En undersøkelse av rollen til WNT/β-cateninsignalering i pankreatisk adenokarsinom, ved bruk av en målrettet genforandring

Like dokumenter
Sammenligningen mellom Arabidopsis thaliana genomet og de kjente genomene fra cyanobakterier, gjær, bananflue og nematode, viser bl. a.

Hvilke nye krav stiller den persontilpassede kreftdiagnostikken patologifaget overfor?

Genfeil i kreftsvulster nøkkelen til en mer persontilpasset behandling?

1. En ikke-naturlig forekommende eller konstruert sammensetning omfattende:

Embryologi og normal fosterutvikling for patologer

Zebrafish as a model for human development and disease. Jon Vidar Helvik

Hva er Immunterapi? Anders Sundan Senter for myelomforskning, NTNU

Reproduksjon av dyrevirus. Adsorpsjon Penetrasjon og avkledning Replikasjon og transkripsjon Syntese og samling (assembly) av viruskapsid Frigjøring

Hva er myelomatose? Hva er immunterapi?

Nytt innen kreftforskning. Marianne Frøyland, PhD, rådgiver i Kreftforeningen

(12) Translation of european patent specification

LEKSJON 4: BIOTEKNOLOGI HVORDAN VI BRUKER NATURENS EGNE MEKANISMER TIL VÅR FORDEL, OG UTFORDRINGENE SOM FØLGER MED

1. Medfødt og ervervet immunitet. Karl Schenck, V2015

Så, hvordan lager man nye nerveceller?

Bioteknologi i dag muligheter for fremtiden

HPV og molekylærbiologi Molekylære mekanismer bak HPV-indusert kreftutvikling

Reproduksjon av dyrevirus. Adsorpsjon Penetrasjon og avkledning Replikasjon og transkripsjon Syntese og samling (assembly) av viruskapsid Frigjøring

HIV / AIDS -infeksjon - behandling

Genetiske undersøkelser av biologisk materiale

Cellebiologiske prosesser som respons på virusinfeksjon

Hvordan kan kartleggingen av laksens genom bidra til å løse utfordringene i norsk havbruksnæring

Klinisk molekylærmedisin (5): Eksempler på funksjonelle analyser

(12) Translation of european patent specification

HIV / AIDS - infeksjon - behandling. PBM 233 Mikrobiologi Siri Mjaaland

Karsinomer og karsinosarkomer i corpus uteri. Marit Valla Spesialist i patologi PhD-stipendiat NTNU Universitetslektor NTNU

Læringsutbyttebeskrivelser

«Immunterapi» Kreftutvikling. Myelomatose. Immunterapi. Anders'Sundan Senter'for'myelomforskning Institutt'for'klinisk'og'molekylær'medisin,'NTNU

Kreftforskning.no/myklebost. Eva Wessel Pedersen. Cancer Stem Cell Innovation Centre

Klipp og lim: Genredigering med CRISPR teknologi

(12) Translation of european patent specification

Persontilpasset kreftbehandling - med fokus på brystkreft Biomedical Network

Det sitter i klisteret

Grunnleggende cellebiologi

Kapittel 16 Utvikling: differensielt genuttrykk

Grenseløs forskning. Status og behov for forskning på sjeldne tilstander

Klinisk molekylærmedisin (4): Indirekte diagnostikk ved koblingsanalyser

Utvidet konsekvensutredning. Utvidet vurdering av etikk/bærekraft/ samfunnsnytte

EKSAMEN I EMNE SIF4070 CELLEBIOLOGI Mandag 7. mai 2001 Tid: kl Ingen trykte eller håndskrevne hjelpemidler tillatt.

