Studying the integrated stress response in tumor progression and drug resistance (Doctoral thesis)

Λέλη, Νεκταρία-Μαρία


Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.authorΛέλη, Νεκταρία-Μαρίαel
dc.date.accessioned2019-07-26T08:17:24Z-
dc.date.available2019-07-26T08:17:24Z-
dc.identifier.urihttp://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/29461-
dc.rightsDefault License-
dc.subjectTumorsen
dc.subjectΚαρκίνοςel
dc.titleStudying the integrated stress response in tumor progression and drug resistanceen
dc.titleΜελέτη του ρόλου της συγκλινόμενης απόκρισης στο στρες στην προαγωγή του καρκίνου και στην φαρμακευτική ανθεκτικότηταel
heal.typedoctoralThesis-
heal.type.enDoctoral thesisen
heal.type.elΔιδακτορική διατριβήel
heal.classificationTumorsen
heal.dateAvailable2019-07-26T08:18:24Z-
heal.languageen-
heal.accessfree-
heal.recordProviderΠανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικήςel
heal.publicationDate2019-
heal.bibliographicCitationΒιβλιογραφία: σ. 83-106el
heal.abstractDevelopment and growth of a tumor as well as its ability to metastasize involves a complex relationship with the tissue microenvironment. A proliferating tumor encounters multiple stress conditions from the microenvironment such as hypoxia, lack of nutrients and acidosis. To cope with these conditions, cancer cells have co-opt elaborate cytoprotective mechanisms which provide them with distinct advantages to thrive. These mechanisms constitute a complex of homeostatic signaling pathways and are collectively known as the Integrated Stress Response (ISR). Thus, deciphering the signaling pathways which get activated in the tumor microenvironment has been paramount to develop new therapeutic strategies for treatment. The Unfolded Protein Response (UPR) (which is a more specialized form of ISR), is activated in response to unfolded proteins in the Endoplasmic Reticulum (ER) and involves translational and transcriptional activation of regulated signaling pathways designed to relieve cellular stress and attenuate cancer cell death. Intriguingly, in the case of unresolved or acute ER stress, the UPR can promote cell death. However, the mechanisms by which the UPR influences cell fate in the presence of ER stress are poorly understood. As a result, a comprehensive analysis to determine critical regulators of UPR is of utmost importance. To address the abovementioned question we have used a functional CRISPR mediated genetic knockout screen to determine novel regulators of UPR and to investigate the mechanisms by which these regulators control cellular fate following chronic ER stress. More specifically, we delivered a lentiviral genome-scale CRISPR-Cas9 knockout (GeCKO_V2) library to Sq20B cells (human squamous head and neck carcinoma) and A375 (human melanoma) cells. The library is targeting 18,080 genes with 64,751 unique guide sequences and enables both negative and positive selection screening, according to which sgRNAs are over-represented (pro-apoptotic genes), or underrepresented (pro-survival genes) following ER stress induced by thapsigargin and tunicamycin, known activators of the ER stress through