Προσδιορισμός κυκλοφορούντων oncomiRs και angiomiRs στο αίμα ασθενών με καρκίνο και διερεύνηση της διαγνωστικής, προγνωστικής και προβλεπτικής τους ικανότητας

Abstract

An important role in the process of tumorigenesis has been attributed in recent years to microRNAs. The microRNAs are small RNA molecules that negatively regulate the gene expression of the majority of proteins on post-transcriptional level. Initially, it was thought that only the 5’ side of mature RNA was functional, while the other strand was degraded. However, the latest studies suggest that the less abundant strand (miRNA* or miR-3p) is also functional. A progress in the understanding of the biology and contribution of microRNAs in cancer is steadily ongoing. They are considered promising biomarkers due to their resistance to biochemical changes and their stability on circulation. Numerous studies have identified the prognostic and predictive value of specific microRNAs in cancer. In this study we investigated the role of microRNA associated with both angiogenesis and tumorigenesis in solid tumors, breast, gastric and colorectal cancer. Under control of the expression both of the two strands of the same microRNA and the effect of the surgical resection we studied the kinetics of three microRNAs (miR-195, miR-21, miR-155) in the blood of breast cancer patients, four microRNAs (miR-155-5p, miR- 155-3p, miR-21-5p, miR-21-3p, let-7a, miR-200c) in gastric cancer patients and four microRNAs (miR-155-5p, miR-155-3p, miR-135a-5p, miR-135a-3p, let-7a, miR- 200c) in the blood of colorectal cancer patients pre-operatively and post-operatively (3d, 7th and 30th post-operative day). Furthermore, we studied the expression of a group of microRNAs that have been associated with apoptosis in blasts isolated from patients with acute myeloid leukemia and the prediction of their target genes. In breast cancer persistently elevated levels postoperatively miR-195 were detected only in the patients who developed early tumor recurrence and that the levels of miR- 155 tended to be increased three days after surgery. In gastric cancer, for the first time, it found that both strands of miR-21 and miR-155 are expressed, following different expression profiles. It is also found that high expression levels preoperatively of miR-200c provide more chances to occurrence of metastasis. However, in contrast to gastric cancer, the expression of miR-155-3p is expressed in higher levels than the miR-155-5p in colorectal cancer. For the first time we found that, the miR-155-3p may have a functional role in colorectal cancer. In the study of microRNAs involved in apoptosis in patients with acute myeloid leukemia, we found that between the predicted targets of over-expressed microRNAs are genes encoding pro-apoptotic zinc finger proteins and solute carrier membrane receptors. While, between the predicted target of downregulated miRNAs are genes involved in chromatin remodeling suggesting that altered function of epigenetic modifiers in AML may be due to dysregulation of miRNAs. Overall, these data highlight the role of microRNAs in oncogenesis and angiogenesis and their clinical potential as predictive cancer biomarkers.

