M.Sc Mauro Scaravillin syöpägenetiikan alaan kuuluva väitöskirja

Identification of 1p21-22 Amplification in Bladder Cancer and Expression of non-coding RNAs in Prostate Cancer (Kromosomin 1p21-22 monistuman löytäminen rakkosyövässä ja ei-koodaavien RNA:iten ilmentyminen eturauhassyövässä)

tarkastetaan 11.3.2016 klo 12 Tampereen yliopiston Arvo-rakennuksen Jarmo Visakorpi -salissa, Lääkärinkatu 1, Tampere.

Vastaväittäjänä on dosentti Noora Kotaja (Turun yliopisto). Kustoksena toimii professori Tapio Visakorpi.

Eturauhas- ja rakkosyövän molekyylimekanismit


Syöpä on monimutkainen sairaus, jonka aiheuttavat normaaliin soluun kertyvät geneettiset muutokset. Tällaiset geneettiset muutokset häiritsevät normaalien solujen homeostaasia ja johtavat hallitsemattomaan solujen lisääntymiseen. Näiden muutosten tunteminen on tärkeää, jotta voitaisiin kehittää entistä tehokkaampia syövän hoitomuotoja ja diagnostisia menetelmiä tappavan tautimuodon tunnistamiseksi.

Virtsarakon syöpä on yleisin virtsateiden maligniteetti. Useimmat virtsarakon syövät syntyvät välimuotoisesta epiteelistä (uroteliaaliset karsinoomat). Alle 5 % virtsarakon syöpätapauksista on levyepiteeliperäisiä. Virtsarakon syöpä on heterogeeninen sairaus, jolle ovat ominaisia erilaiset geneettiset muutokset, jotka johtavat eri polkuja syövän kehittymiseen ja etenemiseen. Monet näistä geneettisistä muutoksista vaikuttavat geenien kopiolukumäärään johtaen onkogeenien monistumaan ja kasvurajoitegeenien häviämään.

Tässä tutkimuksessa käytettiin sirupohjaista, vertailevaa genomista hybridisaatiomenetelmää (aCGH) geenikopiolukumäärän analysoimiseksi kliinisissä rakkosyöpänäytteissä sekä solulinjoissa. Yhdeksi uudeksi monistuma-alueeksi tunnistettiin kromosomialue 1p21-22. Työssä kartoitettiin ko. aluetta tarkemmin ja osoitettiin, että ns. minimaalinen monistuma-alue käsitti yhden miljoonan emäsparin DNA-jakson sisältäen yhteensä 11 tunnettua geeniä. Korkein monistuma-aste löytyi SCaBER-levyepiteelisyöpäsolulinjasta. Näistä neljä geeniä, TMED5, DR1, RPL5 ja EVI5, yli-ilmeni SCaBER-solulinjassa, DR1 kaikkein eniten. Julkisten tietokantojen perusteella DR1 yli-ilmenee myös kliinisissä näytteissä, jotka edustavat yleistä virtsarakkosyövän histologista tyyppiä.

Eturauhassyöpä on miesten toiseksi yleisin diagnosoitu syöpä maailmassa ja yleisin kehittyneissä maissa. Taudin histologisen ja kliinisen käyttäytymisen monimuotoisuuden taustalla olevia mekanismeja tunnetaan huonosti. Eturauhassyövän molekyylitason mekanismien tunteminen mahdollistaisi uusien taudin aggressiivisuutta kuvastavien biomarkkerien löytämisen.

Viime aikoina on yhä enemmän kiinnitetty huomiota mikroRNA:iden (miRNA) merkitykseen syövän kehittymisessä. Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että miRNA-ilmentymistasot ovat muuntuneita eturauhassyövässä. Onkin mahdollista, että niitä voitaisiin käyttää ennusteellisina biomarkkereina.
Kuten muissa syövissä, on epäselvää, koostuuko eturauhassyöpä eri solupopulaatioista, joilla on erilainen jakaantumiskyky, kuten syövän kantasolumallit ennustavat. Useissa tutkimuksissa on käytetty virtaussytometriaa eturauhasen kantasolujen eristämiseen. Tässä tutkimuksessa tehtiin genominlaajuinen miRNA-ilmentymisen analyysi potilaista peräisin olevista kantasolun kaltaisista soluista (SC), välivaiheen soluista ja sitoutuneista (CB) soluista. Jokainen solualapopulaatio poikkesi toisistaan miRNA-ilmentymisprofiililtaan riippumatta siitä, oliko kyseessä syöpänäyte vai ei. MiR-548c-3p:n havaittiin yli-ilmentyvän noin viisinkertaisesti SC-soluissa verrattuna CB-soluihin. Toiminnallisissa tutkimuksissa miR-548c-3p:n yli-ilmentyminen CB-soluissa vähensi erilaistumista kohti kantasoluilmiasua. MiR-548c-3p oli myös merkittävästi yli-ilmentynyt kastraatioresistentistä eturauhassyövästä (CRPC) eristetyissä soluissa verrattuna eturauhasen hyvänlaatuisesta liikakasvusta (BPH) eristettyihin epiteelisoluihin. Tämä viitaa siihen, että miR-548c-3p voisi olla eturauhassyövän aggressiivisuuden biomarkkeri.

