Mutações ativadoras no gene KRAS são prevalentes em cancer de pulmão e a as vias de sinalização de RAS estão aumentadas em células iniciadoras de tumor (CITs), que são definidas como células autorrenováveis capazes de iniciar a formação tumoral, sustentar o crescimento tumoral e promover a disseminação tumoral. Entretanto, terapias direcionadas a RAS não foram efetivas até hoje e a identificação de alvos de KRAS que contribuam para o fenótipo oncogênico é necessária. Como a quinase Aurora A (AURKA) já foi implicada, tanto na oncogênese induzida por KRAS, quanto em promover a função das CITs, nós hipotetizamos que a inibição das vias de AURKA seria detrimental para a função de CITs pulmonares portadoras de KRAS oncogênica, desta forma diminuindo o comportamento maligno do câncer de pulmão. Para avaliar a função das CITs, nós usamos ensaios de crescimento de tumoresferas que permitem o crescimento seletivo de CITs in vitro. As linhagens pulmonares positivas para KRAS H358 e A549 formaram tumoresferas em cultura de baixa aderência e, quando comparadas às linhagens parentais, às células oriundas de tumoresferas apresentaram maior capacidade clonogênica in vitro e maior tumorigenicidade in vivo. Além disso, uma análise por qPCR revelou que as células oriundas de tumoresferas possuem expressão aumentada de fatores de células tronco, uma característica de CITs. Em seguida, nós inibimos a AURKA nas linhagens pulmonares positivas para KRAS H358 e A549 por interferência de RNA (RNAi) ou com um inibidor das quinases Aurora (AI II). A inibição de AURKA diminuiu a formação de tumoresferas e o crescimento destas em culturas seriadas, além de reduzir a capacidade clonogênica das células oriundas de tumoresferas. Estes resultados indicam que a AURKA é importante para a autorrenovação e a oncogenicidade de CITs, e que a AURKA induz o fenótipo tronco-tumoral, o que é corroborado pelo achado de que a inibição de AURKA nas tumoresferas reduz a expressão de fatores de célula tronco. Um destes fatores regulados por AURKA é o marcador de superfície de célula tronco CD24. De fato, quando comparadas às células cultivadas de forma aderente, as células oriundas de tumoresferas apresentam maior número de células positivas para CD24 (CD24+) e estes números são reduzidos pelo tratamento com AI II. Finalmente, nós purificamos células H358 CD24+ por citometria de fluxo e mostramos que, quando comparadas às células negativas para CD24, as células CD24+ apresentam maior capacidade de formar tumoresferas em culturas seriadas, e o tratamento com AI II inibe preferencialmente a capacidade de células CD24+ de formarem tumoresferas. Nossos resultados sugerem que uma terapia baseada na inibição de AURKA pode reduzir o número e função de CITs pulmonares portadoras de KRAS oncogênica e, portanto, pode representar uma estratégia terapêutica atraente para reduzir a recidiva e metástase no câncer de pulmão induzido por KRAS. / Activating mutations in KRAS are prevalent in lung cancer and RAS sinaling is enhanced in cancer initiating cells (CICs), which are defined as self-renewing tumor cells able to initiate tumor formation, sustain tumor growth and drive tumor dissemination. However, therapies targeted to oncogenic RAS have been ineffective to date and identification of KRAS targets that impinge on the oncogenic phenotype is warranted. Because Aurora kinase A (AURKA) has been implicated both in RAS oncogenesis and in promoting CIC function, we hypothesized that targeting AURKA pathways would impair KRAS-positive lung CIC function, thereby decreasing lung cancer malignant behavior. To evaluate CIC function, we used tumorsphere assays that allow selective growth of CICs in vitro. KRAS positive lung cancer H358 and A549 cells formed tumorspheres under low attachment conditions, and, when compared to the parental cell lines, sphere-forming cells had increased clonogenic ability in vitro and increased tumorigenicity in vivo. In addition, qPCR analysis revealed that tumorsphere cells displayed increased expression of stem cell factors, a hallmark of CICs. Next, we targeted AURKA in KRAS positive lung cancer H358 and A549 cells