Hurtigtesten som utføres per i dag. Åpent møte 7 januar 2008 Gentesting ved bryst- og eggstokkreft

(12) Translation of european patent specification

Sammenhengen mellom ernæring og trykksår. hva viser forskningen? Lene Løvdahl, Klinisk ernæringsfysiolog, Universitetssykehuset Nord-Norge

Celleforandringer i livmorhalsen -ikke alltid rett frem. Hans Kristian Haugland Avdeling for patologi Haukeland universitetssykehus

for overlevelse, men med risiko for kreft Fagdagene 10. juni 2010, Bodil Kavli

Viktige opplysninger: Oppgavesettet utgjør totalt 100 vekttall. Antall vekttall er vist i parentes ved hver spørsmålsgruppe.

Oversikt over kap. 11. Kap. 11 Den direkte påvisning av genotype skiller individuelle genomer. Fire klasser av DNA polymorfismer.

Søk. Nøkkelinformasjon. Sammendrag og figur. Klasser. IPC-klasse. Søker. Innehaver. Finn patenter, varemerker og design i Norge

Kan triste mus hjelpe i behandlingen av Huntington sykdom? Depresjon ved HS

Oncogenic Mutations Affecting Cell Proliferation

Genressurser i moderne planteforedling og forskning

Gensaksen CRISPR - Når ivlet. Sigrid B. Thoresen, Seniorrådgiver i Bioteknologirådet

Resistent lakselus - kvifor er det eit problem og korleis diagnostisere resistens?

Karakterisering av PISCINE MYOCARDITIS VIRUS (PMCV)

Problembakterier karakterisering og genotyping. André Ingebretsen Avdeling for smittevern og Avdeling for mikrobiologi Oslo universitetssykehus

Brystkreft; Hva har molekylærbiologi lært oss?

GENETISKE MEKANISMER INVOLVERT I SPREDING AV RESISTENS

NGS (Neste Generasjons Sekvensering) i diagnostikk, erfaringer og resultater

FYS3710 Molekylærbiologi

Kokeboka, oppskriften og kirsebærpaien

CELLETYPER I PATOLOGIEN

4260 Mikrobiologi. Midtprøveoppgaver. 02. oktober 2013

Hun$ngtons sykdom hva skjer på forskningsfronten?

Midlertidig genuttrykk i immun-/genterapi

Fragilt X syndrom. Gry Hoem Lege, PhD, Medisinsk Genetikk, UNN

GENER, genregulering, og genfamilier

Examination paper for Bi2014 Molecular Biology

Ljiljana Vlatkovic/Thomas Dahl Pedersen, Oslo Universitetssykehus. Påskeegg nr. 1, årsmøte Bergen 2018

Genetiske interaksjoner: Kunnskapsstatus og innblanding av oppdrettsfisk i elvene. Kevin A. Glover Ø. Skaala, V. Wennevik G.L. Taranger og T.

Lungekreft diagnostiske utfordringar i patologi

Cellesignalisering II: Reseptor tyrosin kinaser, cytosoliske kinaser

Kapittel 20, introduksjon

Introduksjon av genteknologi i akvakultur: etiske og økologiske implikasjoner for vitenskap og forvaltning

Påskeegg Nr.2. Årsmøte- Den norske patologiforeningen 15./16. mars 2013 i Trondheim. Matthias Lammert Oslo universitetssykehus/radiumhospitalet

EKSAMENSOPPGAVE I BI1001 CELLE- OG MOLEKYLÆRBIOLOGI

Bortezomib (Velcade R, BZ) 26S 3 BZ HDAC6. BZ BZ Bafilomycin A 1. IM-9, RPMI8226, KMS-12-PE LC3B p62 immunoblotting. p62

Kristin Hamre: Hvilken betydning kan epigenetikk ha for marint oppdrett? Embryo og larver Risiko/nytte fisk Bærekraft

Kreftgenomikk. Ø Hvorfor er dette viktig for Pfizer? Ø Hvorfor tror vi at dette er veien fremover? Ø Utfordringer som vi ser og opplever

NORGES TEKNISK-NATURVITENSKAPELIG UNIVERSITET Side 1 av 5 INSTITUTT FOR FYSIKK. EKSAMEN I FAG CELLEBIOLOGI 1 august 1997 Tid: kl

ML-208, generell informasjon

Mikroalger til medisin; krefthemmere

Den epigenetiske klokken. GerIT 1. november 2016

Ungdom med barneleddgikts hverdagslivserfaringer: Forhandlinger om deltagelse og normalitet

Persontilpasset kreftbehandling. - Ønsket forskjellsbehandling

Kapittel 12: FRA DNA TIL PROTEIN:

Differensialtelling av prøver med lave leukocytter på CellaVision DM96

Identifisering av en genvariant som viser sterk sammenheng med kullstørrelse hos norsk kvit sau.

