 |
Determining the significance of the expression of variant erythropoietin receptor forms in human breast cancer
|
Help 
Print 
|
Here you can view and search the projects funded by NKFI since 2004
Back »
|
| |
Details of project |
|
|
| Identifier |
116996 |
| Type |
PD |
| Principal investigator |
Rákosy, Zsuzsa |
| Title in Hungarian |
Eritropoetin receptor variánsok szerepének vizsgálata emlőkarcinómában |
| Title in English |
Determining the significance of the expression of variant erythropoietin receptor forms in human breast cancer |
| Keywords in Hungarian |
Eritropoetin receptor variánsok, emlőkarcinóma, RNS interferencia, EpoR specifikus PCR teszt |
| Keywords in English |
Variant erythropoietin receptor forms, breast cancer, RNA interference, EpoR specific PCR tests |
| Discipline |
| Analysis, modelling and simulation of biological systems (Council of Medical and Biological Sciences) | 100 % |
|
| Panel |
Physiology, Pathophysiology, Pharmacology and Endocrinology |
| Department or equivalent |
Institute of Public Health Sciences (University of Pécs) |
| Starting date |
2015-09-01 |
| Closing date |
2018-08-31 |
| Funding (in million HUF) |
9.000 |
| FTE (full time equivalent) |
2.10 |
| state |
closed project |
Summary in Hungarian A kutatás összefoglalója, célkitűzései szakemberek számára
Itt írja le a kutatás fő célkitűzéseit a témában jártas szakember számára.
Anémia nem csak a betegek életminőségét rontja, de daganathipoxiához, az alkalmazott terápiával szembeni rezisztenciához vezet, és csökkenti a túlélést. A humán rekombináns erithropoietint (rHuEpo) széleskörűen használják az anémia kezelésére, többek között emlődaganatos betegeknél, ugyanakkor a kezelés túlélésre gyakorolt hatásáról szóló eredmények ellentmondásosak. A különböző daganatsejtekben kifejeződő eritropoetin receptor (EpoR) funkciójáról keveset tudunk, néhány tanulmány az eritropoetin (Epo) kezelés hatására a tumorsejtekben a hematopoetikus sejtekben karakterizált EpoR szignalizációs útvonal aktivitásáról számol be. Ugyanakkor, előzetes eredményeinkben, számos daganattípusnál az EpoR folyamatosan aktív formáját mutattuk ki, amely a daganatsejtekben Epo független szignalizációs útvonal meglétére utal, továbbá olyan EpoR receptor variánsok jelenlétét detektáltuk, melyeknél hiányzott a fehérje extracelluláris részét kódoló 1-3 exon.
Egyik fő célunk annak tisztázása, hogy az EpoR variánsok milyen szerepet töltenek be az emlőkarcinómákban, tanulmányozzuk génexpressziójuk és az emlődaganatok klinikopathológai paraméterei közötti összefüggést. Másrészt vizsgáljuk, hogy az EpoR izoformák expressziójának specifikus gátlása RNS interferenciával milyen hatást gyakorol az emlőkarcinóma-sejtek in vitro és in vivo növekedésére, terápiás érzékenységére.
Az EpoR izoformák szerepének és jelátviteli útvonalának meghatározásával nemcsak az emlőkarcinómák Epo érzékenység alapján történő csoportosítása válik lehetővé, amely biztonságos, személyre szabott rHuEPO alkalmazásához vezethet, de új terápiás célpontként is szolgálhat a hematopoesis befolyásolása nélkül.
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.
Régóta ismert, hogy a daganatos megbetegedésekkel kapcsolatos anémia hátrányosan befolyásolja a betegek életminőségét, és rossz prognózissal társítható. Bár a rekombináns Epo forradalmasította az anémia kezelését, de klinikai kísérletek az Epo terápia túlélésre és daganatkiújulásra kifejtett kedvezőtlen hatásáról számoltak be. Az Epo terápia biztonságos használatához alapvető fontosságú a daganatsejtekben expresszálódó EpoR szerepének megértése. Feltételezzük, hogy a daganatsejtek által kifejezett EpoR eltérő strukturális és funkcionális sajátosságokkal rendelkezik a hematopoetikus sejtek által expresszált EpoR-hoz képest. Hipotézisünk igazolásához két, az izotípus EpoR-t magas szinten expresszáló emlőkarcinóma sejtvonalban a vad és az izotípus EpoR expresszióját csendesítjük specifikus rövid hajtű RNS molekulák segítségével, és vizsgáljuk a csendesítés sejtek proliferációjára, invazivitására, citotoxikus szerekkel szembeni érzékenységére és szignalizációjára kifejtett hatását in vitro és in vivo. Az EpoR variáns formák specifikus géncsendesítése egy olyan új terápiás megközelítést is jelentene, amely az eritropoezis negatív befolyásolása nélkül fejtené ki tumorellenes hatását. További kísérleteinkben az EpoR vad és variáns formák expresszióját 200 microdisszektált primer emlőkarcinóma mintán határozzuk meg QRT-PCR-al. Az expressziós adatok és a tumorok klinikopathológiai paraméterei közötti összefüggés feltárása prognosztikus és prediktív jelentőséggel bírhat a klinikai alkalmazásban. Az emlődaganatok EpoR expressziós karakterisztikája segítséget jelenthet az Epo terápia biztonságos alkalmazásához az anémiában szenvedő emlődaganatos betegeknél.