by RNA interference (RNAi) or with an Aurora inhibitor (AI II). AURKA targeting decreased tumorsphere formation and growth in serial cultures and reduced clonogenic growth of tumorsphere-forming cells. These results indicate that AURKA is important for CIC selfrenewal and oncogenicity and that AURKA induces a CIC phenotype, which is further underscored by the finding that AURKA targeting in tumorspheres decreases expression of stem cell factors. One such factor shown to be regulated by AURKA is the stem cell surface marker CD24. In fact, when compared to adherent cultures, A549 and H358 tumorspheres display increased numbers of CD24-positive (CD24+) cells and these numbers are reduced by AI II treatment. Finally we purified H358 CD24+cells by flow cytometry and showed that, when compared to CD24-negative cells, CD24+ cells have increased ability to form tumorspheres in serial cultures, and AI II treatment preferentially reduced the ability of CD24+ cells to form tumorspheres. Our results suggest that AURKA inhibition therapy can reduce the number and function of KRAS-positive lung CICs, and, therefore might be an attractive therapeutic strategy to reduce recurrence and metastasis in KRAS-induced lung cancer.

As neoplasias mamárias apresentam um grande desafio tanto para a medicina humana, quanto para a medicina veterinária. Esses tumores apresentam ampla heterogeneidade intertumoral e intratumoral, dificultando assim a busca por tratamentos eficazes. Recentemente, pesquisadores tem voltado sua atenção para uma população de células que apresentam características muito semelhantes as células-tronco. São as chamadas células iniciadoras de tumores (CITs). Estas são descritas como as principais responsáveis por falhas nas quimioterapias e no surgimento de recidivas tumorais, devido ao seu potencial tumorigênico, de auto-renovação e de resistência a drogas antineoplásicas. Entretanto, o estudo dessas células é limitado pelas dificuldades no isolamento e na caracterização pós-enriquecimento dessas células, devido à perda do fenótipo em modelos in vitro. Sendo assim, vários estudos estão buscando maneiras alternativas de enriquecer essa população. Uma das maneiras mais utilizadas, baseia-se na indução do processo de transição epitélio-mesenquimal, através da superexpressão de fatores de transcrição como SNAI1, SLUG, ZEB1 e ZEB2. Sendo assim, nós objetivamos expressar de maneira exógena os fatores de transcrição SLUG e ZEB1 em células oriundas de carcinomas mamários caninos, caracterizar seus efeitos nessas células e observar se esses fatores de transcrição seriam capazes de induzir o fenótipo de CIT. Primeiramente, quatro amostras de carcinomas mamários caninos foram analisados quanto sua morfologia e os níveis de expressão gênica de quatro fatores de transcrição associados a transição epitélio-mesenquimal: SLUG, STAT3, ZEB1 e ZEB2. Após, nós selecionamos duas dessas amostras (CC-20E e CL-28E), que apresentavam morfologia típica de células epiteliais e baixa expressão dos fatores de transcrição citados acima e expressamos de maneira exógena e de forma estável os fatores de transcrição SLUG e ZEB1, através do processo de transdução lentiviral. Entretanto, apenas a transdução com os plasmídeos contendo a região codificante de SLUG foi eficiente. Sendo assim, nós avaliamos os efeitos da expressão exógena de SLUG nas células CC-20E e CL-28E, quanto a alteração de morfologia e expressão de filamentos intermediários como citoqueratina, vimentina e actina. Além disso, nós avaliamos se a expressão exógena de SLUG poderia regular a expressão de outros genes associados a EMT, além de genes supressores de tumores, alvos de SLUG. Por fim, nós avaliamos se a expressão exógena de SLUG poderia induzir ao fenótipo de CITs, verificando se havia alteração na sensibilidade das células aos quimioterápicos doxorrubicina e paclitaxel, além de avaliar o potencial tumorigênico e de auto-renovação dessas células em cultivos de baixa aderência. A expressão exógena de SLUG nas células CC-20E e CL-28E, não induziu a alterações na morfologia epitelial das células. Entretanto, as células alteraram sua disposição