Hva det 'store nevrodegenerasjons- gjennombruddet' betyr for Huntington sykdom Prionsykdom aggregater

ML-208, generell informasjon

Translasjonsforskning i utviklingsforstyrrelser status og muligheter i Norge

Bildebiomarkører ved endometriecancer

Hva kan vi bruke WGS til?

ILA kunnskapsstatus: Forekomst, smittespredning, diagnostikk. Knut Falk Veterinærinstituttet Oslo

Status og mål med melkekvalitetsprosjektet Forskningsprosjekt ved IKBM/NMBU ledet av prof. Gerd Vegarud. Anna Rehnberg, Gardermoen,

Dypsekvensering. Next generation sequencing (NGS) High throughput sequencing (HTS)

Flervalgsoppgaver: proteinsyntese

Masteroppgave: One-year treatment of children and adolescents with severe obesity

MSI erfaringer fra Tromsø

Er det mulig å forebygge demens? Overlege Arnhild Valen-Sendstad Klinikk for medisin v/ Lovisenberg Diakonale Sykehus

Hva er sykdomsrelatert underernæring?

Hovedområde: Bioteknologi Eksamensoppgaver fra skriftlig eksamen Naturfag (NAT1002).

Transkript:

En undersøkelse av rollen til WNT/β-cateninsignalering i pankreatisk adenokarsinom, ved bruk av en målrettet genforandring Av Petter Angell Olsen, ph.d., seksjon for cellesignalering, Rikshospitalet, Oslo universitetssykehus Stefan Krauss, lege, seksjon for cellesignalering, Rikshospitalet, Oslo universitetssykehus Pankreatisk adenokarsinom (PA) er en aggressiv krefttype, hvor de tilgjengelige behandlingene er lite effektive. Den forventede overlevelsen etter fem år for personer diagnostisert med PA, er mindre enn 10 prosent. Denne statistikken har holdt seg nærmest uforandret de siste 40 årene. 1 Globale sekvenseringsanalyser har vist at PA er svært heterogen. Likevel kan de fleste PA karakteriseres med mutasjoner i genene Kras (90 prosent), CD- K2NA (90 prosent), TP53 (75-90 prosent) og Smad4/ DPC4 (50 prosent). I tillegg har genetiske analyser vist at sentrale signaloverføringsveier ofte er deregulert i PA. 2 En av disse sentrale signaloverføringsveiene, er WNT/β-cateninsignalering. Denne signalkaskaden kan styre cellevekst, metabolisme, metastasering og differensiering. Selv om WNT/β-cateninsignalering ofte er vist å være deregulert i PA, er den nøyaktige rollen til β-catenin i PA uklar. Målrettet genforandring (genkirurgi) For å studere funksjonen til WNT-signalveien i PA, ble det etablert kreftcellelinjer hvor genet for det sentrale intracellulære proteinet i signalkaskaden - β-catenin - spesifikt var forandret slik at cellene ikke lenger kunne produsere β-cateninprotein. 3 Dette ble gjort ved hjelp av målrettet genforandring, også kalt genkirurgi. Metoden bruker programmerbare nukleaser til å lage spesifikke dobbelttrådbrudd i den genomiske DNA-sekvensen, der det er ønskelig å introdusere en forandring (figur 1). 4 Dannelsen av genomiske dobbelttrådbrudd vil bli gjenkjent av, og aktivere, cellenes endogene DNA-reparasjonsmaskineri for reparasjon av det introduserte DNA-trådbruddet. Uten tilgang til en homolog donor som templat for «homologi mediert reparasjon», vil reparasjon av det introduserte DNA-trådbruddet føre til korte tilfeldige insersjoner eller delesjoner i området rundt trådbruddet. Følgelig er det mulig å introdusere forandringer i en gensekvens, slik at genets proteinprodukt ikke kan uttrykkes, ved å bruke nukleaser som danner spesifikke DNA-dobbelttrådbrudd. I motsetning til for eksempel «RNA interferes» vil genkirurgi introdusere permanente genomiske forandringer, som ved celledeling overføres til dattercellene. Utviklingen av det som nå anses som en enkel og svært effektiv metode, har skjedd i flere 58 BestPractice april 2016