Tunnistaaksemme uusia, eri tavoin ilmentyviä miRNA:ita, syväsekvensoimme joukon kliinisiä eturauhassyöpänäytteitä. MiR-1247-5p, miR-1249, miR-1269a, miR1271-5p, miR-1290, miR-1291 ja miR-1299 ilmentyivät eri lailla syövässä ja normaalissa eturauhasessa. Niinpä näitä tutkittiin laajemmassa materiaalissa qRT-PCR-menetelmällä. MiR-1247-5p ilmentyi merkittävästi enemmän CRPC-näytteissä verrattuna ei-maligniin eturauhaseen. Ennusteohjelmien perusteella miR-1247-5p:n yksi kohdegeeni voisi olla MYCBP2 (myc:iä sitova proteiini 2). miR-1247-5p:n yli-ilmentyminen PC-3- ja LNCaP-syöpäsolulinjoissa johti MYCBP2:n ilmentymisen laskuun sekä mRNA- että proteiinitasolla. Lusiferaasireportterikoe vahvisti, että MYCBP2 on miR-1247-5p:n kohde.
Useissa uuden sukupolven sekvensointitutkimuksissa on syövissä löydetty uusia ryhmiä ei-koodaavia RNA:ita. Eturauhassyöpäsolulinjoissa miRNA:iden jälkeen toiseksi yleisin ryhmä ei-koodaavia RNA:ita ovat tRNA:ista peräisin olevat fragmentit (tRFs). Niiden ominaisuudet, runsas ilmentyminen ja tarkka sekvenssi viittaavat siihen, että nämä molekyylit eivät ole satunnaisia tuotteita tRNA:n hajoamisesta. tRF:ien tarkka rooli on kuitenkin edelleen epäselvä. Tässä tutkimuksessa tRF:ien ilmentymistä analysoitiin potilaan kudosnäytteistä. Tutkimuksessa tunnistettiin yhteensä 598 erilaista tRF:ää, jotka näyttivät ilmentyvän eri lailla syövässä kuin normaalissa kudoksessa. Suurin osa tunnistetuista tRF:ista on peräisin kypsän sytosolisen tRNA:n 5’-ja 3’-päistä, mutta myös muita fragmentteja löytyi. 5’-päästä peräisin olevat tRF:t olivat eniten yli-ilmentyneitä ja 3’-päästä peräsin olevat ali-ilmentyneitä syövässä. Kolmen tRF:n ilmentymiserot varmennettiin qRT-PCR:llä.  Normalisoitu tRNALys:stä ja tRNAPhe:stä peräisin olevien tRF-315:n ja tRF-544:n ilmentyvyyssuhde ennusti hyvin taudin etenemistä.

Yhteenvetona tutkimuksessa löydettiin uusi monistuma-alue, jossa saattaa sijaita rakkosyövän kehityksen kannalta tärkeitä onkogeenejä. Lisäksi tunnistettiin useita eturauhassyövässä poikkeavasti ilmentyviä ns. ei-koodaavia RNA:ita. Nämä saattavat olla mekanistisesti tärkeitä eturauhassyövän kehityksen kannalta ja mahdollisia syövän aggressiivisuuden markkereita.

                                               ******

Mauro Scaravilli on suorittanut M.Sc -tutkinnon Catanian yliopistossa Italiassa.

Scaravillin väitöskirja ilmestyy sarjassa Acta Universitatis Tamperensis; 2141, Tampere University Press, Tampere 2016. ISBN 978-952-03-0044-9, ISSN 1455-1616. Väitöskirja ilmestyy myös sähköisenä sarjassa Acta Electronica Universitatis Tamperensis; 1639, Tampere University Press 2016. ISBN 978-952-03-0045-6, ISSN 1456-954X.
http://tampub.uta.fi.

Väitöskirjan tilausosoite: Verkkokirjakauppa: https://verkkokauppa.juvenes.fi, tai e-mail: verkkokauppa@juvenesprint.fi.