 |
Osteopontin: Role in cellular signalling and melanoma progression
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
112327 |
| Type |
K |
| Principal investigator |
Balázs, Margit |
| Title in Hungarian |
Oszteopontin: Szerepe jelátviteli útvonalakban és melanoma progresszióban |
| Title in English |
Osteopontin: Role in cellular signalling and melanoma progression |
| Keywords in Hungarian |
oszteopontin, invázió, melanoma progresszió, jelátvitel |
| Keywords in English |
osteopontin, invasion, melanoma progression, signal transduction |
| Discipline |
| Organ physiology and pathophysiology (Council of Medical and Biological Sciences) | 60 % | | Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences) | 40 % |
|
| Panel |
Immunity, Cancer and Microbiology |
| Department or equivalent |
Department of Public Health and Epidemiology (University of Debrecen) |
| Participants |
Ádány, Róza
Bárdos, Helga
Ecsedi, Szilvia
Emri, Gabriella
Kiss, Tímea
Koroknai, Viktória
Méhes, Gábor
Szász, István
Vízkeleti, Laura
|
| Starting date |
2015-01-01 |
| Closing date |
2019-12-31 |
| Funding (in million HUF) |
27.195 |
| FTE (full time equivalent) |
15.15 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Génexpressziós vizsgálataink (AffymetrixU133Plus2.0) során primer melanomákban (n=36) a megnövekedett expressziójú gének közül a legnagyobb mértékű változást (>20x) az osteopontin (OPN) génre figyeltük meg. Az OPN emelkedett plazma szintje a legújabb vizsgálatok szerint számos daganatnál szoros összefüggést mutat a metasztázisok jelenlétével, ezért ígéretes biomarkernek tartják. Összetett biológiai funkcióit nemcsak alternatív transzlációja és poszttanszlációs módosításai biztosítják, hanem alternative splicing is, mely során számos OPN variáns van jelen további módosításokhoz. Az OPN splice variánsok biológia szerepére melanomákban nincs adat. Ezért vizsgálataink célja az OPN splice variánsok jelenlétének/mintázatának elemzése primer és metasztatikus melanomákban, továbbá primer tumor és metasztázis eredetű melanoma sejtvonalakból (n=23) különböző OPN izoformákat expresszáló modellek létrehozása. A transzfektált sejtvonalakon proliferációs, inváziós és migrációs esszékkel megállapítjuk a variánsok élettani szerepét, megvizsgáljuk a receptorkötődési mintázataikat (αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7) és meghatározzuk, hogy milyen jelátviteli útvonalakat aktiválnak. Az OPN splice variánsok hatásmechanizmusának komplex ismerete lehetővé teszi, hogy specifikus antitestekkel az adott izoformák pontosan meghatározott gátlását végezzük el, a receptor ligációra és az aktivált útvonalakra egyaránt. Mivel az OPN szekretált formája mellett ismert a molekula intracelluláris típusa is, s hatásmechanizmusuk máig nem elkülönült, így az inracelluláris OPN-t nem expresszáló modelljeink segítségével megállapíthatjuk, hogy az említett élettani hatások kizárólagosak-e valamely formára.
Mi a kutatás alapkérdése?
Ebben a részben írja le röviden, hogy mi a kutatás segítségével megválaszolni kívánt probléma, mi a kutatás kiinduló hipotézise, milyen kérdéseket válaszolnak meg a kísérletek.
Az osteopontin (OPN) egy olyan multifunkcionális molekula, mely legújabb irodalmi adatok alapján a melanoma progresszióban is fontos szerepet játszik. Szerteágazó funkciói révén számos lehetőséget kínál specifikus immunterápia fejlesztéséhez. Alternatív splicing-gal számos izotípusa keletkezhet, melyeknek mind az előfordulása, mind a melanoma progresszióban betöltött szerepe ismeretlen. Célunk az OPN izotípusok mintázatának/expressziójának tanulmányozása melanoma szövetekben és in vitro modellekben.
