Registro:
| Documento: | Tesis Doctoral |
| Título: | Identificación de biomarcadores asociados a la progresión del cáncer de próstata |
| Título alternativo: | Identification of biomarkers associated with prostate cancer progression |
| Autor: | Cascardo, Florencia Laura |
| Editor: | Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales |
| Filiación: | Universidad de Buenos Aires - CONICET. Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN)
|
| Publicación en la Web: | 2023-11-09 |
| Fecha de defensa: | 2023-07-28 |
| Fecha en portada: | 2023 |
| Grado Obtenido: | Doctorado |
| Título Obtenido: | Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Química Biológica |
| Director: | Cotignola, Javier Hernán |
| Consejero: | Monte, Martín |
| Jurado: | Lacunza, Ezequiel; Eiján, Ana María; Nowicki, Susana |
| Idioma: | Español |
| Palabras clave: | CANCER DE PROSTATA; METASTASIS OSEA; VESICULAS EXTRACELULARES; EXOSOMAS; ARNsPROSTATE CANCER; BONE METASTASIS; EXTRACELLULAR VESICLES; EXOSOMES; RNAs |
| Formato: | PDF |
| Handle: |
http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7397_Cascardo |
| PDF: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/download/tesis/tesis_n7397_Cascardo.pdf |
| Registro: | https://bibliotecadigital.exactas.uba.ar/collection/tesis/document/tesis_n7397_Cascardo |
| Ubicación: | Dep.QUI 007397 |
| Derechos de Acceso: | Esta obra puede ser leída, grabada y utilizada con fines de estudio, investigación y docencia. Es necesario el reconocimiento de autoría mediante la cita correspondiente. Cascardo, Florencia Laura. (2023). Identificación de biomarcadores asociados a la progresión del cáncer de próstata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de http://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7397_Cascardo |
Resumen:
El cáncer de próstata es la enfermedad oncológica más diagnosticada y la tercera causa de muerte por cáncer en la población masculina de Argentina, mientras que a nivel mundial es la segunda en incidencia y la quinta causa de muerte por cáncer en hombres. Presenta un amplio espectro de manifestaciones clínicas; cuando se encuentra localizado es mayoritariamente curable pero, al expandirse a tejidos extraglandulares, el pronóstico de cura disminuye drásticamente, teniendo a las metástasis óseas como principal causa de muerte. Las células metastásicas de los tumores prostáticos presentan tropismo preferencial por el hueso, sitio en el cual se establecen aproximadamente el 90% de sus tumores metastásicos. Allí, las células tumorales interactúan con el microambiente óseo y provocan un desbalance en el proceso fisiológico de remodelación, que requiere una actividad perfectamente coordinada entre los osteoclastos y los osteoblastos para llevar adelante la degradación y la formación de tejido óseo de manera equilibrada. Si bien se demostró que las células óseas liberan factores que favorecen el crecimiento y la sobrevida de las células tumorales prostáticas y que esa interacción, a su vez, promueve la progresión metastásica, aún no se conoce por completo la naturaleza molecular de ese diálogo entre ambos tipos celulares. En la actualidad, a pesar de ser posible la detección temprana de los tumores prostáticos, continúa siendo un desafío poder predecir con precisión el riesgo de progresión y, por ende, determinar el tipo de tratamiento adecuado para cada paciente en particular. Al momento del diagnóstico, el predictor de referencia es la estadificación desarrollada por la Sociedad Internacional de Patología Urológica (ISUP), que se basa en la puntuación histológica de Gleason. El puntaje ISUP ofrece mejoras respecto de la puntuación de Gleason original; sin embargo, no resulta suficiente para pronosticar con certeza el curso de la enfermedad en una alta proporción de pacientes, siendo necesario encontrar nuevos biomarcadores que permitan agregar valor predictivo a los parámetros clínico-patológicos ya utilizados. En los últimos años, cobró mayor relevancia el estudio de las vesículas extracelulares, evidenciándose que están involucradas en las diferentes etapas de la progresión tumoral. En particular, los exosomas son un tipo de vesículas