Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η πιο συχνή αιτία θανάτου από καρκίνο παγκοσμίως. Είναι γνωστό ότι ο καρκίνος του πνεύμονα είναι διαδικασία πολλαπλών σταδίων, στην οποία ενέχονται γενετικοί και επιγενετικοί μηχανισμοί. Ενεργοποίηση ογκογονιδίων συμβαίνει σε όλους τους βρογχοπνευμονικούς καρκίνους με αποτέλεσμα την αύξηση των μιτογόνων σημάτων. Στον καρκίνο του πνεύμονα τα πιο συχνά ενεργοποιημένα ογκογονίδια είναι τα EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, και BCL2. Επίσης, η απώλεια ογκοκατασταλτικών γονιδίων είναι ιδιαίτερα σημαντική στην πνευμονική καρκινογένεση και είναι συνήθως αποτέλεσμα απενεργοποίησης και των δυο αλληλόμορφων. Συχνά απενεργοποιημένα ογκοκατασταλτικά γονίδια στον καρκίνο του πνεύμονα είναι TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT και PTEN. Οι επιγενετικοί μηχανισμοί περιλαμβάνουν την μεθυλίωση του DNA, την τροποποίηση των ιστονών και τη ρύθμιση της γονιδιακής έκφρασης μέσω των microRNAs. Τα microRNAs είναι μικρά, μη κωδικοποιούντα μόρια RNA που εμπλέκονται στην αρνητική μετα-μεταγραφική ρύθμιση της έκφρασης των γονιδίων. Μελέτες έχουν αποδείξει το ρόλο των miRNAs στην φυσιολογική πνευμονική ανάπτυξη και ομοιόσταση αλλά και τον ενεργό ρολό τους στην παθογένεια πνευμονικών νοσημάτων όπως είναι ο καρκίνος του πνεύμονα. Η δημιουργία ωρίμων, λειτουργικών microRNAs απαιτεί τη συντονισμένη δράση μιας ομάδας πρωτεϊνών που στο σύνολο τους απαρτίζουν το μηχανισμό ρύθμισης των microRNA (microRNA machinery). Ο μηχανισμός ελέγχου των microRNA ρυθμίζει μέσω των παραγομένων microRNAs την έκφραση πολλών ογκοκατασταλτικών γονιδίων και ογκογονιδίων. Κύρια συστατικά του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA είναι οι ριβονουκλεάσες Drosha, Dicer και AGO2. Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η μελέτη της κυτταρικής εντόπισης και έκφρασης των συστατικών του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA, Drosha, Dicer και AGO2, στον μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα. Συγκεκριμένα, ελέγχθηκε η κυτταρική εντόπιση των Drosha, Dicer και AGO2 στις κυτταρικές σειρές καρκίνου του πνεύμονα A549, H23, H358, H661, HCC827 με τη μέθοδο του ανοσοφθορισμού. Στις ίδιες κυτταρικές σειρές, μελετήθηκαν τα κυτταρικά επίπεδα των πρωτεϊνών Drosha, Dicer και AGO2 με την μέθοδο της SDS-PAGE και του ανοσοαποτυπώματος. H έκφραση των πρωτεϊνών αυτών μελετήθηκε σε ιστολογικές τομές παραφίνης μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα NSCLC με την μέθοδο της ανοσοϊστοχημείας. Επιπλέον συσχετίσαμε τα επίπεδα της ανοσοϊστοχημικής χρώσης αυτών των ριβονουκλεασών με κλινικοπαθολογοανατομικές παραμέτρους. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Drosha in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα νεοπλασματικά κύτταρα NSCLC, σε σχέση με τα φυσιολογικά. Επίσης, τα κυτταρικά επίπεδα της Drosha ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό. Όμως, στατιστικά σημαντική διαφορά δεν προέκυψε από την σύγκριση καρκινικών ιστών μεταξύ τους κατά ιστολογικό τύπο, στάδιο νόσου και βαθμό κακοήθειας. Τα ευρήματα αυτά υποδηλώνουν συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Drosha στην πνευμονική κακοήθη εξαλλαγή και στην παθογένεια του NSCLC αλλά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Η παρούσα εργασία είναι η πρώτη που μελετά την κυτταρική εντόπιση της Dicer in vitro και σε ιστούς από ανθρώπινο καρκίνο του πνεύμονα. Τα πειράματα ανοσοϊστοχημείας, ανέδειξαν ότι τα επίπεδα ανοσοέκφρασης της Dicer ήταν στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,040). Μάλιστα, παρατηρήθηκε στατιστικά σημαντική διαφορά στην ανοσοέκφραση της Dicer στην σύγκριση των τριών σταδίων μεταξύ τους (p=0,049) και αυτό το εύρημα παρουσιάζεται για πρώτη φορά στη βιβλιογραφία από την παρούσα μελέτη. Όμως, τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Τα ευρήματα μας αυτά εισηγούνται τη συμμετοχή της ριβονουκλεάσης Dicer στην πνευμονική καρκινογένεση και στην εξέλιξη της νόσου. Τέλος, τα κυτταρικά επίπεδα της ενδονουκλεάσης AGO2 είναι στατιστικά χαμηλότερα στα πνευμονικά νεοπλασματικά κύτταρα σε σχέση με τα