Il circuito ZEB1-NOVA2, una nuova via regolatoria dell'angiogenesi e dello sviluppo vascolare.

Angiogenesis plays a pivotal role in cancer progression and anti-angiogenic drugs are currently in use for its treatment. However, tumor blood vessels differ in both morphology and functionality when compared to normal vessels in the organism, which compromises the efficacy of current anti-angiogenic drugs. Thus, a deeper understanding of the molecular mechanisms sustaining the growth of tumor vasculature could identify better biomarkers and novel therapeutic targets for cancer treatment. Dysregulated regulation of alternative splicing (AS) is a hallmark of cancer that contributes to the generation of cancer-specific splice proteins. Despite the role of AS in cancer cells is well established, its impact on tumor endothelial cells (ECs) is poorly understood. In the past, we demonstrated that the AS factor NOVA2 is an important regulator of angiogenesis and we identified novel genes regulated through NOVA2-mediated AS in ECs. In the context of cancer, we observed that NOVA2 expression is selectively upregulated in tumor ECs with its elevated levels correlated with tumor angiogenesis, metastasis formation, as well as with shorter overall cancer patient survival. Recently, by generating a cancer mouse model lacking Nova2 selectively in ECs, we also demonstrated that Nova2 is critical for the structure/functionality of tumor vasculature and cancer growth. The specific molecular mechanisms responsible for Nova2 overexpression in tumor ECs remain unclear. Through my PhD project, I found that cancer cells activate NOVA2 in human ECs through the upregulation of the endothelium-enriched transcription factor ZEB1, which directly binds to the NOVA2 promoter. Accordingly, ZEB1 knockdown in ECs reduces NOVA2 expression and impairs angiogenesis, whereas zeb1 depletion in zebrafish causes vascular defects similar to those observed in zebrafish lacking nova2. Importantly, ZEB1 is co-expressed and positively correlated with NOVA2 in cancer patient endothelium, and ZEB1 upregulation is associated with reduced overall cancer patient survival. Collectively, my data support a novel regulatory circuit whereby cancer cells activate ZEB1/NOVA2 in tumor ECs to sustain their growth and dissemination.

L'angiogenesi svolge un ruolo fondamentale nella progressione del cancro e, sebbene siano stati sviluppati vari farmaci mirati a questo processo, la loro efficacia clinica rimane limitata. È quindi necessaria una comprensione più approfondita di come si sviluppano i vasi sanguigni nei tumori e le loro anomalie, che potrebbe portare all'identificazione di nuovi biomarcatori e target terapeutici. L’anomala regolazione dello splicing alternativo (SA) è un segno distintivo del cancro che contribuisce alla generazione di neoantigeni specifici delle cellule tumorali. Tuttavia, non è ancora chiaro il suo impatto sulla biologia delle cellule endoteliali tumorali (CE), e ciò ostacola gli sforzi per identificare target più precisi all'interno della vascolatura tumorale. Abbiamo scoperto che il fattore di SA NOVA2 svolge un ruolo cruciale come regolatore post-trascrizionale nello sviluppo vascolare. Nel contesto del cancro, si è visto che l'espressione di NOVA2 è maggiore nelle CE tumorali e livelli elevati di NOVA2 sono correlati a una maggiore aggressività del tumore e allo sviluppo di metastasi, nonché a una sopravvivenza complessiva ridotta tra i pazienti oncologici. Inoltre, lo splicing alternativo mediato da NOVA2 è collegato al livello di vascolarizzazione del tumore, ma i meccanismi molecolari specifici responsabili della sovraespressione di NOVA2 nei vasi sanguigni tumorali rimangono poco chiari. Sulla base dei risultati preliminari ottenuti durante il presente percorso di dottorato, si propone l'esistenza di un nuovo meccanismo di regolazione che coinvolge il fattore di trascrizione ZEB1 come regolatore diretto di NOVA2. Tale regolazione è probabilmente stimolata dalle cellule tumorali, che a loro volta stimolano un aumento dell'espressione di NOVA2 nelle cellule endoteliali tumorali. Questo processo porterebbe infine alla generazione di isoforme di SA aberranti coinvolte nelle alterazioni morfologiche e funzionali dei vasi sanguigni tumorali. L’obbiettivo del mio progetto di dottorato è stato quello di caratterizzare in modo completo l’asse di regolazione ZEB1-NOVA2, identificato a livello molecolare, facendo luce quindi su un aspetto poco noto della regolazione dell'espressione genica e concentrandomi specificamente sul processo di SA dei vasi sanguigni tumorali.