/acquired resistance (different cisplatin treatment protocols) and transfection selection methods have demonstrated that modulation of gene expression and immunocontent alteration have a direct impact on the sensitivity of A549 cells to cisplatin treatment. We then evaluated different mechanisms of resistance in cells with innate and acquired resistance, through efflux drug evaluation and dosing of free total thiol groups, GSH and glutathione-S-transferase activity (GST) assays. The results suggest that it may be due to the mechanism of DNA repair Based on these data and an extensive review of the literature, we established a hypothesis of nuclear colocalization and interaction of cofilin-1 with EGF (epidermal growth factor) receptor on the prognosis and prediction of resistance to alkylating agents. Finally, considering the hypothesis developed, we evaluated the possibility of interaction of the markers by calculations of molecular docking, structural analysis and interaction energy between markers. This analysis indicated that the most likely interaction is the intracellular cofilin-1/actin-EGFR complex, in which the binding to the intracellular portion of EGFR is given by actin; this suggests the possibility of a major function in the nuclear translocation of molecules that may interact with the receptor. Furthermore, the analysis of the expression of the markers in tumor samples evidenced a higher frequency of nuclear cofilin-1 in adenocarcinomas, a histological subtype in which the highest incidence of EGFR mutations occurs. These data suggest that the interaction between markers is plausible, although not sufficient for an integral understanding of their involvement in resistance mechanisms. Finally, the explanation contributes to the organization and compilation of evidence that will guide future studies in order to better evaluate the relationship between EGFR and cofilin-1 by common stimuli and also to measure the contribution of the markers in choosing the most appropriate treatments.

O câncer de pulmão é um dos tipos de câncer mais comumente diagnosticados. Além da alta incidência, o câncer de pulmão também é a causa mais frequente de mortes, contabilizando quase 20% do total relacionado ao câncer. Destes, cerca de 85% são do tipo CPNPC. O atual desafio da oncologia consiste em estabelecer o conceito de medicina personalizada na prática clínica, proposta que tem permeado diversos estudos na área. Recentes avanços na elucidação da biologia do câncer de pulmão levaram a identificação de potenciais biomarcadores com grande relevância clínica para pacientes com CPNPC. Nos últimos 10 anos, nosso grupo de pesquisa identificou e validou a cofilina-1 como biomarcador prognóstico em CPNPC e evidenciou seu potencial preditivo na resistência ao tratamento com agentes alquilantes. Com relação a esse último aspecto, faz-se necessário o desenvolvimento de novos estudos que visem melhor elucidar a relação entre a expressão da proteína cofilina-1 e a resistência/sensibilidade aos tratamentos disponíveis para pacientes com CPNPC. Assim, o nosso objetivo foi dar seguimento aos estudos já realizados pelo grupo na área e melhor explorar o papel biológico e clínico da cofilina-1 como biomarcador preditivo para CPNPC. Primeiramente nós realizamos 3 diferentes estratégias para avaliar a associação com resistência. Tanto a avaliação in silico, através da análise da rede gênica de CFL1, quanto dos métodos de seleção de resistência intrínseca/adquirida (protocolos de tratamento diferenciados com cisplatina) e transfecção demonstraram que a modulação da expressão gênica e a alteração no imunoconteúdo tem impacto direto na sensibilidade das células A549 ao tratamento com cisplatina Em seguida, avaliamos diferentes mecanismos de resistência nas células com resistência inata e adquirida por meio de avaliação do efluxo da droga e por ensaios de dosagem de grupamentos tióis totais livres, GSH e atividade de glutationa-S-transferase (GST). Os resultados sugerem que a mesma possa ser devida ao mecanismo de reparo ao DNA. Baseados nesses dados e em extensa revisão da literatura, fundamentamos uma hipótese de colocalização nuclear e interação de cofilina-1 com receptor EGF (epidermal growth factor) no prognóstico e predição de resistência à agentes alquilantes. Por fim, tendo em vista a hipótese desenvolvida, avaliamos as possibilidades de interação dos marcadores por meio de cálculos de atracamento molecular (docking), análises estruturais e energia de interação entre os marcadores. Essa análise apontou que a interação mais provável é a do complexo cofilina-1/actina-EGFR intracelular, em que a ligação à porção intracelular de EGFR se dá por actina; sugerindo, assim, a possibilidade de uma função principal na translocação nuclear de moléculas que possam interagir com o receptor. Além disso, a análise da expressão dos marcadores em amostras tumorais evidenciou uma maior frequência de cofilina-1 nuclear em adenocarcinomas, subtipo histológico em que ocorre a maior incidência de mutações em EGFR.Esses dados sugerem que a interação entre os marcadores é plausível, embora não sejam suficientes para a compreensão integral do seu envolvimento nos mecanismos de resistência. Por fim, a explanação contribui com a organização e compilação de evidências que permitirão guiar estudos futuros no sentido de melhor avaliar a relação entre EGFR e cofilina-1 mediante estímulos comuns e, também, mensurar a contribuição dos marcadores na escolha de tratamentos mais adequados. / Lung cancer is one of the most commonly diagnosed type of cancer. In addition to the high incidence, lung cancer