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Publicação
Study of the factors that regulate the expression of Jagged-2
| Nome: | Descrição: | Tamanho: | Formato: | |
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Resumo(s)
Todos os dias, o organismo humano produz milhares de células, através de um processo denominado hematopoiese. As células hematopoiéticas estão envolvidas em processos fisiológicos e patológicos. A hematopoiese é regulada por factores genéticos e pelo ambiente circundante. É esta interacção que determina o destino de cada tipo celular, bem como regula a sua proliferação, diferenciação, a autorrenovação, a apoptose, ou se permanecem em repouso (quiescência). Assim, o controle inadequado de manutenção da hematopoiese está intimamente ligado ao desenvolvimento de neoplasias hematológicas. Compreender a biologia da hematopoiese e a regeneração da imunidade celular, pode resultar na diminuição da morbidade, mortalidade associada a patologias hematológicas e na descoberta de novas terapias. A angiogénese, outro dos processos envolvidos na manutenção e crescimento celular, é indispensável para o crescimento tumoral e formação de metástases envolvendo a formação de novos vasos sanguíneos capilares a partir de vasos pré-existente. Outros mecanismos de formação de vasos sanguíneos têm sido sugeridos, nomeadamente a vasculogénese, envolvendo o recrutamento de células derivadas da medula óssea. Na última década foi ainda sugerido que a formação de metástases tumorais possa envolver a contribuição de células não-malignas nomeadamente por populações de células derivadas da medula óssea. Numa tentativa de compreender a formação de metástases, como um evento "sistémico" do cancro, vários foram os autores que estudaram o papel das células derivadas da medula óssea, capazes de induzir angiogénese no tumor primário e também na formação do nicho pré-metastático. No entanto, o papel directo das células derivadas da medula óssea na formação de metástases do tumor primário não tinha sido descrito até recentemente, por estudos do nosso laboratório. Jagged-2 é uma proteína transmembranar que se caracteriza por um terminal-N de domínio DSL (Delta, Serrate, LAG- 2) que é essencial para a interacção com o receptor Notch. Este ligando pertence à via de sinalização Notch, uma via conservada evolutivamente que é necessária para o desenvolvimento embrionário, a regulação da homeostase dos tecidos e para a manutenção de células estaminais em adultos. Esta via está entre os canais de comunicação mais utilizados em células animais. A via de sinalização Notch tem vários papéis na especificação do destino final da célula, na padronização dos tecidos e na morfogénese através dos efeitos sobre a diferenciação, proliferação, sobrevivência e apoptose. Um aspecto interessante da via Notch é a sua função aparentemente contraditória no desenvolvimento de tumores, pois pode actuar como um oncogene ou como um gene supressor do tumor. Devido à importância da via de sinalização Notch no desenvolvimento embrionário e adulto, há várias doenças humanas associadas a defeitos nos genes que estão envolvidos na sinalização Notch. Mutações na via de sinalização Notch podem causar o desenvolvimento de fenótipos que afetam o fígado, o esqueleto, o coração, os olhos, o rosto, os rins e o sistema vascular. Outra condição muito grave causada pela desregulamentação da atividade de sinalização da via Notch resulta da transformação de células-T que causam leucemia linfoblástica aguda. Com a possível exceção de algumas neoplasias epidérmicas humanas, a inibição da via de sinalização Notch é uma estratégia viável para o tratamento de certos tumores sólidos e hematopoiéticos. Novas evidências indicam que para se controlar efetivamente o cancro é preciso considerar o mesmo como uma doença que envolve complexas interações multicelulares heterotípicas dentro de um tecido recém-formado, o tecido cancerígeno. A progressão do tumor envolve várias etapas, até as células cancerígenas adquirirem a capacidade de invasão para outros locais mais distantes do corpo. A formação de metástases é o resultado de um processo complexo, que possui múltiplos passos e é muitas vezes denominado de cascata de invasão de metástases. Um dos principais processos que regulam a invasão local de tumores epiteliais é denominado epitelial-mesenquimal (EMT). A progressão tumoral está associada à aquisição do fenótipo mesenquimal, que é acompanhada pela perda de expressão de marcadores epiteliais e aumento de marcadores moleculares mesenquimatosos. Assim, EMT é um processo caracterizado por uma transdiferenciação ao nível das células do tumor, e por uma diminuição nos marcadores epiteliais, tais como sub-regulação e relocalização de E-caderina; perda de adesão célula-a-célula; polaridade apical-basal; reorganização do citoesqueleto de actina bem como a regulação negativa e a translocação de β-catenina da membrana da célula para o núcleo e da aquisição de marcadores mesenquimatosos, tais como vimentina; fibronectina e N-caderina associados com o aumento da motilidade celular e a capacidade de invasão. Através de Jagged-2, ligando da via de sinalização Notch, envolvido nas junções célula-a-célula e, consequentemente, na formação de metástases, foram estudados os factores envolvidos na expressão de Jagged-2. O objetivo principal deste trabalho foi investigar os fatores que regulam a expressão de Jagged-2 e que possam estar presentes no microambiente tumoral. Para atingir este objectivo, fomos estudar as células mononucleares do sangue periférico e do sangue do cordão umbilical de indivíduos saudáveis, na tentativa de determinar quais as células circulantes com maior expressão de Jagged-2 e descobrir os factores envolvidos na regulação da expressão de Jagged-2. Começamos por determinar qual a expressão de Jagged-2 em circulação, no sangue periférico de pessoas saudáveis e no sangue do cordão umbilical. No sangue periférico e no sangue do cordão umbilical de pessoas saudáveis foram encontradas diferenças significativas a nível da expressão de Jagged-2, tanto por RT- qPCR como por citometria de fluxo. Para percebermos quais os factores que regulam a expressão de Jagged-2, utilizamos alguns ensaios in vitro. Submetemos células leucémicas a várias condições de hipoxia. Os nossos resultados sugerem que o CoCl2 que induz hipoxia em células leucémicas e regula a expressão de Jagged-2. Outro dos nossos ensaios in vitro foi a presença ou ausência de FBS nas mesmas células, estes resultados também sugerem que a ausência de FBS regula a expressão de Jagged-2. Este é apenas um ponto de partida para uma futura investigação, tanto a nível dos “ligandos” da via de sinalização Notch, nomeadamente o Jagged-2, como na formação de metástases presentes num grande número de cancros. Se todos os factores que regulam a expressão de Jagged-2 forem estudados e combinados com alguns tipos de cancro metastático pode ser possível criar terapias específicas que atrasem o aparecimento de metástases.