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!
Az EpoR variáns formák azonosítása és funkciójuk karakterizálása szolgáltatja az alapot az expressziójuk detektálásához szükséges specifikus teszt kifejlesztéséhez. A teszt klinikai használatban lehetővé teszi az exogén Epo-ra nem reagáló tumorok szelekcióját, így a rHuEpo biztonsággal alkalmazhatóvá válik ezeknél a betegeknél a kemoterápia mellékhatásaként fellépő anémia kezelésére.
A klinikai alkalmazhatóság mellett a tervezett vizsgálatok jelentősen hozzájárulnak az emlőkarcinóma tumorigenezis molekuláris biológiai aspektusainak mélyebb megértéséhez. Az emlődaganatok génexpressziójával foglalkozó tanulmányokban a kutatások főleg a progresszióban szerepet játszó felül- vagy alulregulált gének azonosítására koncentrálnak. Az mRNS szintet rendkívül komplex sejtszintű folyamatok szabályozzák, mint alternatív splicing, epigenetikai szabályozás, transzlációs regulációs folyamatok. Kísérleteink felhívják a figyelmet e mechanizmusok emlőkarcinómákban betöltött szerepére. Az EpoR izotípusok vizsgálata bizonyítékot szolgáltathat a növekedési faktor receptorok variánsainak humán emlődaganatok kialakulásában és progressziójába betöltött szerepére, továbbá alapot szolgáltathat hasonló elváltozásokat kutató jövőbeli tanulmányokhoz.
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 daganatos betegek körében az onkológiai kezelés következtében vagy maga a betegség által kialakuló vérszegénység (anémia) gyakori jelenség, ami rossz közérzetet okoz, és negatívan befolyásolja a rák elleni küzdelmet. Az anémia hatékony kezelési módja az eritropoetin (Epo) terápia, mely nagymértékben javítja a betegek életminőségét, ugyanakkor az Epo kezelés daganatokra gyakorolt hatása ellenmondásos és nem teljesen ismert. Számos tanulmányban igazolták, hogy sejttenyészetben a különböző daganatsejtek, köztük emlődaganat, stimulálhatóak és jobban nőnek Epo kezelés hatására. Előzetes adataink alapján úgy gondoljuk, hogy az emlődaganat-sejtekben nemcsak az Epo specifikus receptor (EpoR), hanem az EpoR eltérő formái is jelen vannak, melyek aktívak még Epo hiányában is, és serkentik a sejtek növekedését. A tervezett kutatás során ezt a hipotézist vizsgáljuk nagyszámú archivált emlődaganatos klinikai mintákon és sejttenyészetben.
Kísérleteink során tanulmányozzuk az aktív EpoR variáns formák molekuláris mechanizmusait és a tumor növekedésére kifejtett hatását, valamint meghatározzuk a jelenlétük és a daganatok klinikai és patológiai paraméterei közötti összefüggést. A variánsok kimutatására specifikus tesztet fejlesztünk ki, melynek klinikai alkalmazásával lehetővé válik azon emlődaganatos betegek azonosítása, akiknek biztonsággal adható Epo a kemoterápia okozta anémia kezelésére.
| Summary Summary of the research and its aims for experts
Describe the major aims of the research for experts.
Anemia not only impairs the quality of life of patients, but it leads to tumor hypoxia, resistance to therapy and reduces survival. Human recombinant erythropoietin (rHuEpo) is extensively used to treat anemia in cancer patients, however, its effects on patient survival are controversial. Erythropoietin receptor (EpoR) is expressed in human cancer cells, including breast cancer, and EpoR signaling cascades can also be functional in cancer cells and can be modulated by Epo. Our recent findings suggest that EpoR may be constitutively active in some cancer cells and provide the evidence for a potential role of an Epo independent EpoR mediated pathway in tumor growth. We identified altered EpoR mRNA transcripts in breast cancer cells lacking ligand binding domain exon 1-3 sequences.