is also the most frequent cause of death, accounting for almost 20% of all cancer-related deaths. NSCLC type corresponds to 85% of all cases diagnosed. The current challenge of oncology is to establish the concept of personalized medicine in clinical practice, a proposal that has permeated several studies in the field. Recent advances in the elucidation of lung cancer biology have led to the identification of potential biomarkers of great clinical relevance for patients with NSCLC. In the last 10 years, our group has identified and validated cofilin-1 as a prognostic biomarker in NSCLC and evidenced its predictive potential in resistance to treatment with alkylating agents. Regarding this last aspect, it is necessary to develop new studies to better elucidate the relationship between the expression of the cofilin-1 protein and the resistance/sensitivity to treatments available for NSCLC patients. our aim was to perform follow up studies to better explore the biological and clinical role of cofilin-1 as a predictive biomarker for NSCLC. First, we performed 3 different strategies to evaluate the association with resistance. Both the in silico assay, by analyzing differential gene expression levels of the CFL1 gene network, and the intrinsic/acquired resistance (different cisplatin treatment protocols) and transfection selection methods have demonstrated that modulation of gene expression and immunocontent alteration have a direct impact on the sensitivity of A549 cells to cisplatin treatment. We then evaluated different mechanisms of resistance in cells with innate and acquired resistance, through efflux drug evaluation and dosing of free total thiol groups, GSH and glutathione-S-transferase activity (GST) assays. The results suggest that it may be due to the mechanism of DNA repair Based on these data and an extensive review of the literature, we established a hypothesis of nuclear colocalization and interaction of cofilin-1 with EGF (epidermal growth factor) receptor on the prognosis and prediction of resistance to alkylating agents. Finally, considering the hypothesis developed, we evaluated the possibility of interaction of the markers by calculations of molecular docking, structural analysis and interaction energy between markers. This analysis indicated that the most likely interaction is the intracellular cofilin-1/actin-EGFR complex, in which the binding to the intracellular portion of EGFR is given by actin; this suggests the possibility of a major function in the nuclear translocation of molecules that may interact with the receptor. Furthermore, the analysis of the expression of the markers in tumor samples evidenced a higher frequency of nuclear cofilin-1 in adenocarcinomas, a histological subtype in which the highest incidence of EGFR mutations occurs. These data suggest that the interaction between markers is plausible, although not sufficient for an integral understanding of their involvement in resistance mechanisms. Finally, the explanation contributes to the organization and compilation of evidence that will guide future studies in order to better evaluate the relationship between EGFR and cofilin-1 by common stimuli and also to measure the contribution of the markers in choosing the most appropriate treatments.

Câncer de pulmão é o tipo de câncer mais comum e letal em todo o mundo, contabilizando 1.3 milhões de mortes anualmente. Sozinho, ele é responsável por mais mortes que os outros três mais letais (mama, cólon e próstata) somados. Há registro de 160.000 mortes/ano nos Estados Unidos e 20.000 mortes/ano no Brasil devido a carcinoma de pulmão. O câncer de pulmão de não-pequenas células (NSCLC – do inglês nonsmall cell lung cancer) representa aproximadamente 85% dos casos. Apesar do conhecimento da biologia molecular destes tumores ter aumento muito, o prognóstico de NSCLS continua desfavorável, com uma sobrevida média de 10 meses. Um dos motivos deste mau prognóstico é a dificuldade relacionada a detecção precoce, de modo que a maioria dos pacientes diagnosticados com a doença apresenta estádios avançados, necessitando de tratamentos paliativos como a quimioterapia. A falta de avanço clínico se dá muitas vezes pela inabilidade de aplicação de conhecimentos moleculares ao tratamento. A agressividade tumoral está relacionada, entre outros fatores, à capacidade metastática e a resistência à quimioterapia. Carcinomas de pulmão são de difícil cura devido à sua grande capacidade metastática, fenômeno que requer alta mobilidade celular. Uma das principais proteínas encarregadas deste fenômeno é a cofilina-1. Esta proteína atua aumentando a taxa de despolimerização dos filamentos de actina (F-actina). A alta atividade dessa proteína foi correlacionada in vitro com maior invasividade em câncer de mama. A quimioterapia com uso de cisplatina (em combinação ou não com outras drogas) – e análogos com menos efeitos colaterais, como a carboplatina – tem se mostrado a escolha mais eficaz para pacientes com NSCLC avançado. Estes agentes alquilantes são, portanto, as drogas de escolha para o tratamento clínico de NSCLC, justificando a escolha dessa drogas para o estudo. A ação antitumoral dos agentes alquilantes se dá por dano ao DNA, promovendo apoptose; entretanto, após algumas sessões é comum que este tratamento perca eficácia em alguns pacientes. Diversos fenômenos moleculares podem ser atribuídos à essa resistência: maior inativação da droga, menor influxo da droga, insensibilidade das rotas apoptóticas e maiores níveis de reparo de DNA. Estudos prévios do nosso grupo correlacionaram altos níveis de expressão de cofilina-1 a uma maior