distinct mechanisms. Our highest negative ranking gene candidates included Survivin/BIRC5, a well-studied protein which is overexpressed in tumor cells compared normal tissues. Survivin has been reported to act as an inhibitor of apoptosis; however, its main function is to promote proper regulation of mitosis and cytokinesis as part of the Chromosomal Passenger Complex. Our results show that genetic knock down or chemical inhibition of Survivin led to sensitization to ER stress. Additionally, its ablation caused formation of micronuclei and multinucleated cells due to failure of cytokinesis and as a result promotion of aneuploidy and chromosomal instability. Intriguingly, Survivindeficient cells had also an expanded ER and activated UPR. We hypothesize that these cells that have significantly increased DNA content which imposes higher transcriptional and translational demands on the cells, thereby causing ER expansion in order to support them. This, in turn, creates a reliance of these cells on a functioning UPR, whose inhibition results in cell death. Our results demonstrate that polyploidy, and perhaps more generally, genomic instability represents cellular stresses during which a hyperactive UPR may be required for survival. Thereby this study reveals new vulnerabilities for therapeutic intervention in malignancy as well as new therapeutic schemes by combinational targeting of Survivin and inhibition of UPR activation.en
heal.abstractΟ πολλαπλασιασμός και η ανάπτυξη ενός όγκου καθώς και η μετάσταση σε άλλους ιστούς βασίζονται σε μία σύνθετη σχέση μεταξύ των καρκινικών κυττάρων και του μικροπεριβάλλοντος. Ένας αναπτυσσόμενος όγκος αντιμετωπίζει ποικίλα είδη στρες που προέρχονται από το μικροπεριβάλλον, όπως υποξία, έλλειψη θρεπτικών συστατικών και οξείδωση. Για να αντιμετωπίσουν αυτά τα στρεσογόνα ερεθίσματα και συνθήκες, τα καρκινικά κύτταρα μπορούν να οικειοποιηθούν φυσιολογικούς κυτταροπροστατευτικούς μηχανισμούς, όπως την πορεία απόκρισης στις μη-αναδιπλωμένες πρωτεΐνες (Unfolded Protein Response-UPR). Η UPR περιλαμβάνει την μεταγραφική και μεταφραστική ενεργοποίηση άλλων πορειών που στοχεύουν να καταπραΰνουν το στρες και να αναστείλουν τον κυτταρικό θάνατο όταν οι στρεσογόνοι παράγοντες είναι οξείς και μικρής διαρκείας. Αντίθετα, όταν το στρες είναι χρόνιο και έχει ισχυρές επιπτώσεις στο κύτταρο τότε η πορεία UPR θα στραφεί προς την ενεργοποίηση προαποπτωτικών μηχανισμών με σκοπό να οδηγήσει το κύτταρο σε θάνατο. Ωστόσο, οι μηχανισμοί που εμπλέκονται στο αν η UPR θα έχει προστατευτικό ή προαποπτωτικό ρόλο δεν είναι πλήρως κατανοητοί. Για το σκοπό αυτό, ο στόχος της παρούσας ερευνητικής εργασίας ήταν η ταυτοποίηση νεών μορίων που ρυθμίζουν τους μηχανισμούς απόκρισης στο στρες του ενδοπλασματικού δικτύου (ΣΕΔ) και καθορίζουν την έκβαση των κυτταρικών αποκρίσεων. Η μεθοδολογία με την οποία προσεγγίστηκε αυτό το ερώτημα ήταν η διαλογή γονιδίων ως προς τον προστατευτικό ή προαποπτωτικό τους ρόλο σε σχέση με το ΣΕΔ, χρησιμοποιώντας σε επίπεδό γονιδιώματος μια λειτουργική λεντΐική «βιβλιοθήκη» CRISPR/Cas9 (functional CRISPR-based genetic knockout screen). Πιο συγκεκριμένα, δύο καρκινικές κυτταρικές σειρές