φυσιολογικά. Η πρωτεϊνική έκφραση των κυτταρικών σειρών NSCLC παρουσίασε σχεδόν ομοιόμορφη κατανομή. Μάλιστα, και για την πρωτεΐνη AGO2 τα επίπεδα ανοσοέκφρασης είναι στατιστικά χαμηλότερα στα NSCLC σταδίου Ι σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (p=0,000). Όμως, παρατηρήθηκε ότι τα κυτταρικά επίπεδα αυτής της πρωτεΐνης δεν σχετίζονται με τον ιστολογικό τύπο, το στάδιο της νόσου αλλά και το βαθμό της κακοήθειας. Το γεγονός αυτό ενισχύει την άποψη ότι η AGO2 συμμετέχει στην παθοβιολογία του NSCLC αλλά πιθανά όχι στην εξέλιξη της νόσου. Εάν αποδειχθεί σημαντική η συμμετοχή του μηχανισμού ρύθμισης των microRNA στην παθογένεια της πνευμονικής κακοήθειας, θα υπάρξει η δυνατότητα να χρησιμοποιηθούν για την δημιουργία υποομάδων («μοριακά πορτραίτα») του καρκίνου του πνεύμονα, οι οποίες να έχουν προγνωστική αλλά και θεραπευτική αξία (στοχευμένες θεραπείες). / Lung cancer is the leading cause of cancer related death worldwide. Decades of research have contributed to our understanding that lung cancer is a multistep process involving genetic and epigenetic alterations. Oncogene activation occurs in all lung cancers, resulting in persistent upregulation of mitogenic signals. In lung cancer commonly activated oncogenes are EGFR, ERbB2, MYC, KRAS, MET, CCND1, CDK4, EML4-ALK fusion, and BCL2. Loss of tumor suppressor gene (TSG) function is also important in lung carcinogenesis and usually results from silencing of both alleles. Commonly unactivated TSGs in lung cancer are TP53, RB1, STK11, CDKN2A, FHIT and PTEN. Epigenetic alterations include DNA methylation, histone modification and microRNA regulation of gene expression. MicroRNAs are small non-protein encoding RNAs, responsible for the negative post transcriptional regulation of gene expression. Studies have shown the role of microRNAs in normal pulmonary development and homeostasis but also in the pathogenesis of multiple lung diseases including lung cancer. The biogenesis of mature and functional microRNAs requires the orchestrated action of a group of proteins, collectively refered to as miRNA machinery. The miRNA machinery regulates the expression of many TSGs and oncogenes in a miRNA guided fashion. Drosha, Dicer and AGO2 are main components of the miRNA machinery. Our study adressed the cellular localization and protein levels of Drosha, Dicer and AGO2, components of the miRNA machinery, in NSCLC cell lines, and in NSCLC FFPE tissue sections. We employed immunofluorescence and Western blot analysis in five NSCLC cell lines and immunohistochemistry on FFPE NSCLC tissue sections. Staining intensity of the FFPE tissues was correlated with clinicopathological parameters. Altered Drosha cellular distribution was evident in neoplasia. The staining intensity of Drosha (p=0,03) was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues. When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, Drosha’s staining intensity (p=0,002) was significantly lower. Drosha, protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Altered Dicer nuclear distribution was evident in lung neoplasia. The staining intensity of Dicer was significantly lower in neoplastic tissues stage I compared to normal tissues (p=0,04). Dicer’s protein levels in FFPE tissues were significantly associated with tumor stage (p=0,049). AGO2 excibited physiological cytoplasmic distribution in lung neoplasia. The staining intensity of AGO2 was significantly lower in neoplastic tissues compared to normal tissues (p=0,000). When we compared neoplastic tissue stage I with normal tissues, AGO2 staining intensity (p=0,000) was significantly lower. AGO2 protein levels were not significantly associated with age, tumor histology, grade or stage. Our findings provide evidence that the miRNA machinery components Drosha, Dicer and AGO2 are involved in lung carcinogenesis but only Dicer is implicated in cancer progression. The expression levels of the miRNA processing components might contribute to improved cancerous molecular portraits for achieving personalized medicine, the selection of patient-tailored treatment regimens.