resistência a agentes alquilantes em linhagens humanas de NSCLC. Por isso, com este trabalho objetivamos corroborar e reforçar o papel da proteína cofilina-1 na resistência a agentes alquilantes, onde células A549 foram submetidas a 2 abordagens: uma seleção de células intrinsecamente resistentes a cisplatina, e outra usando biologia molecular para super-expressar a cofilina-1 e posteriormente verificar um aumento na resistência. Nossos resultados mostraram que um aumento na resistência possivelmente está relacionado a um aumento no imunoconteúdo de cofilina-1, e que aumento no imunoconteúdo dessa proteína está associado a um aumento na resistência à cisplatina. Por essa razão, a cofilina-1 surge como uma possível e forte candidata para ser um biomarcador em câncer de pulmão de não pequenas células, não somente ditando o prognóstico, como também o melhor tratamento a ser escolhido para o paciente. / Lung cancer is the most common and lethal type of cancer in the world, and is responsible for 1.3 million deaths annually. Alone, it is responsible for more deaths than the other three most lethal cancers (breast, colon and prostate) together. There are 160,000 registered deaths/year in the United States an 20,00 death/year in Brazil from lung carcinoma. Cancer represents approximately 85% of the cases. Even though the knowledge of the molecular biology of these tumors is well known, the prognosis of NSCLC continues to be unfavorable, with an average of 9-11 months. One of the motives of this bad prognosis is the related difficulty of initial detection, because the symptoms of the majority of patients with the disease do not present until advanced stages, where palliative treatment is necessary like chemotherapy. The lack of clinical advance itself the can be given to the non-application of molecular knowledge to the treatment chosen. Tumoral aggression is related to the metastatic capacity and resistance to chemotherapy. Lung carcinomas are difficult to cure due to their great metastatic capacity, a phenomenon that requires highly cellular mobility. One of the principal proteins responsible for this phenomenon is cofilin-1. This protein acts by changing the cost of depolymerization of the actin filaments (F-actin). The high activity of this protein was correlated in vitro with more invasiveness in breast cancer. Chemotherapy with the use of cisplatin (in combination or not with other drugs)—and analogs with less collateral effects, like carboplatin—it has shown itself to be a more efficient choice for patients with advanced NSCLC. These alkylating agents are, therefore, the drugs of choice for the clinical treatment of NSCLC, justifying the choice of these drugs for the study. The anti-tumoral action of alkylating agents themselves causes DNA damage, promoting apoptosis; however, after some sessions it is common that this treatment lost efficacy in some patients. Diverse molecular phenomena can be attributed to that resistance: the more inactivation of the drug, the more drug efflux, insensibility to the apoptotic cycle and larger levels of DNA repair. Previous studies from our research group correlated high levels of expression of cofilin to a higher resistence to alkylating agents in human NSCLC cell lines. For this, with this work we try to corroborate and reinforce the role of the protein cofilin-1 on the resistance to alkylating agents. A549 cells were submitted via 2 approaches: the first was for the selection of cells intrinsically resistant to cisplatin, and the other used molecular biology to detect the overexpression of cofilin-,1 and after an increase in resistance was verified. Our data shows that the increase in resistance is possible correlated with an increase in the immunocontent of cofilin-1. A rise in the immunocontent of this protein was associated with an increase in resistance to cisplatin. Therefore, cofilin-1 becomes a possibly strong candidate as a biomarker in nonsmall cell lung cancer, not only predicting prognosis, but also helping to choose a better treatment for the patient.

Câncer de pulmão é o tipo de câncer mais comum e letal em todo o mundo, contabilizando 1.3 milhões de mortes anualmente. Sozinho, ele é responsável por mais mortes que os outros três mais letais (mama, cólon e próstata) somados. Há registro de 160.000 mortes/ano nos Estados Unidos e 20.000 mortes/ano no Brasil devido a carcinoma de pulmão. O câncer de pulmão de não-pequenas células (NSCLC – do inglês nonsmall cell lung cancer) representa aproximadamente 85% dos casos. Apesar do conhecimento da biologia molecular destes tumores ter aumento muito, o prognóstico de NSCLS continua desfavorável, com uma sobrevida média de 10 meses. Um dos motivos deste mau prognóstico é a dificuldade relacionada a detecção precoce, de modo que a maioria dos pacientes diagnosticados com a doença apresenta estádios avançados, necessitando de tratamentos paliativos como a quimioterapia. A falta de avanço clínico se dá muitas vezes pela inabilidade de aplicação de conhecimentos moleculares ao tratamento. A agressividade tumoral está relacionada, entre outros fatores, à capacidade metastática e a resistência à quimioterapia. Carcinomas de pulmão são de difícil cura devido à sua grande capacidade metastática, fenômeno que requer alta mobilidade celular. Uma das principais proteínas encarregadas deste fenômeno é a cofilina-1. Esta proteína atua aumentando a taxa de despolimerização dos filamentos de actina (F-actina). A alta atividade dessa proteína foi correlacionada in vitro com maior invasividade em câncer de mama. A quimioterapia com uso de cisplatina (em combinação ou