MicroRNA and Lung Cancer

Presentazione sul tema: "MicroRNA and Lung Cancer"— Transcript della presentazione:

1 MicroRNA and Lung Cancer
CLINICA DI MALATTIE DELL’APPARATO RESPIRATORIO Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia Journal Club MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia

2 MicroRNA and Lung Cancer
CLINICA DI MALATTIE DELL’APPARATO RESPIRATORIO Università degli Studi di Modena e Reggio Emilia New Engl J Med 2005; June 9; 23: MicroRNA and Lung Cancer Matthias Eder, Michaela Scherr Università di Modena e Reggio Emilia

3 MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia
RAS e tumore polmonare microRNA: definizione e funzione Ruolo dei microRNA nel tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia

4 MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia
RAS e tumore polmonare microRNA: definizione e funzione Ruolo dei microRNA nel tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia

5 LA TRASFORMAZIONE NEOPLASTICA
Mutazioni puntiformi Amplificazione genica Traslocazioni cromosomiche delezioni ONCOGENE: carattere dominante ONCOSOPPRESSORE: carattere recessivo Oncogeni On Oncosoppressori On Oncogeni Off Off Oncosoppressori

6 Chronology of genetic and molecular lesions
Normal Hyperplasia Metaplasia Dysplasia ISC Carcinoma 3p- 9p- 17p- Aneuploidy P53 mut Ras mut Telomerase + FHIT Rb C.Brambilla; Eur Respir J 2003; 21 Suppl.39, 36s-44s

7 MAJOR MOLECULAR ALTERATIONS IN LUNG CANCER
Clinics in chest medicine, march 2002 vol.23; n1:83 SCLC (%) NSCLC (%) Proto-oncogenes and growth stimulation Putative autocrine loops GRP/GRP receptor HGF/MET SCF/KIT NDF/ERBB RAS mutation < MYC amplification Other molecular changes BCL-2 expression Telomerase activity

8 Am J Respir Crit Car Med vol 161.pp 1355-1367, 2000
RAS Codifica per 3 proteine di 21-kD (H-Ras, N-Ras, K-Ras) che allo stato attivo legano GTP e allo stato inattivo legano GDP Ruolo di GTPasi intrinseca a ras (p21 ) nel ritorno allo stato di quiescenza della proteina Attivazione dell’oncogene K-ras mediante mutazione puntiforme al codone 12 (occasionalmente: 13 e 61) avviene nel 30% degli adenocarcinomi del polmone La mutazione è correlata all’abitudine tabagica ras Am J Respir Crit Car Med vol 161.pp , 2000

9 + + MUTAZIONE DI KRAS GTP GDP GTP GDP GAP GAP Mutant KRAS active
Clinics in Chest Medicine , march 2002 Vol 23 n°1:83 Drugs that inhibit mutant KRAS expression or function Drugs that block specific downstream signals Mutant KRAS active Inactive KRAS GTP active KRAS GAP Inactive KRAS + GDP GAP GTP + GDP Downstream signal transduction cascade

10 Ras e stimoli proliferativi
Cellular Signalling 2000; 12: Integrine GPCR a PDGFR EGFR IL-2R b Ras AF-6 RGL PI3K Raf Rin1 Mekk Nore1 MAPK Gap Junctions PLD Akt BCR JNK ? Effetti biologici

11 Journal of Clinica Oncol 2005;23:3227-3234
RAS Mutazione di K-RAS identificata in circa il 30% degli adenocarcinomi polmonari Associata a riduzione della sopravvivenza nei pazienti affetti da neoplasia polmonare NSCLC la presenza di mutazione di K-RAS è associata a resistenza al trattamento con gefitinib Journal of Clinica Oncol 2005;23:

12 MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia
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13 Università di Modena e Reggio Emilia
MicroRNA Piccoli frammenti di RNA (lunghezza nucleotidi) non codificanti Regolazione negativa della trascrizione genica mediante ibridazione a sequenze complementari nella regione 3’ (3’UTR) del mRNA target Meccanismo simile nelle piante e negli animali Alcuni miRNA sono alterati nelle neoplasie Università di Modena e Reggio Emilia

14 MicroRNA: sintesi Nature 2005;435:745-746
RISC: RNA-induced silencing complex

15 Interazione tra microRNA e mRNA target
Journal of Cell Biology 2002; 156:17-21 Università di Modena e Reggio Emilia

16 Inibizione della trascrizione proteica
Funzione dei microRNA RISC 3’ UTR mRNA 3’ UTR mRNA microRNA RISC microRNA Clivaggio dell’mRNA Inibizione della trascrizione proteica Cell 2004; 116:

17 Fig. 1. Correlation between FRAs and miRs
Sito fragile:regione cromosomica soggetta a rottura spontanea o indotta Calin, George Adrian et al. (2004) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, Copyright ©2004 by the National Academy of Sciences

18 Fig. 3. MiRs as cancer players
Calin, George Adrian et al. (2004) Proc. Natl. Acad. Sci. USA 101, Copyright ©2004 by the National Academy of Sciences

