 |
Role of the cistromic interactions of the PPARγ, RXR and STAT6 transcription factors for the development and function of the M2 cellular phenotype.
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
116815 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Batista Pelaez, Frank Ricardo |
| Title in Hungarian |
A PPARγ, RXR és STAT6 transzkripciós faktorok cisztromi kölcsöhnatásainak szerepe az M2 fenotípus kialakulásában és funkciójában |
| Title in English |
Role of the cistromic interactions of the PPARγ, RXR and STAT6 transcription factors for the development and function of the M2 cellular phenotype. |
| Keywords in Hungarian |
makrofág, transzkriptomika, gyulladás, karcinoma |
| Keywords in English |
Macrophage, Transcriptomics, Inflammation, Carcinoma |
| Discipline |
| Molecular biology (Council of Medical and Biological Sciences) | 90 % | | Ortelius classification: Molecular biology | | Immunology (Council of Medical and Biological Sciences) | 10 % | | Ortelius classification: Immunology |
|
| Panel |
Immunity, Cancer and Microbiology |
| Department or equivalent |
Department of Medical Chemistry (University of Debrecen) |
| Starting date |
2016-02-01 |
| Closing date |
2019-01-31 |
| Funding (in million HUF) |
22.704 |
| FTE (full time equivalent) |
3.00 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
A gyulladás a szervezet homeosztázisában bekövetkező változásokra adott, evolúciósan konzervált adaptív válasz. A legújabb kutatási eredmények a gyulladási folyamatok fontos szerepét nemcsak a fertőzések, de számos egyéb betegség esetén is igazolták, beleértve az atherosclerosist, a cukorbetegséget, az elhízást és a tumoros megbetegedéseket. A gyulladási folyamatok szabályozásának egyik legfontosabb sejttípusai a makrofágok. A makrofágokra nagyfokú heterogenitás jellemző és akár ellentétes szerepet is betölthetnek bizonyos gyulladásos folyamatokban. Éppen ezért kiemelten fontos, hogy megértsük a különböző makrofág sejttípusok kialakulásának molekuláris részleteit. Ebben a kutatási tervben megfogalmazott célunk az ún. alternatív módon aktivált, vagy más néven M2, makrofágok kialakulását kísérő transzkripciós folyamatok leírása és azon kulcsfontosságú molekuláris események azonosítása, amelyek hozzájárulnak a makrofág tumor-növekedésben játszott szerepének szabályozásában. Korábbi munkánkban azonosítottuk a STAT6 és PPARg transzkripciós faktorok együttműködését a makrofág transzkripció szabályozásában. Ennek a munkának a folytatásaként a célunk, hogy feltérképezzük ezen transzkripciós faktorok genom-szintű lokalizációját és az általuk szabályozott transzkripciós változásokat normál humán és egér makrofágban, valamint betegséghez kapcsolódó makrofágok esetén. Mind a PPARg és STAT6, illetve az újonnan azonosított faktorok szerepét vizsgálni fogjuk az emlőrák progressziójának szabályozásában.
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.
A PPARg és STAT6 transzkripciós faktorok között nemrégiben leírt kapcsolat kiindulási alapként szolgál számunkra az M2 differenciálódás és sejttípus specifikáció transzkripciós mechanizmusának részletes vizsgálatához. Jelen munkánkban arra törekszünk, hogy azonosítsunk transzkripciós és epigenetikai kölcsönhatásokat, illetve olyan kulcsfontosságú szabályozási folyamatokat, amelyek meghatározzák az ex vivo differenciált normális egér és humán sejtek M2 sejtes fenotípusát, valamint hozzájárulnak az egér betegség modellekben vagy humán tumorszövetben fellelhető makrofágok transzkripcionális profiljához (1. cél). Az újonnan azonosított szabályozó molekulákat és folyamatokat az emlőrák kialakulásának folyamatában fogjuk tesztelni in vivo (2. cél). Úgy gondoljuk, hogy a sejttípus-specifikus faktorok (STAT6, RXRa) és a lipid-regulált PPARg interakciója hozzájárul az M2-makrofág fenotípus kialakulásához.
Ezért a kutatási céljaink a következők:
1. normál és betegség-modellekből származó egér és humán M2 makrofágok összehasonlítása, a bekövetkező transzkripciós változások és transzkripciós faktor-hálózatok jellemzése teljes genom szintjén, új generációs szekvenálási technikák segítségével
- PPARg és STAT6 transzkripciós faktorok kötőhelyeinek genom-szintű feltérképezése.
- IL4 és / vagy PPARg ligand-aktiválást követő naszcens RNS-transzkripció meghatározása
2. A tumorasszociált makrofágokban (TAM) a STAT6, a PPARg és az újonnan azonosított szabályozási folyamatok szerepének vizsgálata a mellrák kialakulásában.
- A PPARy és STAT6 szerepének vizsgálata TAM-okban egér emlő adenokarcinóma-modell alkalmazásával.