διαμολύνθηκαν με την βιβλιοθήκη ώστε από κάθε κύτταρο να αποσιωπηθεί η έκφραση ενός γονιδίου. Τα κύτταρα αυτά υποβλήθηκαν σε στρες του ενδοπλασματικού δικτύου και αυτά που επιβίωσαν χρησιμποποιήθηκαν για την ταυτοποίηση μικρών RNA-οδηγών (small guide RNAs-sgRNAs) που είναι συγκεκριμένα για κάθε γονιδιακό τόπο και οδηγούν το ένζυμο Cas9 να «κόψει» το DNA σε αυτό το σημείο. Αν ένα sgRNA αντιπροσωπεύεται στον τελικό κυτταρικό πληθυσμό σε μεγάλο αριθμό τότε το γονίδιο στο οποίο αντιστοιχεί είναι προαποπτωτικό, διότι τα κύτταρα στα οποία είχε απενεργοποιηθεί επιβίωσαν αντί να πεθάνουν. Αντίστοιχα, αν ένα γονίδιο έχει μικρό αριθμό αντιπροσωπευτικών sgRNA τότε έχει ρόλο προστατευτικό. Ένας από από τους πιο ενδιαφέροντες ρυθμιστές στην αρνητική κλίμακα κατάταξης με πιθανό προστατευτικό ρόλο έναντι του ΣΕΔ ήταν η Survivin (BIRC5), η οποία εκφράζεται μόνο στα καρκινικά κύτταρα και έχει χαρακτηριστεί αρχικά ως αναστολέας της απόπτωσης. Ωστόσο, ο βασικός της ρόλος είναι η οργάνωση της μιτωτικής ατράκτου και η προαγωγή του κυτταρικού κύκλου. Η παρούσα ερευνητική εργασία κατέδειξε ότι η γενετική ή χημική αναστολή της έκφρασης της Survivin προκαλεί ευαισθησία στο ΣΕΔ, και οδηγεί στο σχηματισμό κυττάρων με εκτεταμένο ΕΔ και πολλαπλούς πυρήνες. Επιπλέον, η αναστολή της Survivin προκαλεί ΣΕΔ και συνεπαγόμενη ενεργοποίηση του UPR, το οποίο φέρεται να έχει προστατευτικό ρόλο έναντι στο στρες προκλινόμενο από την αναστολή της. Η υπόθεση μας βασίζεται στο ότι τα κύτταρα αυτά προβαίνουν σε λανθασμένη κυτταροκίνηση που οδηγει σε κύτταρα με ανευπλοειδία. Τα προκύπτοντα κύτταρα έχουν περισσότερο DNA, συνεπώς περισσότερες μεταγραφικές και μεταφραστικές απαιτήσεις και επεκτείνουν το ΕΔ για να ανταπεξέλθουν σε αυτές. Η UPR ενεργοποιείται ώστε να συμβάλει στη μείωση του στρες και την επιβίωση του κυττάρου. Τα αποτελέσματα αυτά υποδεικνύουν ότι η πολυπλοειδία και γενικότερα η γενετική αστάθεια αποτελούν από μόνα τους κυτταρικούς στρεσογόνους παράγοντες του ΕΔ για την αντιμετώπιση των οποίων απαιτείται η πορεία UPR. Παράλληλα, αναδεικνύονται νέες αδυναμίες των καρκινικών κυττάρων και πιθανοί στόχοι για το σχεδιασμό θεραπευτικών προσεγγίσεων που αποσκοπούν στην αποσιώπιση της έκφρασης της Survivin και την παράλληλη αναστολή της πορείας ενεργοποίησης της ΣΕΔ.el
heal.advisorNameΚωλέττας, Ευάγγελοςel
heal.committeeMemberNameΚωλέττας, Ευάγγελοςel
heal.committeeMemberNameΓεωργάτος, Σπυρίδωνel
heal.committeeMemberNameΦώτσης, Θεόδωροςel
heal.committeeMemberNameΚούκλης, Παναγιώτηςel
heal.committeeMemberNameΚουμένης, Κωνσταντίνοςel
heal.committeeMemberNameΚλινάκης, Απόστολοςel
heal.committeeMemberNameMurphy, Carolen
heal.academicPublisherΠανεπιστήμιο Ιωαννίνων. Σχολή Επιστημών Υγείας. Τμήμα Ιατρικήςel
heal.academicPublisherIDuoi-
heal.numberOfPages106 σ.-
heal.fullTextAvailabilitytrue-
Appears in Collections:Διδακτορικές Διατριβές

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Δ.Δ. ΛΕΛΗ ΝΕΚΤΑΡΙΑ-ΜΑΡΙΑ 2019.pdf4.26 MBAdobe PDFView/Open



 Please use this identifier to cite or link to this item:
http://olympias.lib.uoi.gr/jspui/handle/123456789/29461
  This item is a favorite for 0 people.

Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.