Kutatásaink a következő kérdések megválaszolását célozzák:
1) Mely OPN splice variánsok vannak jelen az eltérő tulajdonságú primer melanomákban és metasztázisokban valamint sejtvonalakban? Van-e izotípus váltás a melanomák progressziója során? Milyen élettani hatással (proliferáció, migráció, invázió) bírnak az izotípusok egy adott OPN splice variánst fokozott mértékben expresszáló sejtvonalban?
2) Azonos módon kötődnek-e az OPN izotípusok ismert receptoraikhoz (αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7)? Mely izotípus, hogyan befolyásolja az NF-κB és Phospho-Akt jelátviteli útvonalakat?
3) Lehetséges-e antitestek segítségével gátolni az adott izotípusokat és receptor kötődésüket vagy aktivált jelátviteli útvonalaikat? Az említett kezelések közül, kiválasztható-e az a mód, mely a leginkább hatékony a daganatsejt migráció és invázió visszaszorításában? Az OPN fehérjének ismert mind a szekretált, mind az intracellulárisan felhalmozódó formája, a fent említett élettani hatások pedig az előbbit valószínűsítik. Kutatásaink során keressük a választ arra, hogy az OPN splice variánsok hatásai kizárólagosan tulajdoníthatók-e az extracelluláris formának.
Mi a kutatás jelentősége?
Röviden írja le, milyen új perspektívát nyitnak az alapkutatásban az elért eredmények, milyen társadalmi hasznosíthatóságnak teremtik meg a tudományos alapját. Mutassa be, hogy a megpályázott kutatási területen lévő hazai és a nemzetközi versenytársaihoz képest melyek az egyediségei és erősségei a pályázatának!
Melanomában kimutatták, hogy az OPN az egyik legnagyobb mértékben kifejeződő molekula, mely gyakran társul megnövekedett invázióval és összefüggést mutat a betegek tumormentes túlélési esélyeinek csökkenésével. Az OPN multifunkcionális molekula, számos lehetőséget kínál specifikus terápiás lehetőségek tervezésére. Ehhez szükséges az OPN molekula jelenleginél sokkal pontosabb jellemzése. Míg más daganattípusokban már ismert néhány OPN izotípus, a bőr melanomára vizsgálatunk az első, mely nagyszámú és eltérő progressziós fázisú primer tumorban és metasztázisban az OPN izotípusok szerepének meghatározását célozza meg. A melanoma szövetmintákon (> 100 RNS) kívül 23 melanoma sejtvonalat szereztünk be, melyek – stabil transzfekciót követően – lehetőséget adnak arra, hogy a daganat proliferáció, migráció és invázió szempontjából fontosnak ítélt OPN izotípusok szerepét tanulmányozzuk. Bár az alternatív splicing nem érinti az OPN fehérje azon szakaszait, melyek az ismert receptoraikkal (αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7) történő interakciót lehetővé teszik, néhány tanulmány arra utal, hogy az OPN splice variánsok szolúbilisabbak lehetnek, és így könnyebben kötődnek membrán receptoraikhoz. Támogatás esetén az OPN hatásmechanizmusának megismerését célzó vizsgálataink lesznek az elsők, melyek során az eltérő receptor-kötődési mintázat elemzésével, majd az NF-κB és Phospho-Akt jelátviteli kaszkád változásainak tanulmányozásával értelmezni lehet az OPN szerepét a melanoma progressziójában. Fontosnak tartjuk az OPN izotípusokra tervezett specifikus terápia kidolgozását, ezért az izotípus mRNS-ek alapján olyan anti-OPN antitestek létrehozását és vizsgálatát tervezzük, melyek specifikusan gátolják az adott variánsokat, de azok receptorait és az általuk aktivált jelátviteli utakat is. Eredményeink alapján lehetővé válik annak megválaszolása, hogy mi a legspecifikusabb és leghatékonyabb módja az alternative splicing által kiváltott élettani hatások visszaszorítására. Kutatásaink során keressük a választ egy – az irodalomban máig tisztázatlan – kérdésre: az OPN splice variánsok hatásai mennyiben tulajdoníthatók az OPN extracelluláris formájára, továbbá kizárható-e az intracellulárisan felhalmozódó OPN szerepe?