em monocamada no cultivo, formando tipos de túbulos semidiferenciados, característicos do processo de EMT híbrido ou parcial. Além, disso, houve um equilíbrio entre a expressão dos filamentos intermediários de citoqueratina e vimentina nas células, além do aumento na expressão dos genes CDH1 (E-caderina) e CDH2 (N-caderina), resultado que sustentou a indução de EMT parcial. O processo de EMT parcial induziu maior resistência ao quimioterápico paclitaxel, além de potencializar a tumorigenecidade e a capacidade de auto-renovação das células em cultivos de baixa aderência. Sendo assim, no presente estudo, nós obtivemos um cultivo com características que mimetizam as CITs, demonstrando que os processos que induzem esse fenótipo são semelhantes tanto na espécie canina, quanto em humanos, sustentando a hipótese de que neoplasias mamárias caninas podem servir como modelo para o estudo das CITs e, consequentemente, do desenvolvimento neoplásico de tumores sólidos. / Mammary neoplasms present a major challenge for both human and veterinary medicine, due to intertumoral and intratumoral heterogeneity, hindering the search for effective treatments. Recently, researchers has highlighted a population of cells with features very similar to stem cells. Known as Tumor-Initiating Cells (TICs), they are described as the main responsible for chemotherapy failures and tumor recurrence, due to their tumorigenic potential, self-renewal ability and drug resistance. The study of TICs is limited mainly by their difficult isolation owing to specific markers absence, and furthermore, cells lose their phenotype when placed in vitro. Therefore, several studies are seeking for alternatives to enrich this population in regular cultures. One way is based on the epithelial-mesenchymal transition induction through of transcription factors overexpression, such as SNAI1, SLUG, ZEB1 e ZEB2. So, the aim of this study was to overexpresse the SLUG and ZEB1 transcription factors in a cell culture derived from canine mammary carcinomas, evaluate its effects and observe whether these transcription factors would be capable of inducing the TIC phenotype. First, four canine mammary carcinomas cell cultures were analyzed for their morphology and gene expression levels of four transcription factors associated with epithelial-mesenchymal transition: SLUG, STAT3, and ZEB1 ZEB2. After, we selected two samples (CC-20E and CL-28E) with typical morphology of epithelial cells and low expression of the transcription factors mentioned above. We then overexpress, stably, the transcription factors SLUG and ZEB1 by lentiviral transduction, However, only SLUG transduction was efficient. Then, we evaluated the effects of SLUG overexpression in CC-20E and CL-28E cells as the change of morphology, expression of intermediate filaments as cytokeratin, vimentin and actin. In addition, we evaluated whether SLUG overexpression could regulate the expression of other EMT-associated genes as well as tumor suppressor genes, and assessed evaluated the tumorigenic potential and self-renewal of these cells in low adherence cultures. Finally, we assessed whether SLUG overexpression could induce drug resistance through doxorubicin and paclitaxel sensivity assay. The SLUG overexpression did not induce modification in epithelial cell morphology, however, cells changed their arrangement in monolayer culture, inducing the semidifferentiated tubules, typical of hybrid or partial EMT process. In, addition, there was a balanced expression between cytokeratin and vimentin, possibly explained by an increase in CDH1 expression (E-cadherin) and CDH2 (N-cadherin) typical of partial EMT. Furthermore, the partial EMT generated cells presenting paclitaxel resistance, and enhanced the tumorigenic potential and self-renewal capacity of the cells on low adherent plates. Thus, in this study, we obtained a cell culture exhibiting features that mimics the TICs, demonstrating the mechanisms which regulate this phenotype are similar in dogs and humans, supporting the hypothesis that canine mammary carcinomas are a great model for the study of TICs and solid tumors development.