Σημαντικός ρόλος στη διαδικασία της ογκογένεσης και αγγειογένεσης αποδίδεται τα τελευταία χρόνια στα microRNAs. Τα microRNA είναι μικρά μόρια RNA που ρυθμίζουν αρνητικά την έκφραση γονιδίων σε μετά-μεταγραφικό επίπεδο. Αρχικά, επικρατούσε η άποψη ότι μόνο το 5’ σκέλος των microRNAs ήταν λειτουργικό, ενώ το 3’ αποικοδομούνταν. Ωστόσο, σε τελευταίες μελέτες φαίνεται ότι ο λιγότερο άφθονος κλώνος (miRNA* ή miR-3p) είναι επίσης λειτουργικός. Όντας σταθερά στην κυκλοφορία και ανθεκτικά σε βιοχημικές αλλαγές, τα microRNAs αποτελούν ελπιδοφόρους βιοδείκτες. Πληθώρα μελετών έχουν ταυτοποιήσει την έκφραση συγκεκριμένων microRNA με προγνωστική και προβλεπτική ικανότητα. Εκτιμάται ότι τέτοιου είδους μικρά μόρια RNA μπορούν να αξιοποιηθούν για τον καλύτερο ιατρικό χειρισμό ασθενών με καρκίνο. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε το ρόλο των microRNA που σχετίζονται τόσο με την αγγειογένεση όσο και με την ογκογένεση σε συμπαγείς όγκους, τον καρκίνο του μαστού, του στομάχου και του παχέος εντέρου. Επιπλέον μελετήσαμε την πιθανή έκφραση και των δύο κλώνων του ίδιου microRNA. Στο πλαίσιο ελέγχου της επίδρασης της χειρουργικής πράξης μελετήσαμε την κινητική τριών microRNA (miR- 195, miR-21, miR-155) στο αίμα ασθενών με καρκίνο του μαστού, τεσσάρων microRNA (miR-155-5p, miR-155-3p, miR-21-5p, miR-21-3p, let-7a, miR-200c) στο αίμα ασθενών με καρκίνο του στομάχου και τεσσάρων microRNA (miR-155-5p, miR-155-3p, miR-135a-5p, miR-135a-3p, let-7a, miR-200c) στο αίμα ασθενών με καρκίνο του παχέος εντέρου προ-εγχειρητικά και μετεγχειρητικά (3η, 7η και 30η μετεγχειρητική ημέρα). Επιπλέον μελετήσαμε την έκφραση μιας ομάδας microRNAs που έχουν συσχετισθεί με την απόπτωση σε βλάστες που απομονώθηκαν από ασθενείς με οξεία μυελογενή λευχαιμία (ΟΜΛ) και την πρόβλεψη των γονιδίων – στόχων τους. Στον καρκίνο του μαστού επίμονα αυξημένα μετεγχειρητικά επίπεδα του miR-195 ανιχνεύθηκαν μόνο σε ασθενείς που ανέπτυξαν πρώιμη υποτροπή του όγκου και τα επίπεδα του miR-155 έτειναν να αυξάνονται τρεις ημέρες μετά την επέμβαση. Στον καρκίνο του στομάχου για πρώτη φορά διαπιστώθηκε ότι και οι δύο κλώνοι του miR- 21 και του miR-155 εκφράζονται σε ασθενείς με καρκίνο του στομάχου, αν και ακολουθούν διαφορετικό προφίλ έκφρασης. Επίσης βρέθηκε ότι τα υψηλά επίπεδα έκφρασης προεγχειρητικά του miR-200c παρουσίαζουν περισσότερες πιθανότητες για εμφανιση μετάστασης. Ωστόσο, σε αντίθεση με τα αποτελέσματα του καρκίνου του στομάχου, η έκφραση του miR-155 -3p φτάνει σε υψηλότερα επίπεδα σε σχέση με το miR-155-5p στον καρκίνο του εντέρου. H ως άνω διαπίστωση αποτελεί για πρώτη φορά την ένδειξη ότι το miR-155-3p πιθανόν να έχει λειτουργικό ρόλο στον καρκίνο του εντέρου. Στη μελέτη των microRNA που εμπλέκονται στην απόπτωση στην Οξεία Μυελογενή Λευχαιμία βρήκαμε ότι μεταξύ των προβλεπόμενων γονιδίων- στόχων των miRNAs που βρέθηκαν να υπερεκφράζονται είναι γονίδια που κωδικοποιούν προαποπτωτικές zinc finger πρωτεΐνες και Solute Carrier μεμβρανικούς υποδοχείς, ενώ μεταξύ των προβλεπόμενων γονιδίων-στόχων των miRNAs που βρέθηκαν να υποεκφράζονται είναι γονίδια που εμπλέκονται στην αρχιτεκτονική της χρωματίνης, υποδηλώνοντας ότι οι διαταραχές επιγενετικών τροποποιητών στην ΟΜΛ μπορεί να οφείλονται σε διαταραγμένη έκφραση miRNAs. Συνολικά, τα παραπάνω δεδομένα υπογραμμίζουν τον σημαντικό ρόλο των miRNAs στην ογκογένεση και την αγγειογένεση αλλά την κλινική τους σημασία ως δυνητικούς βιοδείκτες πρόγνωσης σε νεοπλασίες.