não com outras drogas) – e análogos com menos efeitos colaterais, como a carboplatina – tem se mostrado a escolha mais eficaz para pacientes com NSCLC avançado. Estes agentes alquilantes são, portanto, as drogas de escolha para o tratamento clínico de NSCLC, justificando a escolha dessa drogas para o estudo. A ação antitumoral dos agentes alquilantes se dá por dano ao DNA, promovendo apoptose; entretanto, após algumas sessões é comum que este tratamento perca eficácia em alguns pacientes. Diversos fenômenos moleculares podem ser atribuídos à essa resistência: maior inativação da droga, menor influxo da droga, insensibilidade das rotas apoptóticas e maiores níveis de reparo de DNA. Estudos prévios do nosso grupo correlacionaram altos níveis de expressão de cofilina-1 a uma maior resistência a agentes alquilantes em linhagens humanas de NSCLC. Por isso, com este trabalho objetivamos corroborar e reforçar o papel da proteína cofilina-1 na resistência a agentes alquilantes, onde células A549 foram submetidas a 2 abordagens: uma seleção de células intrinsecamente resistentes a cisplatina, e outra usando biologia molecular para super-expressar a cofilina-1 e posteriormente verificar um aumento na resistência. Nossos resultados mostraram que um aumento na resistência possivelmente está relacionado a um aumento no imunoconteúdo de cofilina-1, e que aumento no imunoconteúdo dessa proteína está associado a um aumento na resistência à cisplatina. Por essa razão, a cofilina-1 surge como uma possível e forte candidata para ser um biomarcador em câncer de pulmão de não pequenas células, não somente ditando o prognóstico, como também o melhor tratamento a ser escolhido para o paciente. / Lung cancer is the most common and lethal type of cancer in the world, and is responsible for 1.3 million deaths annually. Alone, it is responsible for more deaths than the other three most lethal cancers (breast, colon and prostate) together. There are 160,000 registered deaths/year in the United States an 20,00 death/year in Brazil from lung carcinoma. Cancer represents approximately 85% of the cases. Even though the knowledge of the molecular biology of these tumors is well known, the prognosis of NSCLC continues to be unfavorable, with an average of 9-11 months. One of the motives of this bad prognosis is the related difficulty of initial detection, because the symptoms of the majority of patients with the disease do not present until advanced stages, where palliative treatment is necessary like chemotherapy. The lack of clinical advance itself the can be given to the non-application of molecular knowledge to the treatment chosen. Tumoral aggression is related to the metastatic capacity and resistance to chemotherapy. Lung carcinomas are difficult to cure due to their great metastatic capacity, a phenomenon that requires highly cellular mobility. One of the principal proteins responsible for this phenomenon is cofilin-1. This protein acts by changing the cost of depolymerization of the actin filaments (F-actin). The high activity of this protein was correlated in vitro with more invasiveness in breast cancer. Chemotherapy with the use of cisplatin (in combination or not with other drugs)—and analogs with less collateral effects, like carboplatin—it has shown itself to be a more efficient choice for patients with advanced NSCLC. These alkylating agents are, therefore, the drugs of choice for the clinical treatment of NSCLC, justifying the choice of these drugs for the study. The anti-tumoral action of alkylating agents themselves causes DNA damage, promoting apoptosis; however, after some sessions it is common that this treatment lost efficacy in some patients. Diverse molecular phenomena can be attributed to that resistance: the more inactivation of the drug, the more drug efflux, insensibility to the apoptotic cycle and larger levels of DNA repair. Previous studies from our research group correlated high levels of expression of cofilin to a higher resistence to alkylating agents in human NSCLC cell lines. For this, with this work we try to corroborate and reinforce the role of the protein cofilin-1 on the resistance to alkylating agents. A549 cells were submitted via 2 approaches: the first was for the selection of cells intrinsically resistant to cisplatin, and the other used molecular biology to detect the overexpression of cofilin-,1 and after an increase in resistance was verified. Our data shows that the increase in resistance is possible correlated with an increase in the immunocontent of cofilin-1. A rise in the immunocontent of this protein was associated with an increase in resistance to cisplatin. Therefore, cofilin-1 becomes a possibly strong candidate as a biomarker in nonsmall cell lung cancer, not only predicting prognosis, but also helping to choose a better treatment for the patient.