A dissertation submitted to the Faculty of Science, University of Witwatersrand, Johannesburg, in fulfilment of the requirements for the degree of Master of Science. March 2015 / Lung cancer is currently the most deadly form of cancer due to the fact that metastasis occurs in the lymph nodes making it difficult to remove by surgical means. Chemotherapy has been the most successful method of treatment, although it has been harmful to human health as a consequence of non-specific cytotoxicity. There has been, therefore, a growing interest in cancer research to develop alternative cancer treatments, which are less toxic. Currently plant-derived drugs are perceived to be more effective as they display both cytotoxic activity and are less harmful to overall human health. Thus the aim of the study was to determine the cytotoxic effects of the plant Lobostemon fruticosus on A549 cells. The IC50 of the methanol and butanol extracts of L. fruticosus were obtained at 40 μg/ml and 50 μg/ml, respectively. DNA fragmentation was observed after 48 hour exposure to treatments, indicating that the plant extracts induced apoptosis. Cell cycle analysis indicated that the plant extracts inhibited cell cycle progression at the sub-G0 phase, which indicated that the cells had undergone apoptosis. RT-PCR showed that the expression of p53 was down-regulated; however, p21 and Bax were up-regulated in all treatments. LC-MS identified that the compounds from the plant extracts are known apoptotic inducers. The results lead to the conclusion that the extracts of L. fruticosus, induce cell death in A549 cells. The plant extracts induced a p53-independent apoptotic mechanism, which was mediated by Bax and p21. Key words: Lobostemon fruticosus, camptothecin, taxol, Non-small cell lung cancer (NSCLC)

Les gènes de la famille ING : « INhibitor of Growth » (ING1-5) jouent un rôle crucial dans l'inhibition de la prolifération cellulaire, en régulant notamment le cycle cellulaire, l'apoptose et la sénescence. De plus, plusieurs études (portant majoritairement sur ING1) montrent que ces gènes sont fréquemment perdus dans de nombreux cancers. Ils pourraient donc être impliqués dans l'émergence et le développement de tumeurs. Ainsi, l'objectif de mon projet de thèse était d'étudier le gène ING2, afin d'évaluer son intérêt en cancérogénèse. Nous avons tout d'abord montré que l'expression d'ING2 (ARN et protéique) est perdue dans plus de la moitié des cancers bronchiques non à petites cellules, confortant ainsi un rôle d'ING2 comme gène suppresseur de tumeurs. Par ailleurs, nous avons montré que l'inhibition de l'expression d'ING2 conduit à des défauts de réplication et à une forte augmentation de l'instabilité génomique, mettant ainsi en évidence pour la première fois qu'ING2 est un gène suppresseur de tumeurs de type « caretaker ». Ceci permet aussi pour la première fois d'expliquer comment l'inactivation des ING, observée dans les tumeurs, pourrait contribuer à la cancérogénèse. Enfin, nous avons mis en évidence le premier mécanisme de régulation post-traductionnelle d'ING2. En effet, ING2 peut être sumoylée, et cette sumoylation est nécessaire pour son association avec le complexe de régulation Sin3A/HDAC afin de cibler ce dernier au niveau des promoteurs de gènes pour réguler leur expression. Ces travaux ont donc contribué à démontrer l'intérêt d'ING2 en cancérogénèse et à mieux comprendre ses fonctions suppressives de tumeurs. De plus, ils ont permis d'ouvrir plusieurs voies d'investigation sur les fonctions et les mécanismes de régulation des protéines ING.

京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(医学) / 甲第21447号 / 医博第4414号 / 新制||医||1032(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科医学専攻 / (主査)教授 武藤 学, 教授 平井 豊博, 教授 岩田 想 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Medical Science / Kyoto University / DFAM

[ES] El cáncer de pulmón no microcítico (CPNM) representa un 80% de los casos de cáncer de pulmón, siendo uno de los tipos de cáncer más frecuentes y mortales. El tratamiento con inmunoterapia ha mejorado significativamente el pronóstico de los pacientes en las últimas décadas. No obstante, no todos los pacientes responden al tratamiento, por lo que se necesitan nuevos biomarcadores para predecir qué pacientes se podrían beneficiar de la inmunoterapia. El principal objetivo de esta tesis es obtener nuevos biomarcadores no invasivos para pacientes de CPNM avanzado tratados con inmunoterapia. Se incluyeron 52 pacientes de CPNM en estadios avanzados tratados con anti-PD1 o anti-PD1 en combinación con quimioterapia (anti-PD1+CT) en primera línea. Se analizaron biomarcadores no invasivos en muestras de sangre periférica, obtenidas antes del tratamiento y en la primera evaluación de respuesta. Los biomarcadores analizados en este estudio fueron: i) parámetros hematológicos e inmunológicos, ii) expresión de genes inmunoreguladores en células mononucleares de sangre periférica (PBMCs), iii) repertorio de TCR-ß y iv) genotipo de HLA. También se analizaron 13 controles sanos, y se observó que los pacientes con CPNM presentaron menores niveles de expresión de genes relacionados con las células T. Además, los pacientes con CPNM tenían menor número de clones de TCR-ß. Se analizó el valor predictivo y pronóstico de los potenciales biomarcadores independientemente en pacientes tratados con anti-PD1 o anti-PD+CT. Se encontraron biomarcadores con valor