extracelulares pequeñas con biogénesis endocítica, que están presentes en los fluidos corporales y suelen ser un reflejo de sus células de origen. El contenido de estas vesículas incluye proteínas, lípidos, ADN y distintos ARNs. En consecuencia, los exosomas emergen como potenciales nuevos biomarcadores de diagnóstico, pronóstico y seguimiento de la enfermedad a través de métodos poco invasivos como las biopsias líquidas. Con estos antecedentes, se planteó la hipótesis que los tumores prostáticos liberan exosomas que transportan biomoléculas que acondicionan el nicho metastásico óseo. Por lo tanto, el objetivo general de esta tesis fue estudiar la comunicación intercelular entre las células tumorales prostáticas y las células óseas, centrándose en la comunicación a través de vesículas símil exosomas (ELVs, exosome-like vesicles), e identificar mecanismos moleculares involucrados en esta interacción intercelular. Empleando un ensayo de co-cultivo indirecto entre células tumorales prostáticas PC3 y células precursoras óseas MC3T3 (preosteoblásticas) o Raw264.7 (preosteoclásticas), se pudo evidenciar un potencial tráfico de vesículas extracelulares desde las células PC3 hacia las células óseas. Luego, se procedió a aislar estas vesículas a partir de medios condicionados de mono-cultivos de PC3; las cuales pudieron ser caracterizadas como ELVs mediante microscopía electrónica de transmisión, citometría de flujo y Western Blot. Posteriormente, se incubaron las células precursoras óseas (MC3T3 o Raw264.7) con las vesículas aisladas de PC3, observándose cambios morfológicos y en el perfil transcripcional. Además, se realizó un análisis bioinformático a partir de datos transcriptómicos de repositorios públicos (GSE109356, GSE117744 y GSE35813) en los que se analizó el contenido de microARNs (miRNAs) de ELVs de PC3. Se determinó cuáles eran los 100 miRNAs más abundantes en cada conjunto de datos y se identificaron los 16 miRNAs comunes a los tres conjuntos. El análisis de ontología génica de los 16 miRNAs junto con sus ARNs mensajeros (mRNAs) blanco, determinó que se encuentran asociados a inflamación, regeneración ósea, transición epitelio-mesenquimal, adhesión celular y vías de señalización en cáncer, entre otras. También se evaluó el contenido de ARNs de las ELVs derivadas de PC3 por arrays de expresión, focalizando el estudio en los 30 lncRNAs más abundantes, cuyos mRNAs blanco se encuentraron involucrados en vías relacionadas con modificaciones de la cromatina, regulación de la transcripción y la traducción, degradación del ARN, proteólisis, diferentes tipos de uniones intercelulares, adhesión celular y procesos metabólicos, entre otros. Por otro lado, se analizaron datos transcriptómicos de vesículas extracelulares aisladas de plasma de pacientes con cáncer de próstata y de hombres sanos (GSE71008). Al comparar la abundancia de los ARNs contenidos en las vesículas de ambos grupos, se encontraron 6 ARNs no codificantes largos (lncRNAs), 9 miRNAs y 15 mRNAs con abundancia diferencial. Además de ser candidatos interesantes a biomarcadores de diagnóstico de la enfermedad, se observó que estos ARNs están involucrados en múltiples procesos de gran importancia en el hueso, sugiriendo un rol de estas vesículas extracelulares en la preparación del nicho metastásico óseo. Para evaluar si también podrían tener utilidad como indicadores de progresión de la enfermedad, se utilizaron los datos de 482 tumores primarios de TCGA-PRAD, encontrando una firma de lncRNAs y mRNAs que presenta una asociación significativa con el tiempo de sobrevida libre de progresión de los pacientes y permite aumentar el valor predictivo del sistema de estadificación ISUP para determinar el riesgo de progresión de cada paciente. En síntesis, este trabajo permitió ampliar el conocimiento sobre los efectos de las ELVs derivadas de células tumorales prostáticas PC3 sobre las células óseas y el rol que podrían tener en la preparación del nicho metastásico. También se identificaron perfiles de ARNs que permitirían mejorar el diagnóstico y agregar valor predictivo al parámetro de referencia utilizado para la predicción del riesgo de progresión del cáncer de próstata.