Submitted by Fabrizio Grandi (fgrandivet@gmail.com) on 2016-03-10T14:56:58Z No. of bitstreams: 1 Doutorado.pdf: 5138229 bytes, checksum: cf3859209f1985d48832ef7e89af5b94 (MD5) / Approved for entry into archive by Sandra Manzano de Almeida (smanzano@marilia.unesp.br) on 2016-03-10T17:08:07Z (GMT) No. of bitstreams: 1 grandi_f_dr_bot.pdf: 5138229 bytes, checksum: cf3859209f1985d48832ef7e89af5b94 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-10T17:08:07Z (GMT). No. of bitstreams: 1 grandi_f_dr_bot.pdf: 5138229 bytes, checksum: cf3859209f1985d48832ef7e89af5b94 (MD5) Previous issue date: 2016-02-29 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) / O tumor venéreo transmissível (TVT) canino é uma neoplasia transplantável, considerada um alo-enxerto. Entretanto, pouco se sabe a respeito da origem e processo de cacinogênese. Atualmente, postula-se que alguns tumores originem-se de células iniciadoras tumorais, classicamente descritas nas leucemias mielóide humanas. As características intrínsecas do TVT fornecem indícios de uma possível participação de células iniciadores tumorais no processo de carcinogênese nesse tumor. Foi realizado estudo de fenotipagem do TVT canino para avaliar a marcação das proteínas CD44, CD133, CD90 e CD34, comumente associadas ao potencial iniciador tumoral. Para tanto utilizou-se a citometria de fluxo, imuno-histoquímica e RTq-PCR. Foram analisados também as frações de crescimento pelo Ki-67) e o número de células em apoptose pela caspase-3 clivada. Trinta e oito amostras de TVT foram obtidas de pacientes sem tratamento quimioterápico prévio. As amostras foram classificadas em plasmocitóide ou mistas, de acordo com o subtipo citológico; as células positivas na citometria de fluxo foram representadas em termos percentuais para os marcadores CD44, CD34, CD90 e CD133; a fração de crescimento foi representada pela técnica do H-Score; a quantidade de células apoptóticas foi representada pelo somatório de células positivas para a caspase-3 clivada; as imuno-marcações das proteínas CD44 e CD34 foram representadas por escores semi-quantitativos baseados na intensidade e percentual de células positivas; as expressões de RNAm foram calculadas em termos relativos; ainda, os pacientes foram divididos em grupos resistente e não resistente e comparados quanto a expressão dos marcadores de células iniciadoras supracitados. Não foram observadas diferenças significativas entre os marcadores e os grupos citológicos plasmocitóide e misto; o percentual de células CD44+ comumente foi superior a 90%, enquanto que o percentual de células CD34+, menor que 0,5%; o percentual de células CD90+ e CD133+ variou amplamente; houve uma tendência em termos de diferença estatística entre os grupos quimiorresistente e não resistente; houve correlação forte entre o percentual de células CD133+ e CD90+ na citometria de fluxo. O estudo permitiu verificar diferentes níveis de expressão protéica e gênica nas amostras de TVT canino; ainda, os grupos citológicos aparentam não possuir diferenças com relação a expressão dos marcadores CD44, CD90, CD133 e CD34; os grupos quimiorresistentes e não-resistentes parecem diferir com relação a expressão dos marcadores de células iniciadoras tumorais. / The canine transmissible venereal tumor (CTVT) is a transplantable neoplasia considered an allograft. Information about the origin and carcinogenesis process is scarcely known. Currently, some neoplasms are believed to arise from a tumor-initiating cell (TIC´s) classically described in human myeloid leukemia. TVT intrinsic characteristics provide evidence of a possible TIC´s participation in carcinogenesis process of this malignancy. Thus, a phenotyping study of CTVT was conducted to assess the immunophenotyping properties of the proteins CD44, CD133, CD90 and CD34, already known to be associated to tumor initiator potential. The use of flow cytometry and immunohistochemistry contributed to this purpose. In addition, growth fractions and cells undergoing apoptosis were examined by Ki-67 and caspase-3 cleaved, respectively. Thirty-eight samples were chosen from patients having no previous chemotherapy and cytological diagnosis of CTVT. Samples were classified into plasmacytoid or