pronóstico, bien en las muestras basales o en las muestras tomadas en la primera evaluación de respuesta. Al utilizar muestras no invasivas, también se pudo estudiar la dinámica de los biomarcadores a lo largo del tratamiento, observando que algunos cambios ocurrían de manera diferencial en pacientes respondedores o dependiendo del tratamiento. La integración de los datos de las variables analizadas ha resultado en una propuesta de un modelo multivariante capaz de predecir qué pacientes tendrán mejor pronóstico, en el subgrupo de pacientes tratados con anti-PD1. Además, se crearon dos inmunogramas no invasivos incluyendo los ratios de los biomarcadores entre muestras tomadas antes y durante el tratamiento. Estos modelos se realizaron específicamente para cada tipo de tratamiento, y podrían ser útiles para monitorizar la respuesta durante el tratamiento. Este estudio resalta el papel de la biopsia líquida como una herramienta no invasiva para analizar biomarcadores de forma integral que permiten caracterizar y monitorizar el estatus inmune en pacientes con CPNM tratados con inmunoterapia o quimioinmunoterapia. / [CA] El càncer de pulmó no microcític (CPNM) representa un 80% dels casos de càncer de pulmó, i és un dels tipus de càncer més freqüents i mortals. El tractament amb immunoteràpia ha millorat significativament el pronòstic dels pacients en les últimes dècades. Malgrat això, no tots el pacients responen, per la qual cosa es necessiten nous biomarcadors per predir què pacients es beneficiaran del tractament amb immunoteràpia. El principal objectiu d'aquesta tesi és obtindre nous biomarcadors no invasius per a pacients de CPNM avançat tractats amb immunoteràpia. Es van incloure 52 pacients de CPNM en estadis avançats tractats amb anti-PD1 o anti-PD1 en combinació amb quimioteràpia (anti-PD1+CT) en primera línia. Es van analitzar biomarcadors no invasius a partir de mostres de sang perifèrica, que es van obtindre abans del tractament i en la primera avaluació de resposta. Els potencials biomarcadors analitzats en aquest estudi van ser: i) paràmetres hematològics i immunològics, ii) expressió de gens immunoreguladors en cèl·lules mononuclears de sang perifèrica (PBMCs), iii) repertori de TCR-ß i iv) genotip d'HLA. També es van analitzar 13 controls sans, i es va observar que els pacients amb CPNM presentaven menors nivells d'expressió de gens relacionats amb les cèl·lules T. A més, els pacients amb CPNM tenien menor riquesa de repertori de TCR-ß. S'han analitzat el valor predictiu i pronòstic dels potencials biomarcadors independentment en pacients tractats amb anti-PD1 o anti-PD1+CT. S'han trobat biomarcadors amb valor pronòstic, bé en les mostres basals o en les mostres preses en la primera avaluació de resposta. Com s'han utilitzat mostres no invasives, també s'ha pogut analitzar la dinàmica dels biomarcadores al llarg del tractament, i s'han observat canvis específics de pacients responedors o del tipus de tractament. La integració de les variables analitzades ha resultat en una proposta d'un model multivariant capaç de predir quins pacients amb CPNM tindran millor pronòstic, en el subgrup de pacients tractats amb anti-PD1. També s'han fet dos immunograms no invasius incloent els ràtios dels biomarcadors entre mostres preses abans i durant el tractament. Aquests models son específics per a cada tipus de tractament, i podrien ser útils per a monitorar la resposta durant el tractament. Aquest estudi ressalta el paper de la biòpsia líquida com una eina no invasiva per a analitzar biomarcadors de forma integral que permeten caracteritzar i monitorar l'estatus immune en pacients amb CPNM tractats amb immunoteràpia o quimioimmunoteràpia. / [EN] Non-Small Cell Lung Cancer (NSCLC) represents 80% of lung cancer cases, being one of the most frequent and death causing cancers. Recently developed treatments with immunotherapy have improved patient prognosis. However, a significant number of patients do not respond to treatment, thus there is an urgent need for biomarkers to predict which patients will benefit from immunotherapy. The main objective of this thesis was to obtain novel non-invasive biomarkers for advanced-stage NSCLC patients treated with immunotherapy. This study included 52 advanced-stage NSCLC patients treated with Anti-PD1 or Anti-PD1 in combination with chemotherapy (Anti-PD1+CT) in the first line setting. Non-invasive biomarkers were analysed using peripheral blood samples, which were obtained before first cycle and at first response assessment. The potential biomarkers analysed in this study were: i) haematological and immunological parameters, ii) immune-related gene expression analysed on Peripheral Blood Mononuclear Cells (PBMCs), iii) TCR-ß repertoire, and iv) HLA genotype. 