Câncer de pulmão é o tipo de câncer mais comum e letal em todo o mundo, contabilizando 1.3 milhões de mortes anualmente. Sozinho, ele é responsável por mais mortes que os outros três mais letais (mama, cólon e próstata) somados. Há registro de 160.000 mortes/ano nos Estados Unidos e 20.000 mortes/ano no Brasil devido a carcinoma de pulmão. O câncer de pulmão de não-pequenas células (NSCLC – do inglês nonsmall cell lung cancer) representa aproximadamente 85% dos casos. Apesar do conhecimento da biologia molecular destes tumores ter aumento muito, o prognóstico de NSCLS continua desfavorável, com uma sobrevida média de 10 meses. Um dos motivos deste mau prognóstico é a dificuldade relacionada a detecção precoce, de modo que a maioria dos pacientes diagnosticados com a doença apresenta estádios avançados, necessitando de tratamentos paliativos como a quimioterapia. A falta de avanço clínico se dá muitas vezes pela inabilidade de aplicação de conhecimentos moleculares ao tratamento. A agressividade tumoral está relacionada, entre outros fatores, à capacidade metastática e a resistência à quimioterapia. Carcinomas de pulmão são de difícil cura devido à sua grande capacidade metastática, fenômeno que requer alta mobilidade celular. Uma das principais proteínas encarregadas deste fenômeno é a cofilina-1. Esta proteína atua aumentando a taxa de despolimerização dos filamentos de actina (F-actina). A alta atividade dessa proteína foi correlacionada in vitro com maior invasividade em câncer de mama. A quimioterapia com uso de cisplatina (em combinação ou não com outras drogas) – e análogos com menos efeitos colaterais, como a carboplatina – tem se mostrado a escolha mais eficaz para pacientes com NSCLC avançado. Estes agentes alquilantes são, portanto, as drogas de escolha para o tratamento clínico de NSCLC, justificando a escolha dessa drogas para o estudo. A ação antitumoral dos agentes alquilantes se dá por dano ao DNA, promovendo apoptose; entretanto, após algumas sessões é comum que este tratamento perca eficácia em alguns pacientes. Diversos fenômenos moleculares podem ser atribuídos à essa resistência: maior inativação da droga, menor influxo da droga, insensibilidade das rotas apoptóticas e maiores níveis de reparo de DNA. Estudos prévios do nosso grupo correlacionaram altos níveis de expressão de cofilina-1 a uma maior resistência a agentes alquilantes em linhagens humanas de NSCLC. Por isso, com este trabalho objetivamos corroborar e reforçar o papel da proteína cofilina-1 na resistência a agentes alquilantes, onde células A549 foram submetidas a 2 abordagens: uma seleção de células intrinsecamente resistentes a cisplatina, e outra usando biologia molecular para super-expressar a cofilina-1 e posteriormente verificar um aumento na resistência. Nossos resultados mostraram que um aumento na resistência possivelmente está relacionado a um aumento no imunoconteúdo de cofilina-1, e que aumento no imunoconteúdo dessa proteína está associado a um aumento na resistência à cisplatina. Por essa razão, a cofilina-1 surge como uma possível e forte candidata para ser um biomarcador em câncer de pulmão de não pequenas células, não somente ditando o prognóstico, como também o melhor tratamento a ser escolhido para o paciente. / Lung cancer is the most common and lethal type of cancer in the world, and is responsible for 1.3 million deaths annually. Alone, it is responsible for more deaths than the other three most lethal cancers (breast, colon and prostate) together. There are 160,000 registered deaths/year in the United States an 20,00 death/year in Brazil from lung carcinoma. Cancer represents approximately 85% of the cases. Even though the knowledge of the molecular biology of these tumors is well known, the prognosis of NSCLC continues to be unfavorable, with an average of 9-11 months. One of the motives of this bad prognosis is the related difficulty of initial detection, because the symptoms of the majority of patients with the disease do not present until advanced stages, where palliative treatment is necessary like chemotherapy. The lack of clinical advance itself the can be given to the non-application of molecular knowledge to the treatment chosen. Tumoral aggression is related to the metastatic capacity and resistance to chemotherapy. Lung carcinomas are difficult to cure due to their great metastatic capacity, a phenomenon that requires highly cellular mobility. One of the principal proteins responsible for this phenomenon is cofilin-1. This protein acts by changing the cost of depolymerization of the actin filaments (F-actin). The high activity of this protein was correlated in vitro with more invasiveness in breast cancer. Chemotherapy with the use of cisplatin (in combination or not with other drugs)—and analogs with less collateral effects, like carboplatin—it has shown itself to be a more efficient choice for patients with advanced NSCLC. These alkylating agents are, therefore, the drugs of choice for the clinical treatment of NSCLC, justifying the choice of these drugs for the study. The anti-tumoral action of alkylating agents themselves causes DNA damage, promoting apoptosis; however, after some sessions it is common that this treatment lost efficacy in some patients. Diverse molecular phenomena can be attributed to that resistance: the more inactivation of the drug, the more drug efflux, insensibility to the apoptotic cycle and larger levels of DNA repair. Previous studies from our research group correlated high levels of expression of cofilin to a higher resistence to alkylating agents in human NSCLC cell lines. For this, with this work we try to corroborate and reinforce the role of the protein cofilin-1 on the resistance to alkylating agents. A549 cells were submitted via 2 approaches: the first was for the selection of cells intrinsically resistant to cisplatin, and the other used molecular biology to detect the overexpression of cofilin-,1 and after an increase in resistance was verified. Our data shows that the increase in resistance is possible correlated with an increase in the immunocontent of cofilin-1. A rise in the immunocontent of this protein was associated with an increase in resistance to cisplatin. Therefore, cofilin-1 becomes a possibly strong candidate as a biomarker in nonsmall cell lung cancer, not only predicting prognosis, but also helping to choose a better treatment for the patient.