- A tumor invazív jellegének in vitro értékelése.
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!
Elvárt eredmények, a pályázat lehetséges innovativ és áttörő eredményei
Az alapkutatás szempontjából a citokin által mediált és a magi hormonreceptorok által kiváltott transzkripciós változások közötti, azon kapcsolatok feltárása, melyek az M2 fenotipust szabályozzák új területet nyithatnak meg a szövet és sejttipus meghatározásában és a génexpresszió szabályozásában, ami egy fontos, de eddig elhanyagolt terület volt. Az újonnan azonositott mechanizmusokat összevetjük ellentétes fenotipussal rendelkező M1 gyulladásos makrofágokban azonositott cisztromic hálózattal.
Technológiai fejlesztés szempontjából: a ChIP-seq és microarray/RNAseq módszerekkel kapott eredmények elemzését, egy harmadik módszerrel GRO Seq-kel is elvégezzük. Ez lehetőséget ad genomi kötőhelyek, állandó mRNS szint, és a nascent RNS szintézis genomi helyének (GRO Seq) meghatározására, ami egy teljesebb és részletesebb képet nyújt a citokinek és/vagy magi receptorok által kiváltott globális génexpressziós változásokról.
Eredményeink egy fontos patofiziológiai állapotról (daganat kialakulása és fejlődése) adnak összefüggő képet, ami új, specifikus terápiák kidolgozására adhat lehetőslget daganatos megbetegedéseknél.
A pályázat egyedi sajátossága, hogy szisztémásan összehasonlitja a normál és kóros sejteket egérben és emberben, ami evolúciósan konzervált és fajspecifikus folyamatok azonositását teszi lehetővé klinikai alkalmazások kidolgozására.
Ami a legfontosabb, hogy a jelen alkalmazások elsősorban a gyulladásos folyamatokat megelőző válaszokat és sejttipusokat gátolják. Munkánk a gyulladásos folyamatok másik oldalát tárja fel, ahol alapvetően eltérő módszert dolgozunk ki a gyulladásos folyamatok ellenőrzésére, amiben az M2 állapot ellenörzése kiváltja az immunválasz gátlását és elősegiti a javitásos mechanizmusok bekapcsolását.
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.
A gyulladásos folyamatok a szövetek összetett biológiai válasza a szervezetet érő káros hatásokra, mint pl. patogének, sérült sejtek. Korábbi tanulmányok kimutatták, hogy a gyulladásos folyamatoknak a fertőzéses folyamatokban betöltött szerepén kivűl szerepe van izületi betegségekben, cukorbetegségben, elhizásban és tumoros megbetegedésekben is. A gyulladásos folyamatok szabályozásában és létrehozásában a makrofágok játszanak kulcsfontosságú szerepet. A makrofágokból azonban olyan eltérő tipusú sejtek alakulnak ki, amelyek ellentétes folyamatokban vehetnek részt a gyulladásos folyamatok során. A makrofágokból kialakuló eltérő tipusú és funkciójú sejtek kialakulásának molekuláris szintű megértése elengedhetetlen. A tervezett kutatás feltárja azokat a szabályozó hálózatokat, melyek meghatározzák a makrofágok funkcióját, illetve célja leirni azokat a kulcsmolekulákat, melyeken keresztül ezek a sejtek tumornövekedést idéznek elő. Korábban két fehérje a STAT6 és PPAR szoros együttműködését irták le a makrofágok funkciójában. Ennek alapján azonositani kivánunk minden olyan molekulát a genomban, melyet ezek a fehérjék szabályoznak. Ehhez egy új, az egész genomra kiterjedő szekvenálási módszert használunk human, egér és valamilyen betegséghez köthető makrofág sejtekben. Ezen felül a leirt faktorok és célfehérjék szerepét tanulmányozzuk emlőtumor modellben is. A kutatás eredményeire alapozva új terápiás célmolekulák leirását várjuk gyulladásos folyamatokra és tumorellenes terápiákhoz, valamint azonositunk olyan, új fehérjéket, melyek a tumorok kialakulásban játszanak szerepet
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Inflammation is an evolutionarily conserved, adaptive response to certain changes in body homeostasis. Recent work has revealed that it has important roles in many diseases, besides infections, including atherosclerosis, diabetes, obesity and also tumors. A key cell type contributing to both the regulation and the execution of inflammation is the macrophage. However macrophages represent a heterogeneous cell population with opposing activities during inflammation. It would be critical to understand the molecular details of macrophage cell type specification and the development of specific effector functions. In this proposal we aim at unraveling the transcriptional networks regulating the development of alternatively activated or M2 macrophages and also identifying key effector molecules contributing to the roles of these cells in promoting tumor growth. Building on the recent identification of the transcriptional collaboration between STAT6 and PPARγ we propose to map the genomic localization, transcription changes and their cistromic interactions using novel genome-wide sequencing approaches in normal human and mouse cells and also in disease associated macrophages. The functional role of these factors and novel effector proteins will be tested in a disease model of breast cancer progression. This will provide a systematic analysis of transcriptional and cistromic interactions of the M2 state in human and mouse, will show insights into the regulation of cell specification on a genome-wide scale, will identify distinct sets of effector proteins contributing to tumor growth and will identify new innovative targets for anti-inflammatory and anti-tumor therapies.