13 healthy subjects were also included in this study. NSCLC patients presented lower T cell related gene expression levels than controls. Furthermore, cancer patients had a lower number of unique TCR-ß clones. We have assessed the predictive and prognostic value of the analysed variables independently on patients treated with anti-PD1 or anti-PD1+CT. We found prognostic biomarkers that could be useful to identify patients who benefit from treatment. Since we used non-invasive samples, we also observed differences in immune-related biomarkers at first response assessment in patients responding to treatment. In addition, biomarker dynamics were useful to identify changes occurring throughout treatment. The integration of data from the analysed variables has resulted in a proposal of a multivariate model capable of predicting patients with improved outcomes to treatment with anti PD1 therapy. Moreover, we have developed two non-invasive inmunograms including the ratios of on- and pre-treatment samples, which could be useful to monitor patients throughout treatment. Altogether, this study highlights the role of non-invasive biomarkers to characterize and monitor immune status in NSCLC patients treated with immunotherapy or chemoimmunotherapy. / This Thesis was supported by the following grants: Fundación Científica Asociación Española Contra el Cáncer. PRDVA18015MORE; Centro de Investigación Biomédica en Red Cáncer. Project B16/12/00350 e Instituto de Salud Carlos III: PI18/00266 / Moreno Manuel, A. (2024). Non-Invasive Immunogram. A Multidimensional Approach to Characterize and Monitor Immune Status in Non-Small Cell Lung Cancer [Tesis doctoral]. Universitat Politècnica de València. https://doi.org/10.4995/Thesis/10251/204490

Είναι ευρέως αποδεκτό και καλά τεκμηριωμένο ότι ο υποδοχέας του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (epidermal growth factor receptor, EGFR) ελέγχει σημαντικές λειτουργίες των καρκινικών κυττάρων, όπως τον πολλαπλασιασμό και την απόπτωση, αλλά και διαδικασίες όπου συμμετέχουν περισσότεροι του ενός τύποι κυττάρων, όπως τη διήθηση και την αγγειογένεση. Μεταξύ των τύπων καρκίνου, στην ανάπτυξη των οποίων συμμετέχει ο EGFR, είναι και ο μη μικροκυτταρικός καρκίνος του πνεύμονα (ΜΜΚΠ). Πολύ πρόσφατα δεδομένα δείχνουν ότι ένα άλλο μόριο που εμπλέκεται στην ανάπτυξη του καρκίνου του πνεύμονα είναι το Notch. Ο ρόλος του είναι περίπλοκος και διττός: Έχει προταθεί ότι το Notch επάγει την ανάπτυξη του ΜΜΚΠ και αναστέλλει την ανάπτυξη του μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα (ΜΚΠ). Επιπλέον, έχει βρεθεί ότι το μονοπάτι μεταγωγής σήματος του Notch επηρεάζει, αλλά και επηρεάζεται από άλλα μόρια. Στην παρούσα μεταπτυχιακή εργασία διερευνήθηκε ο ρόλος του EGFR και του Notch στην ανάπτυξη κυττάρων ΜΜΚΠ χρησιμοποιώντας τον προσδέτη του EGFR, EGF και τον αναστολέα της γ-σεκρετάσης DAPT. Για τη διεξαγωγή των πειραμάτων χρησιμοποιήθηκαν οι ανθρώπινες καρκινικές κυτταρικές σειρές ΜΜΚΠ Η23, Α549, Η661 και ΗCC827. Οι κυτταρικές σειρές Η23, Α549 και Η661 εκφράζουν τον αγρίου τύπου (wild type, wt) EGFR και η κυτταρική σειρά HCC827 εκφράζει EGFR που φέρει τη μετάλλαξη (mutation) (DE746- A750). Αρχικά με ανάλυση κατά western μελετήθηκε το προφίλ των κυττάρων ως προς τα επίπεδα έκφρασης του ενδοκυττάριου τμήματος του Notch (Notch Intracellular Domain, NICD). Βρέθηκε ότι τα κύτταρα Η23 εκφράζουν τα υψηλότερα επίπεδα Notch ICD, τα κύτταρα Η661 και HCC827 μέτρια επίπεδα και τα κύτταρα Α549 τα χαμηλότερα. Στη συνέχεια με τη μέθοδο του ΜΤΤ έγινε έλεγχος του DAPT στον πολλαπλασιασμό των κυττάρων και βρέθηκε ότι τα κύτταρα Η661 είχαν τη μεγαλύτερη αναστολή, παρόμοια συμπεριφορά έδειξαν και τα Α549. Τα κύτταρα Η23 εμφάνισαν μικρότερη ανταπόκριση σε σχέση με τα Η661 ενώ τα κύτταρα HCC827 εμφανίστηκαν ανθεκτικά στο DAPT. Η ανασταλτική δράση του DAPT στα κύτταρα Η661 συνοδεύτηκε με επαγωγή της απόπτωσης η οποία προσδιορίστηκε με τη μέθοδο αννεξίνης V καθώς και με επαγωγή της αυτοφαγίας η οποία ανιχνεύτηκε κάνοντας ανάλυση κατά western για τα πρωτεϊνικά επίπεδα της beclin-1. Περαιτέρω τα κύτταρα ενεργοποιήθηκαν με EGF και εν συνεχεία προστέθηκε DAPT. Παρατηρήθηκε ότι στα κύτταρα Η23 η προσθήκη του EGF δεν επέτρεψε να δράσει ανασταλτικά το DAPT ενώ στα Η661 εν μέρει ο EGF αντέστρεψε την ανασταλτική δράση του DAPT. Επιλέγοντας τις κυτταρικές σειρές Η23 και Η661, μελετήθηκε η δράση του DAPT και του EGF στα επίπεδα του Notch ICD. Παρατηρήθηκε ότι στα κύτταρα Η23, το DAPT μείωσε με χρονοεξαρτώμενο τρόπο τα πρωτεϊνικά επίπεδα του Notch ICD μέχρι και 6 ώρες μετά την προσθήκη του στα κύτταρα ενώ 24 ώρες μετά το φαινόμενο αντιστράφηκε. Η προσθήκη του EGF δεν επηρέασε τα επίπεδα του Notch ICD σε καμία από τις χρονικές στιγμές που μελετήθηκαν. Στα Η661 κύτταρα το DAPT προκάλεσε χρονοεξαρτώμενη μείωση των επιπέδων Notch ICD η οποία διήρκησε μέχρι και 24 ώρες μετά τη προσθήκη του DAPT. Ο EGF όπως και προηγουμένως δεν επηρέασε τα επίπεδα του Notch ICD. Παρατηρώντας ότι στα Η661 το DAPT ασκεί δράση με μεγαλύτερη διάρκεια σε σχέση με τα κύτταρα Η23, τα κύτταρα Η661 ενεργοποιήθηκαν με EGF και στη συνέχεια προστέθηκε το DAPT προκειμένου να δούμε τη δράση του συνδυασμού στα επίπεδα του Notch ICD. Βρέθηκε ότι ο EGF αντέστρεψε την μείωση των Notch ICD επιπέδων που προκαλεί μόνο του το DAPT. Τα αποτελέσματα αναδεικνύουν ότι τα μονοπάτια του EGFR και του Notch, συνηγορούν προς την ίδια κατεύθυνση για τη μείωση του όγκου και αυτό υποδηλώνει έναν ελκυστικό δρόμο συνδυαστικών προσεγγίσεων για τη θεραπεία του ΜΜΚΠ, που μπορεί να ενισχύσει τη δράση των ανασταλτικών παραγόντων του EGFR σε όγκους. Συμπερασματικά, θα μπορούσαμε να υποθέσουμε ότι στο ΜΜΚΠ: α) τα δύο μονοπάτια EGFR και Notch συνεπικουρούν για την ανάπτυξη του όγκου, β) η αναστολή του Notch είναι πιο αποτελεσματική σε κύτταρα με ενδιάμεσα επίπεδα ενεργού Notch 1, προκαλώντας τόσο απόπτωση όσο και αυτοφαγία, και γ) η μετάλλαξη του EGFR προσφέρει αντίσταση στη δράση αναστολέα της γ-σεκρετάσης. / It is widely accepted and well established that the epidermal growth factor receptor (EGFR) controls important processes of tumor cells, such