A kutatás összefoglalója, célkitűzései laikusok számára
Ebben a fejezetben írja le a kutatás fő célkitűzéseit alapműveltséggel rendelkező laikusok számára. Ez az összefoglaló a döntéshozók, a média, illetve az érdeklődők tájékoztatása szempontjából különösen fontos az NKFI Hivatal számára.
Célunk a bőrdaganatok legrosszabb indulatú formája, a melanoma agresszív viselkedésének hátterében álló molekuláris mechanizmusok feltárása. A daganatra jellemző a gyors áttétképzés, a hagyományos terápiás eljárásokkal szembeni rezisztencia. A hatékony gyógyszeres kezelések kidolgozását nehezíti, hogy az egyik legheterogénebb megjelenésű tumor. A különböző csoportok által alkalmazott, sokszor eltérő kutatási koncepciók miatt kevés azoknak az ismert molekuláris targeteknek a száma, melyek meghatározzák az agresszív viselkedést, így hatékony terápiás célpontokként szolgálhatnak. Saját, az irodalommal is összehangzó eredményeink szerint új irányvonal lehet a melanomákban igen magas szinten kifejeződő molekula az oszteopontin (OPN) daganat progresszióban betöltött szerepének tanulmányozása. Nehezíti a helyzetet, hogy az OPN molekula különböző formában lehet jelen a daganat szövetekben, mely eddigi ismeretek szerint, megváltoztathatja az OPN ismert receptoraihoz való kötődését. Ennek pontos mechanizmusa jelenleg ismeretlen. Vizsgálataink során célunk az OPN variánsainak feltérképezése és annak megállapítása, hogy van-e különbség a variánsok élettani, inváziót előidéző hatásai között. In vitro melanoma modellekben olyan kezeléseket fogunk alkalmazni, melyek az OPN nagyfokú felszaporodását eredményezik. Az így kialakított modellek segítségével jellemezhetjük az OPN variánsok sejtfelszíni receptor kapcsolatait, megállapíthatjuk, hogy milyen jelátviteli folyamatokat irányítanak. Vizsgálataink egyik leglényegesebb része, hogy az ilyen módon jellemzett hatásokat megpróbáljuk gátolni, mely későbbi immunterápiás alkalmazásoknak nyithat teret a melanomás betegek számára.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Previous studies revealed increasing level of osteopontin (OPN) as one of the most remarkable change in human melanomas. According to the published data, elevated plasma level of OPN may also be a promising marker, the expression of it correlates with metastatic potential of different tumour types. The complex biologic function of OPN is due to alternative translation mechanism and wide variety of posttranslational modifications as well as alternative splicing, which provides several OPN variants for further modifications. The biological role of different splice variants is still unknown during the progression of malignant melanoma. We currently have more than 100 melanoma RNA samples to examine the distinct splice variants in different melanoma tissues. Moreover, a set of 23 melanoma cell lines allow us to develop models overexpressing different OPN isoforms. Using these model systems, proliferation, invasion and migration assays will be performed to determine the physiological roles of distinct OPN variants. We also aim to study their receptor-binding patterns (αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7), and to define which molecular pathways are activated by the different receptor-ligand complexes. Thus, the comprehensive knowledge about the mechanisms of action of distinct OPN variants renders it possible to carry out specific inhibition of a given isoform, receptor ligation or activated pathway using appropriate antibodies. Because OPN is exists in both secreted and intracellular forms (their way of action is still not differentiated), we will study in OPN negative cell line models whether the physiological effects mentioned above are exclusive for one of the forms.
What is the major research question?
Describe here briefly the problem to be solved by the research, the starting hypothesis, and the questions addressed by the experiments.
Osteopontin (OPN) is a multifunctional molecule playing a fundamental role in melanoma progression. According to the most recent publications it can also be a promising therapeutic target for different cancers. The complex biological functions of OPN offers several possibilities for designing new and specific therapies. Several OPN isotypes exist due to alternative splice mechanisms; however, the role of those is still missing in melanoma progression. Therefore we attempt to study the maintenance of OPN isoforms in primary and metastatic melanomas as well as in in vitro models.