mixed according to cytological subtype. Positive cells in the flow cytometry were expressed in percentage for the markers CD44, CD34, CD90 and CD133. H-score technique helped to represent growth fractions. Apoptotic cell quantity was calculated by summing positive cells. Immunohistochemical marking of CD44 and CD34 proteins were determined by semiquantitative scores based on the intensity and percentage of positive cells. Moreover, specimens were divided into resistant and non-resistant groups and compared according cell marker expressions cited before. No significant differences appeared between the markers, and cytological plasmacytoid and mixed groups. The CD44 + cells and CD34 + percentages showed up high and low values, respectively. CD90 + and CD133 + cell percentages presented variable values. Amplitudes of the gene expression values among markers were similar to those observed in flow cytometry with a low expression of CD34, and a high expression of CD44. There was a positive statistical tendence between chemo-resistant and non-resistant groups, as well as a strong correlation between the percentage of CD133 + and CD90 + in flow cytometry. Besides, cytological groups apparently have no differences with the marker expression of CD44, CD90, CD133 and CD34. Resistant and non-resistant groups to chemotherapy seems to differ with respect to the marker expression of TIC´s.

As neoplasias mamárias apresentam um grande desafio tanto para a medicina humana, quanto para a medicina veterinária. Esses tumores apresentam ampla heterogeneidade intertumoral e intratumoral, dificultando assim a busca por tratamentos eficazes. Recentemente, pesquisadores tem voltado sua atenção para uma população de células que apresentam características muito semelhantes as células-tronco. São as chamadas células iniciadoras de tumores (CITs). Estas são descritas como as principais responsáveis por falhas nas quimioterapias e no surgimento de recidivas tumorais, devido ao seu potencial tumorigênico, de auto-renovação e de resistência a drogas antineoplásicas. Entretanto, o estudo dessas células é limitado pelas dificuldades no isolamento e na caracterização pós-enriquecimento dessas células, devido à perda do fenótipo em modelos in vitro. Sendo assim, vários estudos estão buscando maneiras alternativas de enriquecer essa população. Uma das maneiras mais utilizadas, baseia-se na indução do processo de transição epitélio-mesenquimal, através da superexpressão de fatores de transcrição como SNAI1, SLUG, ZEB1 e ZEB2. Sendo assim, nós objetivamos expressar de maneira exógena os fatores de transcrição SLUG e ZEB1 em células oriundas de carcinomas mamários caninos, caracterizar seus efeitos nessas células e observar se esses fatores de transcrição seriam capazes de induzir o fenótipo de CIT. Primeiramente, quatro amostras de carcinomas mamários caninos foram analisados quanto sua morfologia e os níveis de expressão gênica de quatro fatores de transcrição associados a transição epitélio-mesenquimal: SLUG, STAT3, ZEB1 e ZEB2. Após, nós selecionamos duas dessas amostras (CC-20E e CL-28E), que apresentavam morfologia típica de células epiteliais e baixa expressão dos fatores de transcrição citados acima e expressamos de maneira exógena e de forma estável os fatores de transcrição SLUG e ZEB1, através do processo de transdução lentiviral. Entretanto, apenas a transdução com os plasmídeos contendo a região codificante de SLUG foi eficiente. Sendo assim, nós avaliamos os efeitos da expressão exógena de SLUG nas células CC-20E e CL-28E, quanto a alteração de morfologia e expressão de filamentos intermediários como citoqueratina, vimentina e actina. Além disso, nós avaliamos se a expressão exógena de SLUG poderia regular a expressão de outros genes associados a EMT, além de genes supressores de tumores, alvos de SLUG. Por fim, nós avaliamos se a expressão exógena de SLUG poderia induzir ao fenótipo de CITs, verificando se havia alteração na sensibilidade das células aos quimioterápicos doxorrubicina e paclitaxel, além de avaliar o potencial tumorigênico e de auto-renovação dessas células em cultivos de baixa aderência. A expressão exógena de SLUG nas células CC-20E e CL-28E, não induziu a alterações