Figur 1 Prinsippene for målrettet genforandring (genkirurgi) trinn (sinkfingernukleaser, TALEN-nukleaser og det revolusjonerende CRISPR/Cas9-systemet). Bruken av genkirurgi har økt eksplosivt både i forskningsog terapeutisk øyemed. 5,6 Eksempelvis er genkirurgi av CCR5-genet i CD34-positive hematopoetiske stamceller, for å gjøre stamcellene resistente mot hiv infeksjon, nå til klinisk utprøving i fase II. 7 Funksjonen til β-catenin i BxPC-3-PA-celler Karakteriseringen av rollen til β-catenin i PA ble undersøkt ved å sammenlikne villtype- og genmodifiserte PA-celler som manglet β-cateninprotein. 3 På tross av mange forsøk i flere ulike PA-cellelinjer var etablering av β-catenin-genmodifiserte celler kun vellykket i BxPC-3-PA-cellelinjen. Dette antyder at i visse PA-celler er tilstedeværelsen av β-catenin essensielt for cellenes vekst og overlevelse. I BxPC-3-celler derimot, på tross av et totalt fravær av β-cateniprotein, hadde de genmodifiserte cellene en uforandret cellesyklusfordeling, normal morfologi og ingen økning av apoptosenivåer. Ved globale ekspresjonsanalyser av både mrna og proteinnivåer, ble det likevel påvist at BxPC-3-cellene à BestPractice april 2016 59

Figur 2 BxPC-3-PA-celler som mangler både β-catenin og plakoglobin kan ikke danne normale cellekontakter uten β-catenin hadde forandret uttrykk av komponenter med sentrale funksjoner i celleadhesjon. Et fellestrekk hos alle cellene uten β-catenin var en økt mengde av proteinet plakoglobin, som var lokalisert ved cellemembranen på samme måte som β-cateninproteinet i BxPC-3-villtype celler. Videre analyser viste at en reduksjon av mengden plakoglobinprotein (ved bruk av sirna) i de genmodifiserte cellene, slik at de manglet både β-catenin og plakoglobin, forårsaket tydelige morfologiske forandringer. Det fore- 60 BestPractice april 2016

Figur 3 En forandret lokalisering av E-cadherin fra membran til cytoplasma i BxPC-3-PA-celler som mangler både β-catenin og plakoglobin kom opprundede celler, som ikke dannet normale kontakter med nabocellene (figur 2). En viktig type kontaktpunkter mellom epiteliale celler er såkalte «adherens junctions». Dette er dynamiske strukturer, som kontinuerlig settes sammen og tas fra hverandre i prosesser regulert av tilgangen til E-cadherin ved cellemenbranen. 8 Redusert ekspresjon av E-cadherin er en markør for epitelial-mesenkymal transisjon (EMT), og er assosiert med en økt à BestPractice april 2016 61