as proliferation and apoptosis, but also processes involving more than one type of cells such as invasion and angiogenesis. It has been found that the EGFR has an important role in the development of several types of cancer including non-small cell lung cancer (NSCLC). Very recent data indicate that another molecule, which is involved in the development of lung cancer, is Notch. Its role is complicated and is under investigation. It is suspected that Notch has a growth promoting function in NSCLC, whereas exerts an inhibitory effect in small cell lung cancer (SCLC). Furthermore it has been found that the signaling pathway of Notch can affect/ can be affected by other molecules. This thesis investigated the role of EGFR and Notch in cell growth of NSCLC cells using the ligand of EGFR, EGF and gamma-secretase inhibitor, DAPT. To conduct the experiments the human NSCLC cell lines H23, A549, H661 and HCC827 were used. The cell lines H23, A549 and H661 express the wild type (wt) EGFR and the cell line HCC827 expresses EGFR bearing the mutation (mt) DE746-A750. Initially, we studied the profile of NSCLC cells regarding the protein levels of Notch intracellular domain (Notch ICD) using western blot analysis. It was found that H23 cells express the higher levels Notch ICD, H661 and HCC827 cells express intermediate levels and A549 cells express the lowest levels of Notch ICD. The next step was the evaluation of DAPT effect in cell proliferation using the MTT assay. We found that DAPT caused the greatest inhibition to H661 and A549 cells. DAPT was less effective to H23 cells while had no effect to HCC827 cells. The inhibitory effect of DAPT in H661 cells was in line with the induction of apoptosis and autophagy, as was detected using annexin V assay and western blot analysis for beclin-1, respectively. Furthermore, cells were stimulated with EGF and subsequently DAPT was added. We found that the stimulatory effect of EGF was not reversed by DAPT in H23 cells. However a partial reverse of EGF stimulation was observed in H661 cells. The next step was to study the effect of DAPT and EGF at Notch ICD protein levels, in H23 and H661 cells. We found that DAPT reduced the protein levels of Notch ICD in H23 cells, with a time-dependent manner, up to 6 hours after DAPT addition and this effect reversed 24 hour later. The addition of EGF did not affect the levels of Notch ICD at any time point tested. In H661 cells, DAPT caused a time-dependent reduction of Notch ICD protein levels up to 24 hours after DAPT addition to cells. EGF as previously, did not affect the levels of Notch ICD in these cells. Since DAPT was more effective to H661 cells, these cells stimulated with EGF and then DAPT was added in order to study the effect of the combination at the levels of Notch ICD. We found that EGF reversed the decrease of Notch ICD protein levels caused by DAPT alone. These results indicate that the pathways of EGFR and Notch might act with a synergistic fashion and this could be an attractive approach for the treatment of NSCLC. Summarizing our results, we might assume that in NSCLC: a) both pathways of EGFR and Notch exert a significant role in tumor growth, b) the inhibition of Notch is more effective in cells with intermediate levels of activated Notch 1, causing both apoptosis and autophagy, and c) the EGFR mutation confers resistance to the effect of γ- secretase inhibitor.

O câncer de pulmão é um dos mais incidentes e letais, e, assim, a busca de novos fármacos é necessária. Atualmente o desenvolvimento de fármacos conta com abordagens computacionais que otimizam este processo. Dado que a fosfatidiletanolamina desempenha importantes papeis fisiológicos e uma das enzimas envolvidas na sua síntese, a CTP:fosfoetanolamina-citidilil-transferase (Pcyt2) é frequentemente superexpressa em células de câncer de pulmão, no presente trabalho, foram avaliados o potencial terapêutico de CHY-1, um análogo da miltefosina desenvolvido como inibidor da enzima Pcyt2, e os mecanismos inerentes à sua atividade antitumoral. O CHY-1 apresentou citotoxicidade superior ao seu protótipo e a outro inibidor da enzima Pcyt2, a meclizina. Além disso, as células malignas foram mais sensíveis ao CHY-1 do que as células não-tumorigênicas. Em conclusão, o presente trabalho evidencia o potencial do CHY-1 como um inibidor da enzima Pcyt2 e candidato a fármaco com atividade preferencial para câncer de pulmão. / Lung cancer is one of the most incident and lethal cancers, thus, the pursuit for new drugs is necessary. Nowadays, new drugs development has computational tools that improves this process. Once that phosphatidylethanolamine plays several important physiological roles and one of the enzymes of its production pathway, CTP:phosphoethanolamine cytidylyltransferase (Pcyt2), is usually overexpressed in lung cancer cells, therefore, this study aimed was to evaluate the antitumor effects of CHY-1, a miltefosine analogue developed as an inhibitor of Pcyt2 enzyme, and to investigate the mechanisms related to its antitumor action. CHY-1 was more cytotoxicity than its prototype, miltefosine, and was more cytotoxic than another inhibitor Pcyt2 enzyme, meclizine. Morevover, malignant cells were more sensitive to CHY-1 effects than non-tumorigenic cells. In conclusion, this work presents CHY-1 as an inhibitor of Pcyt2 enzyme and new candidate a drug with preferential activity on NSCLC cells.

