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Doctoral Thesis
DOI
10.11606/T.46.2014.tde-30092014-133228
Document
Author
Full name
Mateus Nóbrega Aoki
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2014
Supervisor
Committee
Bassères, Daniela Sanchez (President)
Chammas, Roger
Engler, Silvya Stuchi Maria
Reis, Eduardo Moraes Rego
Schechtman, Deborah
Title in Portuguese
Identificação de micrornas diferencialmente expressos em células pulmonares e pancreáticas transformadas pelo oncogene KRAS
Keywords in Portuguese
Biologia molecular
Câncer de pâncreas
Câncer de pulmão
KRAS
MicroRNA
MicroRNA486-5p
Abstract in Portuguese
As neoplasias induzidas pela forma oncogênica da KRAS são doenças muito comuns, para as quais não existem terapias efetivas. Uma inibição direta da KRAS falhou em ensaios clínicos e esforços intensos tem sido feitos para identificar alvos de KRAS importantes para a oncogênese. Uma via promissora regulada por KRAS, que tem sido pouco explora a é a via dos microRNAs (miRNAs). Nossa meta foi identificar miRNAs regulados pela KRAS em células pulmonares e pancreáticas, que possam contribuir para o fenótipo oncogênico. Para alcançar esta meta nós usamos duas abordagens: (1) Nós investigamos o miRNA 486-5p como um alvo de KRAS em câncer de pâncreas e de pulmão. A expressão deste miRNA havia sido correlacionada positivamente com a presença de mutações em KRAS em pacientes portadores de câncer de cólon; (2) Nós usamos uma plataforma de microarranjo para identificar miRNAs diferencialmente expressos entre células humanas primárias imortalizadas pulmonares ou pancreáticas e suas linhagens isogênicas transformadas por KRAS. Na primeira abordagem, conseguimos mostrar que a expressão do miRNA 486-5p está correlacionada ao status de KRAS em células primárias pulmonares, mas não em células primárias pancreáticas. Além disso, geramos células pulmonares tanto com ganho e perda de função de KRAS e demonstramos que KRAS regula a expressão do miRNA 486-5p. Também de terminamos uma correlação negativa entre a expressão de KRAS e a expressão do alvo do miRNA 486-5p FoxO1, um supressor tumoral. Para avaliar como o miRNA 486-5p afeta as propriedades oncogênicas induzidas por KRAS, nós transfectamos oligonucleotídeos inibitórios para o miRNA 486-5p em células pulmonares positivas para mutações em KRAS. A inibição da expressão do miRNA 486-5p levou a uma redução da clonogenicidade e viabilidade celulares. Esta redução não está associada a um aumento de morte celular, mas a uma redução da proliferação celular. Interessantemente, a transfecção de oligonucleotídeos mímicos do miRNA 486-5p em células pulmonares negativas para mutações em KRAS ou em células com perda de função de KRAS por RNAi levou a um aumento da proliferação e clonogenicidade. Estes dados indicam que o miRNA 486-5p, não só é um alvo de KRAS em câncer de pulmão, mas também age como um oncomiR contribuindo para a proliferação celular induzida por KRAS. Na nossa segunda abordagem, nós identificamos 17 miRNAs com expressão aumentada e 3 com expressão diminuída em células primárias pancreáticas expressando KRAS oncogênica. Destes, 9 miRNAs foram foram também identificados por metanálise de dados de microarranjo publicados comparando amostras tumorais pancreáticas com amostras não tumorais. Apesar do experimento de microarranjo com as linhagens primárias pulmonares não ter produzido resultados estatisticamente significativos após a correção por FDR, uma tendência à expressão diferencial foi observada para vários miRNAs e nós validamos por qPCR a expressão diferencial dos miRNAs 720 e 139-3p. Em conclusão, nós conseguimos identificar miRNAs regulados pela KRAS tanto em células pulmonares, quanto pancreáticas. Um melhor entendimento das suas funções biológicas, bem como dos alvos por eles regulados nestes contextos, pode revelar novas vias para a exploração terapêutica.
Title in English
Identification of microRNAs regulated by oncogenic KRAS in lung and pancreatic cancer
Keywords in English
KRAS
Lung cancer
MicroRNA
MicroRNA486-5p
Molecular biology
Pancreatic cancer
Abstract in English
KRAS-induced lung cancer is a very common disease, for which there are currently no effective therapies. Direct targeting of KRAS has failed in clinical trials and intense efforts are underway to identify KRAS targets that play a crucial role in oncogenesis. One promising KRAS-regulated pathway that has so far been overlooked is the micro RNA (miRNA) pathway. Our goal was to identify miRNAs regulated by oncogenic KRAS in lung and pancreatic cells that could contribute to the oncogenic phenotype. In order to achieve this goal we used two different approaches: (1) We investigated miRNA 486-5p as a KRAS target in lung and pancreatic cancer. The expression of this miRNA had been correlated to the presence of KRAS mutations in colon cancer patients; (2) we used a microarray platform to identify differentially expressed miRNAs between immortalized human primary pulmonary or pancreatic epithelial cell lines and their isogenic K-Ras-transformed counterparts. In our first approach, we were able to show that mi486-5p expression correlates with KRAS status in lung primary cells, but not in pancreatic primary cells. Furthermore, we generated lung cancer cells with either gain-of-function or loss-of-function of KRAS and demonstrated that KRAS regulates miRNA 486-5p in these cells. We also found, in all lung cell models analyzed, a negative correlation between expression of KRAS and expression of miR-486-5p target FoxO1, a tumor suppressor. In order to evaluate how miR-486-5p affects KRAS-induced oncogenic properties, we transfected miR-486-5p inhibitor oligonucleotides into KRAS-positive lung cancer cell lines. Inhibition of miR-486-5p expression leads to reduced clonogenic growth and viability. This reduction is not associated with increased cell death, but with decreased cell proliferation. Interestingly, transfection of miR-486-5p double-stranded RNA mimic oligonucleotides in to KRAS negative lung cancer cell lines or into cells with loss-of-function of KRAS by RNAi leads to enhanced proliferation and clonogenicity. These results indicate, not only that miR-486-5p is a KRAS target in lung cancer, but also that miR-486-5p acts as an oncomiR contributing to KRAS-induced cell proliferation. In our second approach, we identified 17 upregulated microRNAs and 3 downregulated microRNAs in the primary pancreatic cell line expressing KRAS. Of these, 9 miRNAs were also identified by a metanalysis of published microarray datasets comparing pancreatic cancer patient samples to non-cancerous pancreatic tissues. Even though our array experiment in the primary pulmonary cells did not produce statistically significant results after FDR correction, differential expression trends were seen for many miRNAs and we validated miRNAs 720 and 139-3p as differentially expressed. In conclusion we were able to identify miRNAs regulated by KRAS both in lung and pancreatic cancer cells. Further understanding of their biological function, as well as the targets they regulate in these settings, could uncover novel pathways for therapy design.
 
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Publishing Date
2014-11-04
 
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