Our aims are to determine the significance of the expression of variant EpoR forms in human breast cancer by analyzing the correlation of their expression levels with clinicopathologic features and outcome in a retrospective cohort of archived breast cancers, furthermore to determine the effect of specific inhibition of the expression of variant EpoR forms on the growth and sensitivity to therapeutic agents of breast cancer cells in vitro and in vivo using RNA interference.
Our objective is to characterize the function and signaling mechanisms of the altered EpoR variant forms, which will not only allow for the categorization of breast carcinomas according to their sensitivity to Epo and thus safe, individualized targeting of treatment of breast cancer patients by rHuEpo, but will also provide a novel therapeutic target for the specific inhibition of tumor growth without affecting hematopoiesis.
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.
Cancer related anemia has long been known to adversely affect the quality of life for patients. Moreover it was identified as an independent prognostic factor associated with poor outcome in cancer patients. Although recombinant Epo has revolutionized its treatment, clinical trials suggested a potential adverse effect of Epo on tumor recurrence and patient survival. Identifying and understanding the function of EpoR in cancer cells is therefore of paramount importance. We propose that the EpoR gene does not function similarly to hematopoietic cells in all breast carcinomas. Short hairpin RNAs will be designed for the selective knock down of full length EpoR and variant EpoR forms in two breast cancer cell lines expressing high levels of the variant EpoR forms. The effect of EpoR variant form knock down on gene expression, signaling mechanisms, proliferation, apoptotic sensitivity and invasiveness of the cells in vitro and in vivo will be assessed. Specific knock-down of variant EpoR forms necessary for tumor growth will provide a novel form of cancer therapy whereby we can specifically inhibit the growth of breast cancer cells without having an effect on erythropoiesis. The expression levels of full length EpoR and variant forms will be measured by quantitative RT-PCR in microdissected samples of 200 cases of primary human breast carcinoma and correlated with clinicopathologic tumor features and patient outcome. Our studies will provide evidence whether the determination of EpoR variant expression levels in human breast cancers can serve as a useful prognostic and/or predictive marker to guide clinical decisions in the management of breast cancer patients.
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.
Identifying and understanding the functions of variant EpoR forms in breast cancers will enable us to design specific tests to determine their presence in tumor samples of breast cancer patients. Such a test will make it possible to identify patients whose tumors are unlikely to respond to exogenous Epo and thus can be safely treated with rHuEpo to manage disease or therapy related anemia when necessary.
In addition to their clinical significance, the proposed studies will also have significant biological implications and contribute to our understanding of the molecular mechanisms of breast carcinogenesis. Currently breast cancer research focuses mainly on finding genes that are up or down regulated and therefore could be important in tumor progression. Cellular regulation, however, not only allows the adjustment of mRNA levels, the machinery is much more complex. We are just starting to understand how alternative transcription initiation, splicing or translational regulation is capable of inducing profound alterations of gene function without altering dose. Our research will direct attention to the importance of these mechanisms in breast cancer research. By examining the mechanisms of action of altered EpoR variant forms, our proposed studies will provide evidence that altered forms of growth factor receptors or other proteins generated by alternative transcription initiation or splicing can play a major role in the development and progression of human cancer. By highlighting the importance of altered mRNA processing in breast cancer biology, our studies will also provide a basis for further studies into similar alterations in potentially hundreds of genes playing important roles in the development and progression of human breast cancer.
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.
Low levels of red blood cells, termed anemia, are frequently present in breast cancer patients undergoing chemotherapy. In addition to the impairment of quality of life, anemia and low oxygen concentrations also have a negative effect on our ability to fight cancer. Although erythropoietin(Epo) treatment is very effective in improving the quality of life, its effects on the cancers themselves are not well understood. We have recently discovered that breast cancer cells in the culture dish have the receptor for Epo (called EpoR). Subsequently many kinds of other cancers were found to have EpoR as well, and some studies found that cancer cells in the culture dish can be stimulated to grow by Epo. Based on our recent data we believe that breast cancer cells make altered forms of EpoR that are active and able to stimulate the cancers to grow even if Epo is not present. In the proposed research we will test this hypothesis in clinical samples of breast cancer in addition to breast cancer cell lines. We will identify significance of the altered, active forms of EpoR and analyze the molecular mechanisms whereby they affect the growth of tumor cells. We will develop a test to identify these altered EpoR forms in archived clinical samples of human breast cancer and correlate their presence with the clinical and pathologic features of the tumors and patient outcome.
An immediate clinical impact of our studies is that they will provide a sensitive and specific method for identifying breast cancer patients whose tumors respond to Epo and may be stimulated by Epo to grow and separate them from those who can be safely treated with Epo to manage their cancer and therapy related anemia.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