We aim to address the following questions:
1) Which type of OPN mRNA splice variants exist in primary and metastatic malignant melanomas and melanoma cell lines? Is there any splice switch of OPN isoforms between melanoma stages? What are the consequences of the maintenance of distinct splice variants for cell proliferation, migration and invasion in melanoma?
2) Do the translated OPN splice variants share the same receptor binding patterns (to their known receptors: αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7) compared to the full length of OPN? How do OPN isoforms influence targeted NF-κB és p-Akt pathways? Is it possible to target OPN isoforms, their receptors or cell intracellular cell signaling caused by OPNs? What are the consequences of isoform targeted inhibition at distinctive levels? Which therapeutic method is the most successful strategy for inhibition of melanoma cell proliferation, migration and invasion?
3) We also would like answer: whether the specific physiological effects of OPN isoforms are derived only from secreted OPN or secreted OPN also contributes to?
What is the significance of the research?
Describe the new perspectives opened by the results achieved, including the scientific basics of potential societal applications. Please describe the unique strengths of your proposal in comparison to your domestic and international competitors in the given field.
Osteopontin (OPN) is one the most highly expressed gene associated with increased tumour cell invasion and reduced relapse free survival in melanoma patients. Being multifunctional in malignant melanoma, it offers several possibilities to design a new and specifically targeted therapy, however, the role of OPN in malignant melanoma has to be characterized more accurately. In other tumour types, alternative splicing of OPN has already been defined as a mechanism to provide several OPN variants to fulfill diverse physiological roles. In malignant melanoma, our study would be the first to determine the role of each OPN isoforms in a relatively wide panel of primary and metastatic melanomas. In our laboratory, 16 primary melanoma derived cell lines as well as 9 metastatic cultures have been established and will serve as models to study the effects of OPN isoforms for melanoma cell proliferation, migration and invasion followed by transfection. To our knowledge, alternative splicing does not affect the receptor binding sites to the known receptors of OPN (αvβ1, αvβ3, αvβ5, α5β1, α4β1, CD44v6-v7). However, OPN variants might be more solubilized binding more easily to their membrane cell surface receptors. The present study would be the first defining whether OPN isoforms share the same receptor binding patterns and the following effects for NF-κB and Phospho-Akt pathways. Furthermore, our study will make it possible to design immunotherapeutic strategies which targets OPN isoforms, OPN memrane surface receptors and activated intracellular signalling. This experiment would be the first which can decide between the most promising therapeutic way to inhibit melanoma cell proliferation, migration and invasion. Finally, we attempt to answer a controversial question: which OPN is responsible for the aforementioned pathophysiological effects in melanoma? Secreted type only, or together with intracellular OPN?
Summary and aims of the research for the public
Describe here the major aims of the research for an audience with average background information. This summary is especially important for NRDI Office in order to inform decision-makers, media, and others.
The aim of the present project is to investigate the molecular mechanisms leading to aggressive behavior of malignant melanomas. This tumour type is characterized by high metastatic potential and early resistance against conventional therapies. Several factors influence the effectiveness of medical treatment. Among these, one of the most significant is the high intratumoural heterogeneity. Owing to the different research strategies and approaches, at present, only few molecular targets are known to be in relation to aggressive behavior of melanoma, serving as effective therapeutic targets. In alignment with the literature, our previous investigations revealed a highly expressed molecule, osteopontin (OPN) as a potential new target in melanoma. However, OPN can be present in different forms within the tumour tissue, modifying the binding to its known receptors. The exact mechanism of this modification in the receptor-ligand interaction is still unknown. Therefore, we aimed to determine the different OPN variants in melanoma tissue, and to define if there any difference between the effects of these variants on tumour cell physiology and invasion. We also plan to perform different treatments on melanoma cells to increase OPN expression. These in vitro models will be used to characterize the interactions between the distinct OPN variants and cell surface receptors. We will also examine the kinds of signal transduction processes controlled by the different receptor-ligand complexes. This way it will be possible to inhibit these characterized effects, introducing novel immunotherapeutic approaches to treat the disease in the future.
