Il rabdomiosarcoma (RMS) è una sarcoma pediatrico dei tessuti molli altamente aggressivo. Viene classificato principalmente in due sottotipi, caratterizzati da istologia alveolare (RMSA) o embrionale (RMSE). Nei RMSA si osserva un comportamento più aggressivo e una maggiore tendenza a presentare metastasi alla diagnosi e alla ricaduta dopo trattamento. Circa l'80% dei RMSA presentano la traslocazione cromosomica reciproca t(2; 13) (q35; q14) e, meno comunemente, la variante t(1; 13) (p36; q14), in cui i geni PAX3 e FOXO1, o PAX7 e FOXO1, rispettivamente, sono giustapposti. Purtroppo, non si conoscono aberrazioni genetiche specifiche nei RMSE e i fattori miogenici, come miogenina e MyoD1, sono gli unici indicatori diagnostici che possono essere utilizzati. Nonostante l’applicazione di terapie aggressive multimodali, la prognosi dei pazienti affetti da RMS, della categoria alto rischio, non è migliorata, con un tasso di sopravvivenza a 5 anni inferiore al 20-30%. Questo dato indica la necessità di sviluppare nuove strategie terapeutiche. Nell’ultimo decennio molti studi scientifici hanno dimostrato che in base al profilo di espressione genica è possibile distinguere RMS PAX3-FOXO1-positivi e PAX3-FOXO1-negativi, ma le ragioni di questa diversa espressione sono ancora sconosciute. L’anomala metilazione del DNA è un indicatore di neoplasia e potrebbe essere la causa responsabile della diversa espressione genica dei due sottotipi di tumore. In questo studio, per mezzo di esperimenti di microarray, abbiamo realizzato un’analisi dello stato di metilazione del DNA su tutto il genoma, proseguendo poi con esperimenti di sequenziamento sfruttando la tecnica Reduced-Representation Bisulfite Sequencing (RRBS). L’analisi dei risultati ottenuti con gli esperimenti di microarray ha dimostrato, non solo un profilo di metilazione diverso tra i RMS PAX3-FOXO1-positivi e negativi, ma anche tra i RMS metastatici e non metastatici. Abbiamo confermato che il gene HOXC11 risulta essere differenzialmente metilato tra linee cellulari di RMS PAX3-FOXO1-positive e negative, sfruttando trattamenti con agenti demetilanti in vitro e sequenziamento del DNA dopo conversione con bisolfito; purtroppo, non abbiamo confermato il risultato nella coorte di biopsie di RMS. Inoltre, abbiamo effettuato un'ulteriore analisi sui dati di microarray confrontando i RMS metastatici con i non metastatici. Abbiamo trovato un elevato numero di regioni differenzialmente metilate (DMR) e molte di queste sono risultate coincidere con le regioni promotoriali di geni implicati nello sviluppo di tumori; in particolare, abbiamo trovato DMR connesse alla famiglia delle clustered protocaderine, note come geni soppressori di tumore. Abbiamo poi confermato un diverso profilo di espressione del gene PCDHA4, così come un diverso stato di metilazione a livello della sua regione promotoriale, confrontando campioni di RMS metastatici e non metastatici. Tuttavia, lo stato di metilazione e il livello di espressione di PCDHA4 non hanno dimostrato una correlazione significativa con le caratteristiche cliniche del RMS. Il gene PCDHA4 non risulta quindi essere un predittore prognostico nel RMS. Successivamente, abbiamo effettuato un sequenziamento RRBS, al fine di validare i dati ottenuti con le piattaforme dei microarray. Ne è risultata una bassa concordanza tra i due approcci, probabilmente a causa della bassa qualità del DNA utilizzato negli esperimenti di microarray. Il sequenziamento RRBS ha dimostrato ancora una volta che i RMS PAX3-FOXO1-positivi hanno un profilo di metilazione diverso dai RMS PAX3-FOXO1-negativi. Inoltre, abbiamo dimostrato che GADD45G e NELL1, già descritti come soppressori tumorali in altri tipi di tumore e spesso regolati in maniera negativa da processi di metilazione, sono anche coinvolti nella biologia del RMS. Con i nostri esperimenti abbiamo confermato una regolazione epigenetica, mediata dalla metilazione del DNA ,per i geni GADD45G e NELL1, e come la loro espressione sia correlata alla istologia del RMS, alla presenza dei geni di fusione e alla stadiazione in gruppi IRS. Inoltre, abbiamo dimostrato che i livelli di espressione di GADD45G e NELL1 influenzano la sopravvivenza libera da progressione di malattia nei pazienti affetti da RMS, suggerendo la loro associazione con una prognosi sfavorevole. In conclusione, il nostro lavoro ha dimostrato che GADD45G e NELL1 potrebbero essere nuovi potenziali biomarcatori nel RMS, evidenziando come il profilo di metilazione del DNA nel RMS potrebbe favorire lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Ci auguriamo che i nostri sforzi possano contribuire ad una migliore classificazione molecolare dei tumori nei pazienti affetti da RMS e alla identificazione di nuovi bersagli farmacologici per una terapia più mirata.