The dopaminergic neurodegeneration in the substantia nigra pars compacta (SNpc) is responsible for the marked motor impairment observed in Parkinson's disease (PD). However, the molecular mechanisms underlying this are not completely understood. Since by the time of diagnosis, 50-70% of the dopaminergic neurons of the nigrostriatal pathway have already been degenerated, it is difficult to investigate the early-stage events of disease pathogenesis. Due to inaccessibility of the human brain to study initial pathogenic mechanisms of the disease, experimental models have been developed in an attempt to elucidate PD etiology and its progression. Nevertheless, PD models are a controversial issue in neuroscience research since it is challenging to mimic human neuronal complexity. Therefore, the lack of optimal models that recreate disease pathology is one of the causes of failure of clinical trials that have attempted to find new/better PD therapies. Taking this in consideration, the development of more suitable models is necessary to improve our knowledge regarding PD etiological mechanisms. Additionally, the understanding of the advantages and disadvantages of models already established would also be beneficial for PD research, which our group addressed by reviewing this subject. Considering this, we chose SH-SY5Y cells as a PD model for our studies. To investigate the initial stages of PD-induced neurodegeneration, our work focused in the role of cofilin-1, a protein involved in mitochondrial dysfunction caused by oxidant-induced-apoptosis, which are two pathogenic processes strongly related to PD. Hence, in the thesis, we aimed to validate the use of retinoic-acid-(RA)-differentiated SH-SY5Y cells as an in vitro model and use it to investigate the potential role of cofilin-1 in the initial molecular and cellular mechanisms of PD. Although SH-SY5Y cells are widely used in PD research, their major drawback is their lack of important neuronal features, such as low levels of proliferation and stellate morphology. On the other hand, SH-SY5Y cells can acquire a neuronal phenotype when treated with differentiation agents such as RA. Since several protocols have been described, the consequence of which may be the discrepancies observed among studies regarding neuronal and dopaminergic features. In Chapter I, we aimed to validate a RA-differentiation protocol for SH-SY5Y cells previously established by our research group, focusing upon characterization of neuronal features and its subsequent response to 6-hydroxydopamine (6-OHDA), a toxin widely used to induce dopaminergic degeneration. RA-differentiated SH-SY5Y cells have low proliferative rates, a pronounced neuronal morphology and high expression of genes related to synapse vesicle cycle, dopamine synthesis/degradation, and dopamine transporter (DAT). After exploring phenotypic differences between these two models, we verified that RA-differentiated cells were more sensitive to 6-OHDA toxicity than undifferentiated cells, which could be related to an increase of DAT immunocontent. Many lines of evidence have showed that DAT is responsible for 6-OHDA uptake in vivo. Once inside the neuron, 6-OHDA underwent auto-oxidation causing a significant increase in oxidative stress. However, toxin uptake is not an essential step in undifferentiated SH-SY5Y cells, as auto-oxidation occurs extracellularly. We showed here, for the first time, that RA-differentiated SH-SY5Y cells can mimic, at least in part, an important mechanism of the 6-OHDA-induced cell death found in previous in vivo studies. Hence, the cellular model established by our research group presents essential neuronal features, being a suitable model for PD research. In Chapter II, RA-differentiated SH-SY5Y cells were used as cellular model to investigate disease molecular mechanisms, focusing upon cofilin-1. Our previous data have shown that oxidation of non-phosphorylate (activated) cofilin-1 leads to mitochondrial dysfunction and cell death induced by apoptosis in tumour cells. Here we found that cofilin-1 played a role in early stages of neuronal apoptosis induced by 6-OHDA in our cellular model since cofilin-1 mitochondrial translocation precedes organelle dysfunction. Overexpression of wild type CFL1 resulted in increased sensitivity of SH-SY5Y cells to 6-OHDA-induced neuronal cell death. Furthermore, overexpression of non-oxidizable CFL1 containing Cys-to-Ala mutations (positions 39, 80 and 139) increased neuronal resistance to this toxin, suggesting that oxidation is an important step in 6-OHDA toxicity. Follow-up experiments were performed in order to evaluate clinically whether cofilin-1 pathway proteins content is altered in PD post mortem human brain. Our findings showed a significant decrease in p-cofilin-1/cofilin-1 ratio in PD patients, which indicates an increase in the amount of activated cofilin-1 available for oxidation. Moreover, through principal component analysis, the immunodetection of cofilin-1 pathway proteins were able to discriminate controls and PD individuals during the early-stage of neuropathological changings. Hence, we demonstrated, for the first time, a possible role for cofilin-1 in PD pathogenesis and its potential use as biomarker. Taken together, our data showed that RA-differentiated SH-SY5Y cells present terminally-differentiated dopaminergic neuron features, that are essential to mimic dopaminergic neurons. By using this cellular model and post mortem brain tissue, we also demonstrated a possible role for cofilin-1 in early steps of the neurodegeneration process found in PD, which it could impact drug and biomarker discovery researches.

Câncer de Pulmão de Não-pequenas células (CPNPC) é o maior problema de saúde pública atualmente no mundo.Encontramos em nossas pesquisas que os níveis de mRNA da CFL-1 (cofilina) podem ser usados como um biomarcador prognóstico em biópsias de tumores de CPNPC. Em nossos estudos, estabelecemos e optimizamos um método simples de imunohistoquímica semiquantitativa (SQ-IHC) para quantificar em biópsias de tumores sua aplicação em uma coorte retrospectiva de pacientes diagnosticados com CPNPC, para explorar seu papel prognóstico. Tivemos acesso a uma coleção de arquivos médicos bem delineada de 50 tumores de pacientes, juntamente com informações relevantes clínicopatológicas de 5 anos de acompanhamento hospitalar. A análise imunoistoquímica e semiquantitativa da cofilina foi realizada em um estudo cego para confiabilidade do resultado clínico. A associação entre imunoconteúdo de cofilina e resultado clínico foi assegurando utilizando as curvas de mortalidade de Kaplan-Meier e o test log-rank. Pacientes foram agrupados pela expressão do biomarcador ou pelo seu estadiamento. Imunoconteúdo de cofilina (em densidade óptica) em biópsias de tumor foram capazes de determiner entre bom e mau prognóstico, onde altos níveis de cofilina foram correlacionados com baixa razão de sobrevida. Um método simples de imunoistoquímica semiquantitativa foi bem desenvolvido para avaliação quantitativa de cofilina em CPNPC. Nosso método mostrou boa sensibilidade/especificidade para indicar resultado em pacientes e por isso deve ser empregado em estudo prospectivo, de larga escala, com triagens clínicas randomizadas para estabelecer o valor prognóstico do imunoconteúdo de cofilina em CPNPC. / Nonsmall cell lung cancer (NSCLC) is a major public health problem worldwide. Previously we found that CFL1 (cofilin-1) mRNA levels can be used as a prognostic biomarker in NSCLC tumor biopsies. In this study, we established and optimized a simple semi-quantitative immunohistochemistry (SQ-IHC) method for cofilin quantification in tumor biopsies and applied it in a retrospective cohort of NSCLC patients, to exploit prognostic role. We accessed a well-defined archival collection of tumor samples from 50 patients with relevant clinicopathologic information and 5 years follow-up. Immunohistochemistry and semi-quantitative analysis of cofilin were performed blinded to clinical outcome. Association between cofilin immunocontent and clinical outcome was assessed using standard Kaplan-Meier mortality curves and the log-rank test. Patients were clustered according to either biomarker expression level or NSCLC stage grouping. Cofilin immunocontent (in optical densities) in tumor biopsies was able to discriminate between good and bad prognosis, where high cofilin levels are correlated with lower overall survival rate (P < .05). A simple semi-quantitative immunohistochemical method has been developed for quantitative evaluation of cofilin in NSCLC. Our method showed good sensitivity/specificity to indicate the outcome of patients and should be further employed in a prospective, large-scale, randomized clinical trial to establish the prognostic value of cofilin immunocontent in NSCLC.