Excision Repair Cross-Complementation group 1 (ERCC1) est une enzyme de réparation de l’ADN fréquemment déficiente dans le cancer bronchique non-à-petites cellules. Bien qu’une expression faible d’ERCC1 soit prédictive de réponse aux sels de platine, l’efficacité des chimiothérapies à base de platine est limitée par leur toxicité et l’apparition de résistance, justifiant la nécessité de stratégies thérapeutiques alternatives. Par ailleurs, l’absence de test compagnon diagnostic permettant d’évaluer la fonctionnalité d’ERCC1 dans la pratique clinique empêche actuellement toute thérapie personnalisée basée sur le statut ERCC1.Afin d’identifier de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les tumeurs ERCC1-déficientes en exploitant le concept de létalité synthétique, des screens à haut-débit , utilisant des composés pharmaceutiques ou par ARN interférence, ont été réalisés dans un modèle isogénique de CBNPC déficient en ERCC1. Cette approche a permis d’identifier plusieurs inhibiteurs de poly(ADP-ribose) polymerase 1 et 2 (PARP1/2), tels l’opalarib (AZD2281), le niraparib (MK-24827) et BMN 673 comme sélectifs pour les cellules ERCC1-déficientes. Les mécanismes sous-tendant cette sensibilité sélective ont été étudiés, et les résultats suivants ont été mis en évidence : (i) les cellules ERCC1-déficientes présentent un blocage prolongé en phase G2/M après exposition à l’olaparib ; (ii) l’isoforme 202 d’ERCC1, dont le rôle a été récemment mis en évidence dans la résistance aux sels de platine, module également la sensibilité aux inhibiteurs de PARP ; (iii) la déficience en ERCC1 est épistatique avec les défauts de recombinaison homologue (RH), malgré une capacité normale des cellules ERCC1-déficientes à former des foyers RAD51 ; ceci suggère qu’ERCC1 pourrait intervenir dans la réparation d’une lésion de l’ADN induite par l’inhibiteur de PARP1/2 en amont de l’invasion du brin d’ADN lors de la RH ; (iv) l’inhibition de l’expression de PARP1 par ARN interférence permet de restaurer la résistance aux inhibiteurs de PARP1/2, dans les cellules ERCC1-déficientes uniquement. Ces résultats suggèrent que les inhibiteurs de PARP1/2 pourraient représenter une nouvelle stratégie thérapeutique chez les patients dont la tumeur est déficiente en ERCC1 et un essai clinique va être mis en place pour évaluer cette hypothèse.Afin d’explorer la présence de biomarqueurs de la fonctionnalité d’ERCC1, quatre approches ont été entreprises en parallèle dans le modèle isogénique de CBNPC déficient en ERCC1: (i) irradiation aux UV, afin d’évaluer la voie NER (Nucleotide Excision Repair); (ii) séquençage d’exome, dans le but de rechercher une signature génomique (ADN) ; (iii) analyse du transcriptome cellulaire, pour identifier des modifications d’expression d’ARN ; et (iv) SILAC (Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture) afin de comparer le protéome des cellules ERCC1-déficientes et ERCC1-proficientes. Ces approches ont permis d’identifier une potentielle signature génomique, ainsi que de biomarqueurs d’activité – guanine deaminase (GDA) et nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). De plus amples validations et investigations mécanistiques de ces observations préliminaires sont actuellement requises. / Excision Repair Cross-Complementation group 1 (ERCC1) is a DNA repair enzyme that is frequently deficient in non-small cell lung cancer (NSCLC). Although low ERCC1 expression correlates with platinum sensitivity, the clinical effectiveness of platinum therapy is limited - mainly by toxicities and occurrence of resistance - highlighting the need for alternative treatment strategies. In addition, the lack of a reliable assay evaluating ERCC1 functionality in the clinical setting currently precludes personalising therapy based on ERCC1 status. To discover new synthetic lethality-based therapeutic strategies for ERCC1-defective tumours, high-throughput drug and siRNA screens in an isogenic NSCLC model of ERCC1 deficiency were performed. This approach identified multiple clinical poly(ADP-ribose) polymerase 1 and 2 (PARP1/2) inhibitors such as olaparib (AZD-2281), niraparib (MK-4827) and BMN 673 as being selective for ERCC1 deficiency. The mechanism underlying ERCC1-selective effects was dissected by studying molecular biomarkers of tumour cell response, and revealed that: (i) ERCC1-deficient cells displayed a significant delay in double-strand break repair associated with a profound and prolonged G2/M arrest following PARP1/2 inhibitor treatment; (ii) ERCC1 isoform 202, which has recently been shown to mediate platinum sensitivity, also modulated PARP1/2 sensitivity; (iii) ERCC1-deficiency was epistatic with homologous recombination deficiency, although ERCC1-deficient cells did not display a defect in RAD51 foci formation. This suggests that ERCC1 might be required to process PARP1/2 inhibitor induced DNA lesions prior to DNA strand invasion; and (iv) PARP1 silencing restored PARP1/2 inhibitor resistance in ERCC1-deficient cells but had no effect in ERCC1-proficient cells, supporting the hypothesis that PARP1 might be required for the ERCC1 selectivity of PARP1/2 inhibitors. This study indicated that PARP1/2 inhibitors as a monotherapy could represent a novel therapeutic strategy for NSCLC patients with ERCC1-deficient tumours, and a clinical protocol is being written to evaluate this hypothesis.To investigate whether a surrogate biomarker of ERCC1 functionality could be developed, four parallel approaches were undertaken in the ERCC1-isogenic NSCLC model: (i) UV irradiation, to evaluate the Nucleotide Excision Repair (NER) pathway; (ii) whole exome sequencing, to look for an ERCC1-associated genomic scar at the DNA level; (iii) transcriptomic analysis, to investigate changes at the RNA expression level; and (iv) SILAC (Stable Isotope Labeling by Amino acids in Cell culture) analysis, to compare proteomic profiles between ERCC1-proficient and ERCC1-deficient cells. These approaches allowed the identification of putative genomic signature and potential metabolic surrogate biomarkers - guanine deaminase (GDA) and nicotinamide phosphoribosyltransferase (NAMPT). Further validation and mechanistic investigations of these latter preliminary observations are warranted.