DNA METHYLATION ANALYSIS IN RHABDOMYOSARCOMA

POLI, ELENA
2016

Abstract

Il rabdomiosarcoma (RMS) è una sarcoma pediatrico dei tessuti molli altamente aggressivo. Viene classificato principalmente in due sottotipi, caratterizzati da istologia alveolare (RMSA) o embrionale (RMSE). Nei RMSA si osserva un comportamento più aggressivo e una maggiore tendenza a presentare metastasi alla diagnosi e alla ricaduta dopo trattamento. Circa l'80% dei RMSA presentano la traslocazione cromosomica reciproca t(2; 13) (q35; q14) e, meno comunemente, la variante t(1; 13) (p36; q14), in cui i geni PAX3 e FOXO1, o PAX7 e FOXO1, rispettivamente, sono giustapposti. Purtroppo, non si conoscono aberrazioni genetiche specifiche nei RMSE e i fattori miogenici, come miogenina e MyoD1, sono gli unici indicatori diagnostici che possono essere utilizzati. Nonostante l’applicazione di terapie aggressive multimodali, la prognosi dei pazienti affetti da RMS, della categoria alto rischio, non è migliorata, con un tasso di sopravvivenza a 5 anni inferiore al 20-30%. Questo dato indica la necessità di sviluppare nuove strategie terapeutiche. Nell’ultimo decennio molti studi scientifici hanno dimostrato che in base al profilo di espressione genica è possibile distinguere RMS PAX3-FOXO1-positivi e PAX3-FOXO1-negativi, ma le ragioni di questa diversa espressione sono ancora sconosciute. L’anomala metilazione del DNA è un indicatore di neoplasia e potrebbe essere la causa responsabile della diversa espressione genica dei due sottotipi di tumore. In questo studio, per mezzo di esperimenti di microarray, abbiamo realizzato un’analisi dello stato di metilazione del DNA su tutto il genoma, proseguendo poi con esperimenti di sequenziamento sfruttando la tecnica Reduced-Representation Bisulfite Sequencing (RRBS). L’analisi dei risultati ottenuti con gli esperimenti di microarray ha dimostrato, non solo un profilo di metilazione diverso tra i RMS PAX3-FOXO1-positivi e negativi, ma anche tra i RMS metastatici e non metastatici. Abbiamo confermato che il gene HOXC11 risulta essere differenzialmente metilato tra linee cellulari di RMS PAX3-FOXO1-positive e negative, sfruttando trattamenti con agenti demetilanti in vitro e sequenziamento del DNA dopo conversione con bisolfito; purtroppo, non abbiamo confermato il risultato nella coorte di biopsie di RMS. Inoltre, abbiamo effettuato un'ulteriore analisi sui dati di microarray confrontando i RMS metastatici con i non metastatici. Abbiamo trovato un elevato numero di regioni differenzialmente metilate (DMR) e molte di queste sono risultate coincidere con le regioni promotoriali di geni implicati nello sviluppo di tumori; in particolare, abbiamo trovato DMR connesse alla famiglia delle clustered protocaderine, note come geni soppressori di tumore. Abbiamo poi confermato un diverso profilo di espressione del gene PCDHA4, così come un diverso stato di metilazione a livello della sua regione promotoriale, confrontando campioni di RMS metastatici e non metastatici. Tuttavia, lo stato di metilazione e il livello di espressione di PCDHA4 non hanno dimostrato una correlazione significativa con le caratteristiche cliniche del RMS. Il gene PCDHA4 non risulta quindi essere un predittore prognostico nel RMS. Successivamente, abbiamo effettuato un sequenziamento RRBS, al fine di validare i dati ottenuti con le piattaforme dei microarray. Ne è risultata una bassa concordanza tra i due approcci, probabilmente a causa della bassa qualità del DNA utilizzato negli esperimenti di microarray. Il sequenziamento RRBS ha dimostrato ancora una volta che i RMS PAX3-FOXO1-positivi hanno un profilo di metilazione diverso dai RMS PAX3-FOXO1-negativi. Inoltre, abbiamo dimostrato che GADD45G e NELL1, già descritti come soppressori tumorali in altri tipi di tumore e spesso regolati in maniera negativa da processi di metilazione, sono anche coinvolti nella biologia del RMS. Con i nostri esperimenti abbiamo confermato una regolazione epigenetica, mediata dalla metilazione del DNA ,per i geni GADD45G e NELL1, e come la loro espressione sia correlata alla istologia del RMS, alla presenza dei geni di fusione e alla stadiazione in gruppi IRS. Inoltre, abbiamo dimostrato che i livelli di espressione di GADD45G e NELL1 influenzano la sopravvivenza libera da progressione di malattia nei pazienti affetti da RMS, suggerendo la loro associazione con una prognosi sfavorevole. In conclusione, il nostro lavoro ha dimostrato che GADD45G e NELL1 potrebbero essere nuovi potenziali biomarcatori nel RMS, evidenziando come il profilo di metilazione del DNA nel RMS potrebbe favorire lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche. Ci auguriamo che i nostri sforzi possano contribuire ad una migliore classificazione molecolare dei tumori nei pazienti affetti da RMS e alla identificazione di nuovi bersagli farmacologici per una terapia più mirata.
28-gen-2016
Inglese
Rabdomiosarcoma/Rhabdomyosarcoma Metilazione del DNA/DNA methylation
BASSO, GIUSEPPE
BASSO, GIUSEPPE
Università degli studi di Padova
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