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
List of publications |
|
|
| Balázs, M ; Koroknai, V ; Szász, I ; Ecsedi, S: Detection of CCND1 Locus Amplification by Fluorescence In Situ Hybridization, The Retinoblastoma Protein New York (NY), Amerikai Egyesült Államok : Humana Press Inc., Springer, pp. 85-100. , 16 p., 2018 | | Balazs, M ; Vizkeleti, L ; Ecsedi, S ; Adany, R ; Raso, E ; Hegedus, B ; Ladanyi, A ; Tovari, J ; Timar, J: Hazai melanomakutatások: reményt keltő eredmények egy korábban reménytelen daganatban., MAGYAR ONKOLÓGIA 59 : 4 pp. 275-281. , 7 p. (2015), 2015 | | Kiss T, Ecsedi S, Vizkeleti L, Koroknai V, Emri G, Kovacs N, Adany R, Balazs M: The role of osteopontin expression in melanoma progression., TUMOR BIOLOGY 36: (10) pp. 7841-7847., 2015 | | Koroknai Viktoria, Szasz Istvan, Hernandez-Vargas Hector, Fernandez-Jimenez Nora, Cuenin Cyrille, Herceg Zdenko, Vizkeleti Laura, Adany Roza, Ecsedi Szilvia, Balazs Margit: DNA hypermethylation is associated with invasive phenotype of malignant melanoma, EXPERIMENTAL DERMATOLOGY 1: pp. 39-50., 2020 | | Szász I, Koroknai V, Kiss T, Vízkeleti L, Ádány R, Balázs M: Molecular alterations associated with acquired resistance to BRAFV600E targeted therapy in melanoma cells, MELANOMA RESEARCH 29: (4) pp. 390-400., 2019 | | Vizkeleti L, Kiss T, Koroknai V, Ecsedi S, Papp O, Szasz I, Adany R, Balazs M: Altered integrin expression patterns shown by microarray in human cutaneous melanoma., MELANOMA RESEARCH 27: (3) pp. 180-188., 2017 | | Koroknai V, Ecsedi S, Vizkeleti L, Kiss T, Szasz I, Lukacs A, Papp O, Adany R, Balazs M: Genomic profiling of invasive melanoma cell lines by array comparative genomic hybridization, MELANOMA RESEARCH 26: (2) pp. 100-107., 2016 | | Szász I, Koroknai V, Kiss T, Vízkeleti L, Ádány R, Balázs M: Molecular alterations associated with acquired resistance to BRAFV600E targeted therapy in melanoma cells., Melanoma Res. 2019 Feb 6. doi: 10.1097/CMR.0000000000000588. [Epub ahead of print], 2019 | | Balázs M, Koroknai V, Szász I, Ecsedi S.: Detection of CCND1 Locus Amplification by Fluorescence In Situ Hybridization, Methods Mol Biol. 2018;1726:85-100. doi: 10.1007/978-1-4939-7565-5_9., 2018 | | Kiss T, Ecsedi Sz, Vizkeleti L, Koroknai V, Emri G, Kovács N, Adany R, Balazs M.: The role of osteopontin expression in melanoma progression, Tumour Biology 36(10):7841-7. 2015, 2015 | | Koroknai V, Ecsedi S, Vízkeleti L, Kiss T, Szász I, Lukács A, Papp O, Ádány R, Balázs M.: Genomic profiling of invasive melanoma cell lines by array comparative genomic hybridization, Melanoma Research [Epub ahead of print] (2015 Dec 11.), 2015 | | Koroknai V, Ecsedi S, Vízkeleti L, Kiss T, Szász I, Lukács A, Papp O, Ádány R, Balázs M.: Genomic profiling of invasive melanoma cell lines by array comparative genomic hybridization, Melanoma Research 2016 Apr;26(2):100-7., 2016 | | Vizkeleti L, Kiss T, Koroknai V, Ecsedi S, Papp O, Szasz I, Adany R, Balazs M: Altered integrin expression patterns shown by microarray in human cutaneous melanoma, Melanoma Research, 2017 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