Over the last decade there has been an increase in the understanding of the regulate factors in the tumor progression and metastasis formation. In an attempt to understand metastases formation as a “systemic” event of cancer, several authors have reported the role of Bone Marrow (BM) derived cells in inducing primary tumor angiogenesis and also in the formation of the pre-metastatic niche. The main objective of this thesis was to investigate the factors that regulate the expression of Jagged-2. Jagged-2 is a transmembrane protein and it is a ligand of the Notch signaling pathway, required for embryonic development, the regulation of tissue homeostasis, and the maintenance of stem cells in adults. The Notch pathway has multiple roles in cell fate specification, tissue patterning, and morphogenesis through effects on differentiation, proliferation, survival, and apoptosis. An interesting aspect of the Notch pathway are it apparently opposite functions in tumor development, because it can act as an oncogene or as a tumor suppressor. In many individuals, the endpoint of multistep tumor progression involves, unfortunately, the acquisition by cancer cells of the ability to invade and to metastasize from the primary tumor to distant sites in the body - the manifestations of high-grade malignancy. One of the major processes regulating local invasion in epithelial tumors is termed Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) which is associated with the acquisition of mesenchymal phenotype, which is accompanied by the loss of epithelial marker expression and up-regulation of mesenchymal molecular markers. Through the expression of Jagged 2 ligand of Notch pathway involved in junction cell-to-cell and consequently the formation of metastases, we studied the factors involved in the expression of Jagged 2. Our findings suggested that hypoxia-induced CoCl2 in leukemic cells regulates the expression of Jagged2 and that the absence of the FBS also regulates the expression of Jagged2. Using both by qRT-PCR and flow cytometry methods, differences in the expression levels of Jagged 2 were found in peripheral and umbilical cord bloods of healthy people. This could be a starting point for a viable strategy for treatment and new targeted therapies.
Over the last decade there has been an increase in the understanding of the regulate factors in the tumor progression and metastasis formation. In an attempt to understand metastases formation as a “systemic” event of cancer, several authors have reported the role of Bone Marrow (BM) derived cells in inducing primary tumor angiogenesis and also in the formation of the pre-metastatic niche. The main objective of this thesis was to investigate the factors that regulate the expression of Jagged-2. Jagged-2 is a transmembrane protein and it is a ligand of the Notch signaling pathway, required for embryonic development, the regulation of tissue homeostasis, and the maintenance of stem cells in adults. The Notch pathway has multiple roles in cell fate specification, tissue patterning, and morphogenesis through effects on differentiation, proliferation, survival, and apoptosis. An interesting aspect of the Notch pathway are it apparently opposite functions in tumor development, because it can act as an oncogene or as a tumor suppressor. In many individuals, the endpoint of multistep tumor progression involves, unfortunately, the acquisition by cancer cells of the ability to invade and to metastasize from the primary tumor to distant sites in the body - the manifestations of high-grade malignancy. One of the major processes regulating local invasion in epithelial tumors is termed Epithelial to Mesenchymal Transition (EMT) which is associated with the acquisition of mesenchymal phenotype, which is accompanied by the loss of epithelial marker expression and up-regulation of mesenchymal molecular markers. Through the expression of Jagged 2 ligand of Notch pathway involved in junction cell-to-cell and consequently the formation of metastases, we studied the factors involved in the expression of Jagged 2. Our findings suggested that hypoxia-induced CoCl2 in leukemic cells regulates the expression of Jagged2 and that the absence of the FBS also regulates the expression of Jagged2. Using both by qRT-PCR and flow cytometry methods, differences in the expression levels of Jagged 2 were found in peripheral and umbilical cord bloods of healthy people. This could be a starting point for a viable strategy for treatment and new targeted therapies.
Descrição
Tese de mestrado. Biologia (Biologia Humana e Ambiente). Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2013
Palavras-chave
Metástases Jagged-2 Células estaminais Teses de mestrado - 2013