O câncer de pulmão é responsável por aproximadamente 13% do total de casos de neoplasias malignas e por cerca de 1.4 milhões de mortes por ano em todo mundo. Esta neoplasia apresenta-se sob dois principais subtipos: câncer de pulmão de pequenas células (CPPC) e câncer de pulmão de não-pequenas células (CPNPC). Cerca de 85% dos casos de câncer de pulmão são do tipo CPNPC. Os sinais e sintomas são secundários ao crescimento do tumor primário, ao comprometimento lobo-regional, à disseminação à distância, ou são secundários às síndromes paraneoplásicas. Essas características refletem diretamente sobre as taxas de mortalidade; de cada 100 novos casos, 80 são inoperáveis e a maioria morre dentro de 3 anos. Isso significa que, apesar dos diversos avanços no diagnóstico e tratamento, o prognóstico do câncer de pulmão permanece sendo extremamente ruim, com sobrevida média de 10 meses, e cumulativa total em 5 anos de aproximadamente 12%. Atualmente, o prognóstico e a decisão terapêutica de pacientes com câncer de pulmão é baseada no TNM, Embora esse seja o procedimento considerado padrãoouro entre os profissionais de saúde, ele não leva em consideração características biológicas do tumor. Nesse contexto, a identificação de biomarcadores para câncer pode agregar importantes informações ao já estabelecido sistema TNM e resultar em tratamentos mais eficientes e em menores taxas de mortalidade. Existem 5 fases distintas que conceitualizam o desenvolvimento de um biomarcador tumoral. Através dessas fases consecutivas, é possível que se desenvolvam ferramentas úteis para triagem populacional, capazes de serem implementadas na rotina clínica para predição de desfecho do paciente, resposta terapêutica e monitoramento da doença. O presente projeto avaliou o valor prognóstico dos principais genes citados na literatura como potenciais biomarcadores para CPNPC, e verificou-se que nenhum deles apresentou significância na correlação estatística que indica poder prognóstico. Além disso, identificamos e validamos o papel prognóstico da cofilina-1 por meio de dados de microarranjo e quantificação de seu imunoconteúdo em biópsias de CPNPC. Para tanto, fizemos uso de meta-análise de bancos de dados e análise densitométrica das reações imuno-histoquímicas, seguida de correlação com dados de grau de diferenciação tumoral, classificação histológica, sexo, idade e desfecho relativo a cada caso. Além disso, desenvolvemos um método de baixo custo, fácil execução e ampla aplicação e reproducibilidade, capaz de quantificar a proteína em amostras biológicas, com potencial para ser implementado na rotina clínica e aplicamos esse método em uma coorte restrospectiva de CPNPC. Confirmamos assim o papel prognóstico da cofilina-1. Estes achados seguem a lógica das fases de desenvolvimento de um biomarcador e representam um grande passo no seu processo de validação. / Lung cancer accounts for approximately 13% of all malignant tumor cases and for about 1.4 million deaths per year worldwide. This cancer has two main subtypes: Small Cell Lung Cancer (SCLC) and Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC). About 85% of cases of lung cancer are NSCLC type. The signs and symptoms are secondary to the primary tumor growth, to regional lobe commitment and distant spread, or are secondary to paraneoplastic syndromes. These features reflect directly on mortality rates; 80 in every 100 new cases are inoperable and most die within 3 years. This means that, despite many advances in diagnosis treatment, the prognosis of lung cancer remains extremely poor, with median survival of 10 months, and total cumulative survival in 5-year of approximately 12%. Currently, prognosis and therapeutic decisions in patients with lung cancer is based on TNM. Although this procedure is considered gold standard among health professionals, it does not take into account the biological characteristics of the tumor. In this context, the identification of cancer biomarkers may add important information to the already established TNM system and result in better treatments and lower mortality rates. There are five distinct phases that conceptualize a tumor biomarker development of. Through these successive phases, it is possible to develop useful tools for population screening, capable of implementation in clinical practice for prediction of patient outcome, therapeutic response and disease monitoring. This project evaluated the prognostic value of major genes mentioned in literature as potential biomarkers for NSCLC and found that none of them showed statistical significance in the correlation that indicates prognostic power. It also identified and validated the prognostic role of cofilin-1 by microarray data and quantification of their immunocontent in biopsies of NSCLC. For this purpose, we used data metaanalysis and immunohistochemical reactions densitometric analysis, followed by correlation with data from tumor grade, histological classification, sex, age and outcome for each case. In addition, we developed a low-cost protocol, of easy implementation and wide application and reproducibility, able to quantify the protein in biological samples, with the potential to be implemented in clinical practice. We applied this method in a retrospective cohort of NSCLC and confirm the prognostic role of cofilin-1. These findings follow the logical phases of biomarker development and represent a major step in its validation process.