cellemigrasjon. 9 Når nivåene av E-cadherin ble analysert i vårt system, ble det ikke observert forandringer i mengden E-cadherinprotein. Dette var uavhengig av om cellene manglet β-catenin, plakoglobin eller begge. Likevel viste undersøkelsene av E-cadherins intracellulære lokalisasjon tydelige forskjeller, avhengig av cellenes β-catenin og plakoglobin status (figur 3). I cellene som manglet enten β-catenin eller plakoglobin hver for seg, var E-cadherin primært lokalisert ved cellemembranen. I cellene som manglet både β-catenin og plakoglobin, var E-cadherin hovedsakelig relokalisert til cytoplasma i aggregater. Det er kjent at β-catenin, i tillegg til sin rolle i reguleringen av gentranskripsjon, har viktige roller i celleadhesjon. Vi har etablert at i enkelte typer PA er hovedfunksjonen til β-catenin i cellemembranen som en del av adhesjonskompleksene. Videre har vi vist at cellene kan kompensere for tapt β-catenin ved å øke mengden av plakoglobinprotein. Dannelsen av normale celle-til-cellekontakter var avhengig av at enten β-catenin eller plakoglobin var tilstede. Cellene som manglet begge proteinene kunne ikke etablere ordinære interaksjoner mellom nabocellene. Forandringen i lokalisasjonen til E-cadherin fra cellemembranen til en akkumulering i cytoplasma i cellene som manglet både β-catenin og plakoglobin, viser at disse proteinene har viktige overlappende funksjoner i reguleringen av E-cadherins cellefordeling. En oppregulering av plakoglobinprotein kan ses på som en tilpasningsprosess, som kan hjelpe PA-celler til å overleve i fraværet av β-catenin. KONKLUSJON Ved hjelp av en målrettet genforandring (genkirurgi), har vi etablert at i enkelte PA-cellelinjer er hovedfunksjonen til β-catenin i celleadhesjonen både det å utgjøre en del av «adherens junction»-kompleksene og regulere E-cadherins cellulære lokalisasjon. Vi har videre vist at celler kan svare på fraværet av β-catenin ved å øke proteinnivået av plakoglobin. Dette kan overta funksjonene til β-catenin i celleadhesjon. Det å kartlegge de kompensatoriske mekanismene som tumorceller kan aktivere som svar på elimineringen av sentrale komponenter, er viktig når terapeutiske strategier basert på spesifikke signalveiinhibitorer skal utvikles. Referanser 1. Vincent A, Herman J, Schulick R, Hruban RH, Goggins M. Pancreatic cancer. Lancet 2011 Aug 13;378(9791):607-620. 2. Jones S, Zhang X, Parsons DW, Lin JC, Leary RJ, Angenendt P, Mankoo P, Carter H, Kamiyama H, Jimeno A, et al. Core signaling pathways in human pancreatic cancers revealed by global genomic analyses. Science 2008 Sep 26;321(5897):1801-1806. 3. Olsen PA, Solberg NT, Lund K, Vehus T, Gelazauskaite M, Wilson SR, Krauss S. Implications of targeted genomic disruption of beta-catenin in BxPC-3 pancreatic adenocarcinoma cells. PloS One 2014 9(12):e115496. 4. Kim H, Kim JS. A guide to genome engineering with programmable nucleases. Nature reviews Genetics 2014 May;15(5):321-334. 5. Cox DB, Platt RJ, Zhang F. Therapeutic genome editing: prospects and challenges. Nature Medicine 2015 Feb;21(2):121-131. 6. Ledford H. CRISPR, the disruptor. Nature 2015 Jun 4;522(7554):20-24. 7. Pellagatti A, Dolatshad H, Yip BH, Valletta S, Boultwood J. Application of genome editing technologies to the study and treatment of hematological disease. Advances in Biological Regulation 2016 Jan;60:122-34. 8. Harris TJ, Tepass U. Adherens junctions: from molecules to morphogenesis. Nature Reviews Molecular Cell Biology 2010 Jul;11(7):502-514. 9. Beuran M, Negoi I, Paun S, Ion AD, Bleotu C, Negoi RI, Hostiuc S. The epithelial to mesenchymal transition in pancreatic cancer: A systematic review. Pancreatology : official journal of the International Association of Pancreatology 2015 May-Jun;15(3):217-225. 62 BestPractice april 2016