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.
The identification of the interplay between PPARγ and STAT6 provides us with a starting point to explore the transcriptional mechanisms underlying M2 differentiation and cell type specification. We seek to identify the transcriptional interactions and key effectors that determine the M2 cellular phenotype in ex vivo differentiated normal mouse and human cells, in cells derived from murine disease models and human tumor tissues (Aim 1). In addition functional contribution of the regulatory and novel effector molecules will be tested in vivo in breast cancer development (Aim 2). We hypothesise that the development and function of the M2 cellular phenotype at the gene expression level is mediated by the cistromic interactions of lineage specific (STAT6, RXRa) and lipid ligand inducible (PPARγ) transcription factors. Therefore, our research objectives are:
1. Identification and characterization of the transcriptional changes and transcription factor networks controlling M2 differentiation in normal and disease associated mouse and human M2 macrophages using genome-wide analyses.
- Determination of genomic binding sites for PPARγ and STAT6.
- Determination of nascent RNA transcription upon IL4 and/or PPARγ ligand activation
- Determination of steady state mRNA profiles upon IL4 and/or PPARγ ligand activation
2. Assessing the roles of STAT6 and PPARγ and newly identified regulatory and effector molecules in tumor associated macrophages (TAM) in a breast cancer model.
- Role of PPARγ and STAT6 in TAMs during the development of murine mammary adenocarcinoma.
- In vitro assessment of tumour invasiveness
- Functional analyses of new regulatory and effector molecules
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.
Expected outputs, the innovative and potentially ground-breaking aspects of the proposal we find:
-From a basic research point of view identification of transcriptional interactions between cytokine mediated and nuclear hormone induced transcriptional changes regulating M2 phenotype will provide new insights into tissue and cell type specification and gene expression regulation in a so far neglected but clearly important area. In addition, the identified mechanisms will be compared to cistromic networks identified in M1 inflammatory macrophages with an essentially opposite phenotype and with some of the same factors involved.
-From a technological point of view, information gathered from two complementary genome-wide methods: ChIP-seq and microarray/RNAseq analyses will be bridged by a third approach, GRO-Seq (Global Run on Sequencing) analyses. This will allow determination of genomic binding sites, steady state mRNA levels and genomic sites of nascent RNA synthesis (GRO-Seq) and have a fuller, more detailed and accurate picture of global gene expression changes upon cytokine and/or nuclear receptor activation. If successful it will be a significant step forward to solving the problem of matching genomic binding sites with regulated transcripts.
-Our analyses will provide insights into a pathophysiologically important condition (tumor development), that can be used for designing novel selective therapeutic approaches for cancer.
-Also, a unique feature of this proposal is the systematic comparison of mouse and human normal and diseased cells will be useful for identification of evolutionarily conserved mechanisms and species-specific processes also important to determine clinical utility.
-Most, if not all anti-inflammatory strategies focus on inhibition of the pro-inflammatory responses and cell types. Our work will explore the “other side of inflammation”, which will allow the development of fundamentally different strategies for the control of inflammation, where promotion and control of the M2 state would blunt the immune response and promote tolerance and repair. Moreover, inhibitory strategies of M2 effector functions could be envisioned, which can be useful in the fight against certain cancers.
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.
Inflammation is part of the complex biological response of tissues to harmful stimuli, such as pathogens, damaged cells, or irritants. Recent work has revealed that it has important roles in many diseases, besides infections, including atherosclerosis, diabetes, obesity and also tumors. A key cell type contributing to both the regulation and the execution of inflammation is the macrophage. But macrophages are a mix of diffrent cell types that may display opposing activities during inflammation. It is critical to understand the molecular details of macrophage cell type specification and the development of their specific functions. In this proposal we aim at unraveling the molecular networks regulating the development of macrophages function and also identifying key molecules contributing to the roles of these cells in promoting tumor growth. It has recently been identified the collaboration between two key factors for macrophage function, STAT6 and PPARγ, and as a consequence we propose to identify the localization in the genome of all the targest these factors regulate, using novel genome-wide sequencing approaches in normal human and mouse cells and also in disease associated macrophages. The role of these factors and novel target proteins will be tested in a disease model of breast cancer progression. This will provide their systematic analysis of state in human and mouse, will show insights into the regulation of cell specification on a genome-wide scale, will identify distinct sets of target proteins contributing to tumor growth and will identify new innovative targets for anti-inflammatory and anti-tumor therapies.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