The dopaminergic neurodegeneration in the substantia nigra pars compacta (SNpc) is responsible for the marked motor impairment observed in Parkinson's disease (PD). However, the molecular mechanisms underlying this are not completely understood. Since by the time of diagnosis, 50-70% of the dopaminergic neurons of the nigrostriatal pathway have already been degenerated, it is difficult to investigate the early-stage events of disease pathogenesis. Due to inaccessibility of the human brain to study initial pathogenic mechanisms of the disease, experimental models have been developed in an attempt to elucidate PD etiology and its progression. Nevertheless, PD models are a controversial issue in neuroscience research since it is challenging to mimic human neuronal complexity. Therefore, the lack of optimal models that recreate disease pathology is one of the causes of failure of clinical trials that have attempted to find new/better PD therapies. Taking this in consideration, the development of more suitable models is necessary to improve our knowledge regarding PD etiological mechanisms. Additionally, the understanding of the advantages and disadvantages of models already established would also be beneficial for PD research, which our group addressed by reviewing this subject. Considering this, we chose SH-SY5Y cells as a PD model for our studies. To investigate the initial stages of PD-induced neurodegeneration, our work focused in the role of cofilin-1, a protein involved in mitochondrial dysfunction caused by oxidant-induced-apoptosis, which are two pathogenic processes strongly related to PD. Hence, in the thesis, we aimed to validate the use of retinoic-acid-(RA)-differentiated SH-SY5Y cells as an in vitro model and use it to investigate the potential role of cofilin-1 in the initial molecular and cellular mechanisms of PD. Although SH-SY5Y cells are widely used in PD research, their major drawback is their lack of important neuronal features, such as low levels of proliferation and stellate morphology. On the other hand, SH-SY5Y cells can acquire a neuronal phenotype when treated with differentiation agents such as RA. Since several protocols have been described, the consequence of which may be the discrepancies observed among studies regarding neuronal and dopaminergic features. In Chapter I, we aimed to validate a RA-differentiation protocol for SH-SY5Y cells previously established by our research group, focusing upon characterization of neuronal features and its subsequent response to 6-hydroxydopamine (6-OHDA), a toxin widely used to induce dopaminergic degeneration. RA-differentiated SH-SY5Y cells have low proliferative rates, a pronounced neuronal morphology and high expression of genes related to synapse vesicle cycle, dopamine synthesis/degradation, and dopamine transporter (DAT). After exploring phenotypic differences between these two models, we verified that RA-differentiated cells were more sensitive to 6-OHDA toxicity than undifferentiated cells, which could be related to an increase of DAT immunocontent. Many lines of evidence have showed that DAT is responsible for 6-OHDA uptake in vivo. Once inside the neuron, 6-OHDA underwent auto-oxidation causing a significant increase in oxidative stress. However, toxin uptake is not an essential step in undifferentiated SH-SY5Y cells, as auto-oxidation occurs extracellularly. We showed here, for the first time, that RA-differentiated SH-SY5Y cells can mimic, at least in part, an important mechanism of the 6-OHDA-induced cell death found in previous in vivo studies. Hence, the cellular model established by our research group presents essential neuronal features, being a suitable model for PD research. In Chapter II, RA-differentiated SH-SY5Y cells were used as cellular model to investigate disease molecular mechanisms, focusing upon cofilin-1. Our previous data have shown that oxidation of non-phosphorylate (activated) cofilin-1 leads to mitochondrial dysfunction and cell death induced by apoptosis in tumour cells. Here we found that cofilin-1 played a role in early stages of neuronal apoptosis induced by 6-OHDA in our cellular model since cofilin-1 mitochondrial translocation precedes organelle dysfunction. Overexpression of wild type CFL1 resulted in increased sensitivity of SH-SY5Y cells to 6-OHDA-induced neuronal cell death. Furthermore, overexpression of non-oxidizable CFL1 containing Cys-to-Ala mutations (positions 39, 80 and 139) increased neuronal resistance to this toxin, suggesting that oxidation is an important step in 6-OHDA toxicity. Follow-up experiments were performed in order to evaluate clinically whether cofilin-1 pathway proteins content is altered in PD post mortem human brain. Our findings showed a significant decrease in p-cofilin-1/cofilin-1 ratio in PD patients, which indicates an increase in the amount of activated cofilin-1 available for oxidation. Moreover, through principal component analysis, the immunodetection of cofilin-1 pathway proteins were able to discriminate controls and PD individuals during the early-stage of neuropathological changings. Hence, we demonstrated, for the first time, a possible role for cofilin-1 in PD pathogenesis and its potential use as biomarker. Taken together, our data showed that RA-differentiated SH-SY5Y cells present terminally-differentiated dopaminergic neuron features, that are essential to mimic dopaminergic neurons. By using this cellular model and post mortem brain tissue, we also demonstrated a possible role for cofilin-1 in early steps of the neurodegeneration process found in PD, which it could impact drug and biomarker discovery researches.