No description available.

Abstract Cancer treatments have remarkably improved over the past years since targeted therapies and immunotherapy have been introduced to the field of oncology. The benefit of these new therapies is often limited, however, by de novo or acquired therapy resistances, which should be noticed when making clinical decisions. In this current work, we studied the prognostic and predictive values of several immunological markers in metastatic HER2-positive breast cancer treated with trastuzumab, because trastuzumab is still given to patients according to the HER2 status only, without certainty of tumor response. We also determined the role of HER2 and HER3 for cancer stem cells (CSC) in ALK translocated non-small cell lung cancer (NSCLC) cell lines since the CSCs are causing therapy resistance and cancer recurrence. The results demonstrated that a high number of cytotoxic T cells, together with a high number of M1-like macrophages in the center of the tumor (CT), are promising and independent prognostic factors in HER2-positive breast cancer. These markers together also can predict the progression of the disease and the length of trastuzumab discontinuation in tumor response. Expression of HER2 and HER3 increased the stem-like properties of ALK translocated NSCLC cells, which were decreased when the expressions were downregulated. HER2-HER3-dependent CSCs also mediated the ALK therapy resistance. In conclusion, this study suggests that patients with a favorable immunological tumor profile (high number of cytotoxic T cells and M1-like macrophages in the CT) could be treated in a less-intensive manner, that trastuzumab discontinuation could be feasible for these patients, and that targeting of HER2 and HER3 receptors can lead to more effective killing of cancer stem-like cells and should be further studied. / Tiivistelmä Syöpähoidot ovat kehittyneet huomattavasti, kun kohdennetut hoidot ja immunologiset hoidot ovat tulleet perinteisten hoitojen rinnalle. Usein näiden hoitojen hyötyä kuitenkin rajoittaa jo olemassa oleva lääkeresistenssi tai sen kehittyminen, mikä tulisi ottaa huomioon hoitoja suunniteltaessa. Tässä työssä tutkittiin immunologisia merkkiaineita, joilla voitaisiin ennustaa trastutsumabi-hoidon vastetta sekä potilaiden ennustetta levinneessä HER2-positiivisessa rintasyövässä. Tällä hetkellä trastutsumabi-hoitopäätös tehdään pelkän HER2-geenimonistuman mukaan ilman varmuutta siitä, hyötyykö potilas oikeasti hoidosta. Lisäksi tutkimme HER2- ja HER3-reseptorien merkitystä syövän kantasoluille ALK-translokoituneessa ei-pienisoluisessa keuhkosyövässä (NSCLC), sillä syövän kantasolut ovat yksi merkittävimmistä tekijöistä lääkeresistenssin kehittymisessä ja syövän uusiutumisessa. Työssä havaittiin, että kasvaimen keskellä oleva suuri määrä sytotoksisia T-soluja sekä M1-tyypin makrofageja on yhteydessä potilaiden parempaan ennusteeseen ja että kyseiset merkkiaineet ovat toisistaan riippumattomia. Merkkiaineet pystyivät ennustamaan myös taudin etenemistä sekä trastutsumabi-hoitokeskeytyksen pituutta. HER2- ja HER3-proteiinien tuotto lisäsi ALK-translokoituneiden NSCLC-solujen kantasolumaisia ominaisuuksia, jotka puolestaan vähenivät, kun proteiinien tuotto estettiin. Lisäksi HER2-HER3 -riippuvaiset syövän kantasolut säätelivät lääkeresistenssiä kyseisessä taudissa. Työn tulokset viittaavat siihen, että potilaita, joilla on suotuisa kasvaimen immunoprofiili (suuri määrä sytotoksisia T-soluja ja M1-tyypin makrofageja kasvaimen keskellä) pystyttäisiin hoitamaan keveimmillä hoidoilla ja HER2-hoitokeskeytys voisi olla mahdollinen näillä potilailla. Lisäksi työ korostaa HER2- ja HER3-reseptorien kohdentamista syövän kantasolumaisten solujen tehokkaamman tuhoamisen saavuttamiseksi. / Huomautus/Notice Painetussa virheelliset ISBN -tunnukset: ISBN (print) 978-952-42-2343-8 pitäisi olla 978-952-62-2343-8. ISBN (PDF) 978-952-42-2344-5 pitäisi olla 978-952-62-2344-5. Printed version has incorrect ISBNs: ISBN (print) 978-952-42-2343-8 it should be 978-952-62-2343-8. ISBN (PDF) 978-952-42-2344-5 it should be 978-952-62-2344-5.