19 MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia
RAS e tumore polmonare microRNA: definizione e funzione Ruolo dei microRNA nel tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia

20 Università di Modena e Reggio Emilia
Let-7 lethal-7 (let-7) è un membro della famiglia dei miRNA La mutazione di let-7 non permette l’uscita dal ciclo cellulare comportando divisione delle cellule in modelli sperimentali Nell’uomo sono stati identificati geni codificanti per let-7 che mappano regioni delete nelle neoplasie la iperespressione di let-7 ha inibito la cerscita di linee cellulari di tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia

21 microRNA e tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia
Takamizawa J. Reduced expression of the let-7 microRNA in human lung cancer in association with shortened postoperative survival. Cancer Res 2004; 64: Johnson SM. RAS is regulated by the let-7 microRNA family. Cell 2005;120: Università di Modena e Reggio Emilia

22 microRNA e tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia
Takamizawa J. Reduced expression of the let-7 microRNA in human lung cancer in association with shortened postoperative survival. Cancer Res 2004; 64: Johnson SM. RAS is regulated by the let-7 microRNA family. Cell 2005;120: Università di Modena e Reggio Emilia

23 Analisi della espressione di let-7 nel tumore polmonare
Northen blot in linee cellulari di neoplasie polmonari HNLEC = human normal lung epithelial cell lines 20 linee cellulari di neoplasia polmonare 5S rRNA = controllo Northen blot in neoplasie polmonari in vivo Takamizawa J; Cancer Reesearch 2004; 64:

24 Sopravvivenza di NSCLC in base all’espressione di let-7
Real-Time Reverse Transcription-PCR Hierarchical Clustering 143 NSCLC cDNA primer 105 adk cDNA primer Takamizawa J; Cancer Reesearch 2004; 64:

25 microRNA e tumore polmonare Università di Modena e Reggio Emilia
Takamizawa J. Reduced expression of the let-7 microRNA in human lung cancer in association with shortened postoperative survival. Cancer Res 2004; 64: Johnson SM. RAS is regulated by the let-7 microRNA family. Cell 2005;120: Università di Modena e Reggio Emilia

26 LA PRESENZA DI let-7 INFLUENZA LA ESPRESSIONE DI RAS
Controllo negativo Cellule HepG2 trasfettate con let-7 Quantificazione della immunofluorescenza di RAS Controllo negativo Cellule HeLa let-7 + transfettate con oligonucleotidi antisenso inibenti Quantificazione della immunofluorescenza di RAS

27 let-7 E’ SCARSAMENTE ESPRESSO NEL TUMORE POLMONARE
20 neoplasie:polmone, colon,mammella NAT: normal adjacent tissue Northen blot 3 Ca squamocellulari Università di Modena e Reggio Emilia

28 MicroRNA-Mediated Regulation of RAS Expression in Caenorhabditis elegans and Humans
Figure 1. MicroRNA-Mediated Regulation of RAS Expression in Caenorhabditis elegans and Humans. In specific vulval precursor cells from worms (Panel A) and in normal human lung tissue (Panel B), mir-84, a member of the let-7 microRNA family, and let-7, respectively, are transcribed, and the transcripts, which have characteristic hairpin structures, are processed into mature microRNAs. These are then incorporated into a silencing complex (called miRISC). MicroRNA species guide miRISC to target mRNAs by hybridizing to complementary sequences in the 3'UTRs of the mRNAs and thereby prevent their translation. A recent study by Johnson and colleagues1 showed that members of the let-7 family repress the expression of RAS genes and that this mechanism is potentially relevant to the pathogenesis of lung cancer (Panel C). The question marks in Panel C indicate that the reduced expression of let-7 microRNA in lung cancer may be due to alterations in transcription, processing, or maturation. The abrogation of translational repression results in the overexpression of RAS proteins in lung-cancer cells. Additional details of the mechanism by which microRNA represses gene expression are available elsewhere.2 ORF denotes open reading frame. Eder, M. et al. N Engl J Med 2005;352:

29 MicroRNA and Lung Cancer: Università di Modena e Reggio Emilia
Conclusioni MicroRNA hanno ruolo fondamentale nella regolazione della espressione proteica let-7 è in grado di inibire la trascrizione di RAS Nel tumore polmonare è presente una ridotta espressione di let-7 L’assenza di let-7 si associa ad una iperespressione di RAS e ad un peggioramento della prognosi nel tumore polmonare Possibilità di terapia genica in futuro? Università di Modena e Reggio Emilia

30 MicroRNA and Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia
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31 MicroRNA and Lung Cancer
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32 MicroRNA AND Lung Cancer Università di Modena e Reggio Emilia

33 RUOLO DELLA FARNESILTRANSFERASI NELLA ATTIVAZIONE DI RAS
CAAX CAAX Proteolysis (Rce-1) RAS RAS Isoprenyl group c AAX RAS PTI Competitive inhibitor of prenyltransferase P-P Prenyltransferase + isoprenyl-pyrophosphate K RAS N RAS H RAS COCH3 COCH3 COCH3 Lys lys Cell Membrane CANCER RESEARCH 63, , september 15; 2003