LONG PENTRAXIN 3 AS A TUMOR PROMOTER IN MEDULLOBLASTOMA

Medulloblastoma (MB) is an aggressive neuroectodermal tumor of the cerebellum and represents the most common brain tumor of the childhood. MB can originate from various populations of neuronal stem cells and based on molecular and gene expression analyses, is classified into four main subgroups: WNT, SHH, group 3, and group 4. Despite standard treatments (surgery, chemotherapy, and radiotherapy), 30%-40% of MB patients encounter tumor recurrence, with a survival rate of only 10%. This survival rate varies across subgroups: it is lower than 55% in the more aggressive ones, while it reaches 95% in the less aggressive ones, though with a risk of poor quality of life. For this reason, in the treatment of MB, the balance between effective therapeutic intervention and avoiding severe neurocognitive deficits is crucial. Although great efforts have been made to characterize MB and identify new targets for treating this type of tumor, much remains to be studied to fully understand the biology of MB. Long pentraxin 3 (PTX3), a component of innate immunity implicated in tumorigenesis, has a dual role in cancer, acting as both a tumor suppressor and a pro-tumor factor. Despite the considerable number of studies regarding the impact of PTX3 on cancer, to date, no data are available regarding the potential role of PTX3 in MB biology. Our results and those obtained by R2 database analysis, show that PTX3 is expressed at low levels across all MB-subgroups, while is overexpressed in the SHH subgroup. This was further confirmed by additional analyses on patient-derived samples using IHC and RNAscope techniques. In vitro assays revealed that both the silencing and the KO of PTX3 in DAOY cells significantly impaired key tumor features, including proliferation, migration and clonogenic potential. In vivo, PTX3-KO clones exhibited a reduced tumor growth when implanted subcutaneously in immune-deficient mice, and IHC showed lower proliferation (Ki67+ cell percentage) and diminished vascularization (CD31+ cells) in the absence of PTX3. Accordingly, further in vitro assay and an in vivo assay on the chicken embryo chorioallantoic membrane (CAM) assay supported these findings, demonstrating a reduction in the angiogenic potential of MB cells in the absence of PTX3. Moreover, we identified PTX3 signaling pathway in MB through various molecular biology assays, which allowed us to highlight the activated cellular pathways and specific interactions involved in its biological function. Finally, to test the therapeutic potential of PTX3 modulation in SHH-MB, we performed in vitro chemotherapy and radiotherapy experiments, which demonstrated how cells silenced or depleted for PTX3 are more sensitive to standard treatments for MB. These data support the hypothesis of a pro-oncogenic effect of PTX3 in SHH-MB and provide the basis to better study the molecular pathways driven by PTX3 in this tumor subtype.

Il medulloblastoma (MB) è un tumore neuroectodermico aggressivo del cervelletto e rappresenta il tumore cerebrale maligno più comune in età pediatrica. Il MB può originare da diverse popolazioni di cellule staminali neuronali e in base ad analisi molecolari e di espressione genica viene classificato in 4 sottogruppi principali: WNT, SHH, gruppo 3 e gruppo 4. Nonostante i trattamenti standard (chirurgia, chemioterapia e radioterapia), il 30%-40% dei pazienti sperimenta una recidiva, con un tasso di sopravvivenza del 10%. Quest’ultima varia tra i sottogruppi: in quelli più aggressivi è inferiore al 55%, mentre raggiunge il 95% per quelli meno aggressivi, ma con rischio di scarsa qualità di vita. Per questo motivo, nel trattamento del MB, diventa cruciale trovare un equilibrio tra l’intervento terapeutico ed evitare gravi deficit neurocognitivi. Sebbene siano stati fatti grandi sforzi per caratterizzare il MB e scoprire nuovi bersagli per il trattamento di questa tipologia tumorale, resta ancora molto da studiare per comprendere la biologia del MB. La pentraxina lunga 3 (PTX3), un componente dell'immunità innata implicato nella tumorigenesi, ha un ruolo bivalente nel cancro, agendo sia come oncosoppressore sia come fattore pro-tumorale. Nonostante il numero consistente di osservazioni riguardanti l'impatto di PTX3 sul cancro, ad oggi, non sono disponibili dati sul suo possibile ruolo nella biologia del MB. Lo scopo del lavoro di dottorato di ricerca è stato dunque quello di investigare il ruolo di PTX3 nel MB. I nostri risultati e i dati ottenuti dal database R2, mostrano che PTX3 è espressa a bassi livelli nei vari sottogruppi del MB, mentre è sovraespressa nel sottogruppo SHH. Questo è stato ulteriormente confermato da analisi su campioni derivati da pazienti utilizzando tecniche di IHC e RNAscope. Test in vitro hanno rivelato che sia il silenziamento, sia l'eliminazione di PTX3 nelle cellule di SHH-MB compromettevano significativamente le principali caratteristiche tumorali, inclusa la proliferazione, la migrazione e il potenziale clonogenico. In vivo, i cloni PTX3-KO hanno mostrato una riduzione della crescita tumorale quando impiantati sottocute in topi immunodeficienti, e l'IHC ha evidenziato una minore proliferazione (percentuale di cellule Ki67+) e una ridotta vascolarizzazione (cellule CD31+) in assenza di PTX3. Coerentemente, ulteriori saggi in vitro e un saggio in vivo sulla membrana corioallantoidea (CAM) nell'embrione di pollo, hanno supportato questi risultati, dimostrando una riduzione del potenziale angiogenico delle cellule di MB in assenza di PTX3. In aggiunta abbiamo identificato la via di segnalazione di PTX3 implicata nel MB utilizzando diversi saggi di biologia molecolare, che ci hanno permesso di evidenziare i pathway cellulari attivati e le interazioni specifiche coinvolte nella sua funzione biologica. In fine, per testare il potenziale terapeutico della modulazione di PTX3 nel SHH-MB, abbiamo effettuato esperimenti in vitro di chemioterapia e radioterapia, che hanno dimostrato come le cellule silenziate o deplete per PTX3, siano più sensibili ai trattamenti standard per trattamento del MB. Complessivamente questi dati supportano l'ipotesi di un effetto pro-oncogenico della PTX3 nel SHH-MB e forniscono le basi per studiare meglio i percorsi molecolari regolati da PTX3 in questo sottogruppo tumorale.