Abstract:
Prostate cancer is the most diagnosed oncological disease and the third leading cause of cancer-related death in the Argentinian male population, while worldwide it is the second in incidence and the fifth leading cause of cancer-related death in men. It has a wide spectrum of clinical presentations; when localised it is mostly curable but, when it spreads to extraglandular tissues, cure prognosis decreases dramatically, being bone metastases the main cause of death. Metastatic prostate cancer cells have preferential tropism for the bone, where approximately 90% of their secondary tumours are established. There, tumour cells interact with the bone microenvironment and cause a disruption in the physiological remodelling process, which requires perfectly coordinated activity between osteoclasts and osteoblasts to carry out the degradation and formation of the bone tissue in a balanced manner. Although it has been demonstrated that bone cells release factors that promote prostate tumour cells growth and survival and that this interaction, in turn, promotes metastatic progression, the molecular nature of this dialogue between the two cell types is not yet completely understood. At the moment, despite early detection of prostate tumours being possible, it remains a challenge to accurately predict the progression risk and thus to determine the appropriate treatment for each patient. At diagnosis, the reference predictor is the staging developed by the International Society of Urological Pathology (ISUP), which is based on the histological Gleason score. It offers improvements over the original Gleason score; however, it is not sufficient to predict with certainty the course of the disease in a high proportion of patients, being necessary to find new biomarkers in order to add predictive value to the clinico-pathological parameters available. In recent years, the study of extracellular vesicles has become more relevant, evidencing that they are involved in the different stages of tumour progression. In particular, exosomes are a type of small extracellular vesicles with endocytic biogenesis, which are present in body fluids and are usually a reflection of their cells of origin. These vesicles contain proteins, lipids, DNA and various RNAs. Consequently, exosomes emerge as potential new biomarkers for diagnosis, prognosis and monitoring of the disease through minimally invasive methods such as liquid biopsies. Based on the hypothesis that prostate tumours release exosomes that prepare the bone metastatic niche by transporting certain biomolecules, the general aim of this thesis was to study the intercellular communication between prostate tumour cells and bone cells, focusing on the communication through exosome-like vesicles (ELVs), and to identify molecular mechanisms involved in this intercellular interaction. Using an indirect co-culture assay between PC3 prostate tumour cells and MC3T3 (preosteoblastic) or Raw264.7 (preosteoclastic) bone precursor cells, a potential trafficking of extracellular vesicles from PC3 cells into bone cells was evidenced. These vesicles were then isolated from the conditioned medium of PC3 monocultures and characterised as ELVs by transmission electron microscopy, flow cytometry and Western Blot. Subsequently, bone precursor cells (MC3T3 or Raw264.7) were incubated with these PC3-derived vesicles and changes in their morphology and their transcriptional profile were observed. Furthermore, a bioinformatics analysis was performed on transcriptomic data from public repositories (GSE109356, GSE117744 and GSE35813) in which the microRNAs (miRNAs) content of PC3-derived ELVs was analysed. The 100 most abundant miRNAs in each dataset were determined and the 16 miRNAs common to all three datasets were identified. Gene ontology analysis of the 16 miRNAs together with their target messenger RNAs (mRNAs) determined that they are associated with inflammation, bone regeneration, epithelial-mesenchymal transition, cell adhesion and signalling pathways in cancer, among others. The RNA content of PC3-derived ELVs was also evaluated by expression arrays, focusing the study on the 30 most abundant lncRNAs, whose target mRNAs were involved in pathways related to chromatin modifications, transcription and translation regulation, RNA degradation, proteolysis, different types of intercellular junctions, cell adhesion and metabolic processes, among others. On the other side, transcriptomic data from extracellular vesicles isolated from plasma of prostate cancer patients and healthy men (GSE71008) were analysed. By comparing the abundance of RNAs contained in the vesicles of both groups, 6 long non-coding RNAs (lncRNAs), 9 miRNAs and 15 mRNAs were found to have differential abundance. In addition to being interesting candidates for diagnostic biomarkers of the disease, these RNAs were found to be involved in multiple important processes in the bone, suggesting a role for these extracellular vesicles in the preparation of the bone metastatic niche. To assess whether they could also be useful as indicators of disease progression, we used data from 482 primary tumours from TCGA-PRAD, finding a signature of lncRNAs and mRNAs that has a significant association with progression-free survival time of patients and allows to increase the predictive value of the ISUP staging system to determine the risk of progression of each patient. In summary, this work has broadened the knowledge about the effects of PC3 prostate tumour-derived ELVs on bone cells and the role they may play in preparing the metastatic niche. RNA profiles were also identified to improve diagnosis and add predictive value to the reference parameter used for prostate cancer progression risk prediction.
Citación:
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Cascardo, Florencia Laura. (2023). Identificación de biomarcadores asociados a la progresión del cáncer de próstata. (Tesis Doctoral. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales.). Recuperado de https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7397_Cascardo
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Cascardo, Florencia Laura. "Identificación de biomarcadores asociados a la progresión del cáncer de próstata". Tesis Doctoral, Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, 2023.https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7397_Cascardo
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