na morfologia epitelial das células. Entretanto, as células alteraram sua disposição em monocamada no cultivo, formando tipos de túbulos semidiferenciados, característicos do processo de EMT híbrido ou parcial. Além, disso, houve um equilíbrio entre a expressão dos filamentos intermediários de citoqueratina e vimentina nas células, além do aumento na expressão dos genes CDH1 (E-caderina) e CDH2 (N-caderina), resultado que sustentou a indução de EMT parcial. O processo de EMT parcial induziu maior resistência ao quimioterápico paclitaxel, além de potencializar a tumorigenecidade e a capacidade de auto-renovação das células em cultivos de baixa aderência. Sendo assim, no presente estudo, nós obtivemos um cultivo com características que mimetizam as CITs, demonstrando que os processos que induzem esse fenótipo são semelhantes tanto na espécie canina, quanto em humanos, sustentando a hipótese de que neoplasias mamárias caninas podem servir como modelo para o estudo das CITs e, consequentemente, do desenvolvimento neoplásico de tumores sólidos. / Mammary neoplasms present a major challenge for both human and veterinary medicine, due to intertumoral and intratumoral heterogeneity, hindering the search for effective treatments. Recently, researchers has highlighted a population of cells with features very similar to stem cells. Known as Tumor-Initiating Cells (TICs), they are described as the main responsible for chemotherapy failures and tumor recurrence, due to their tumorigenic potential, self-renewal ability and drug resistance. The study of TICs is limited mainly by their difficult isolation owing to specific markers absence, and furthermore, cells lose their phenotype when placed in vitro. Therefore, several studies are seeking for alternatives to enrich this population in regular cultures. One way is based on the epithelial-mesenchymal transition induction through of transcription factors overexpression, such as SNAI1, SLUG, ZEB1 e ZEB2. So, the aim of this study was to overexpresse the SLUG and ZEB1 transcription factors in a cell culture derived from canine mammary carcinomas, evaluate its effects and observe whether these transcription factors would be capable of inducing the TIC phenotype. First, four canine mammary carcinomas cell cultures were analyzed for their morphology and gene expression levels of four transcription factors associated with epithelial-mesenchymal transition: SLUG, STAT3, and ZEB1 ZEB2. After, we selected two samples (CC-20E and CL-28E) with typical morphology of epithelial cells and low expression of the transcription factors mentioned above. We then overexpress, stably, the transcription factors SLUG and ZEB1 by lentiviral transduction, However, only SLUG transduction was efficient. Then, we evaluated the effects of SLUG overexpression in CC-20E and CL-28E cells as the change of morphology, expression of intermediate filaments as cytokeratin, vimentin and actin. In addition, we evaluated whether SLUG overexpression could regulate the expression of other EMT-associated genes as well as tumor suppressor genes, and assessed evaluated the tumorigenic potential and self-renewal of these cells in low adherence cultures. Finally, we assessed whether SLUG overexpression could induce drug resistance through doxorubicin and paclitaxel sensivity assay. The SLUG overexpression did not induce modification in epithelial cell morphology, however, cells changed their arrangement in monolayer culture, inducing the semidifferentiated tubules, typical of hybrid or partial EMT process. In, addition, there was a balanced expression between cytokeratin and vimentin, possibly explained by an increase in CDH1 expression (E-cadherin) and CDH2 (N-cadherin) typical of partial EMT. Furthermore, the partial EMT generated cells presenting paclitaxel resistance, and enhanced the tumorigenic potential and self-renewal capacity of the cells on low adherent plates. Thus, in this study, we obtained a cell culture exhibiting features that mimics the TICs, demonstrating the mechanisms which regulate this phenotype are similar in dogs and humans, supporting the hypothesis that canine mammary carcinomas are a great model for the study of TICs and solid tumors development.