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Titelaufnahme

Titel
Differentially expressed microRNAs as regulators of stress tolerance in cancer models / submitted by Anna Staribacher
Weitere Titel
Differentiell regulierte mikroRNAs als Regulatoren von Stresstoleranz in Krebsmodellen
Verfasser / VerfasserinStaribacher, Anna
Begutachter / BegutachterinMader, Robert M.
Erschienen2015
UmfangXIII, 130 S. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Med. Univ., Diss., 2015
Anmerkung
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)Stresstoleranz / Chemoresistenz / mikroRNAs / Krebs
Schlagwörter (EN)stress tolerance / chemoresistance / microRNAs / cancer
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-14799 Persistent Identifier (URN)
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 Das Werk ist frei verfügbar
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Differentially expressed microRNAs as regulators of stress tolerance in cancer models [2.94 mb]
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Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Chemoresistenz ist als spezifische Form von Stresstoleranz ein weit verbreitetes Phänomen in der Krebstherapie und der Hauptgrund für Therapieversagen. Die zugrunde liegenden Mechanismen sind vielfältig und basieren oftmals auf der Dysregulation unterschiedlicher Gene und mikroRNAs. mikroRNAs regulieren die Genexpression post-transkriptionell und Ziel dieser Studie war die Untersuchung von mikroRNAs, die Einfluss auf die Chemoresistenz nehmen. Zu diesem Zweck wurden Zellmodelle für die 5-Fluorouracil (5-FU)-Resistenz von Kolonkarzinom oder der Epirubicinresistenz von Triple-negativem Brustkrebs (TNBK) verwendet. Die Microarray-basierte Analyse von 2080 annotierten mikroRNAs (miRBase v. 18) zeigte, dass dutzende mikroRNAs zwischen primären und metastasierten Kolonkarzinomzellen bzw. der Mutterzelllinie und den resistenten Zelllinien unterschiedlich reguliert waren, aber dass nur wenige mikroRNAs eine ungleiche Expression zwischen den resistenten Zelllinien vorwiesen.^ Dies deutete darauf hin, dass mikroRNAs vor allem in der Tumorprogression und der frühen Ausbildung der Resistenz eine Rolle spielen würden, stärkere und weiter entwickelte Resistenz hingegen von anderen Faktoren abhängig wäre. Im Rahmen dieser Studie konnten wir zum ersten Mal die tumorsuppressive Funktion von hsa-miR-99a-5p nach ektopischer Expression in 5-FU resistenten Kolonkarzinomzellen zeigen. Die Überexpression resultierte in einer leichten Verlangsamung der Proliferation (17.7 vs. 19.7 h; p=0.03) und sensibilisierte die Zellen gegenüber 5-FU (p=0.002) und Gemcitabin (nicht signifikant). Dieser Effekt kann höchst wahrscheinlich auf die reduzierte Expression von FGFR3 zurückgeführt werden, welcher bereits in anderen Tumorentitäten als hsa-miR-99a Target beschrieben wurde.^ Des Weiteren wurde die Funktion der differenziell regulierten und unbeschriebenen mikroRNAs hsa-miR-875-5p (50 fache Abregulierung) und has-miR-4521 (3.4 fache Aufregulierung) untersucht, wobei keine Wirkung dieser mikroRNAs entdeckt wurde, was aber eine mögliche Rolle als prädiktiven Marker nicht ausschließt. Die Analyse der mikroRNA-Expressionsprofile des epirubicin-resistenten TNBK Modells ergab, dass mehr als 20 mikroRNAs zwischen Mutterzelllinie und resistenten Zellen dereguliert waren. hsa-miR-27a-3p und hsa-miR-146b-5p zeigten eine niedrigere Expression in resistenten Zellen, sodass eine Resistenz-assoziierte Funktion vermutet wurde.

Funktionelle Charakterisierung von hsa-miR-27a-3p und hsa-miR-146b-5p zeigte jedoch keinen Einfluss auf die Epirubicinresistenz oder das Wachstum der TNBK Zellen.^ Zusammenfassend konnten wir beweisen, dass mikroRNAs unter Stress in zwei Resistenzmodellen einer differenziellen Regulation unterliegen und dass sich manche dieser mikroRNAs auf die Stresstoleranz auswirken könnten. Konkreter wurde gezeigt, dass hsa-miR-99a-5p eine tumorsuppressive Funktion in Kolonkarzinomzellen einnimmt.

Zusammenfassung (Englisch)

As a specific form of stress tolerance, chemoresistance is a widely occurring phenomenon in cancer therapy and is the main cause for treatment failure. The underlying mechanisms are miscellaneous, including the deregulation of expression of various genes and microRNAs.

microRNAs modulate gene expression post-transcriptionally and this study aimed to identify microRNAs that contribute to drug resistance. For this purpose we used cell culture models for 5-fluorouracil (5-FU) resistance of colon cancer and for epirubicin resistance of triple-negative breast cancer (TNBC). Microarray analysis of 2080 annotated microRNAs (miRBase v. 18) revealed that dozens of microRNAs were deregulated between primary and metastatic colon cancer cells, and parental and resistant TNBC cells, respectively, but that only a few microRNAs showed altered expression when comparing resistant subclones among each other.^ Hence, the involvement of microRNAs seems to be most important in tumor progression and the early phase of resistance formation, whereas higher and more developed resistance levels may depend on other factors. In this study we first report the tumor-suppressive function of hsa-miR-99a-5p in 5-FU-resistant colon cancer cells after ectopic expression. Overexpression resulted in a slightly reduced proliferation (17.7 vs. 19.7 h; p=0.03) and sensitized cells for 5-FU (p=0.002) and gemcitabine (not significant). This effect can be most likely attributed to reduced FGFR3 levels, which is a known target of hsa-miR-99a in other tumor entities. Furthermore, we analyzed the function of the differentially expressed and so far undescribed microRNAs hsa-miR-875-5p (50 fold downregulation) and hsa-miR-4521 (3.4 fold upregulation).

However, no function in survival and proliferation could be attributed to these microRNAs yet, and a possible role as predictive marker remains elusive.^ Analyzing the microRNA expression profiles of the epirubicin-resistant TNBC model revealed more than 20 deregulated microRNAs between parental and resistant cells. The microRNAs hsa-miR-27a-3p and hsa-miR-146b-5p showed lower expression in resistant cells, and we hypothesized that these microRNAs would confer resistance-associated functions. However, functional characterization of hsa-miR-27a-3p and hsa-miR-146b-5p did not disclose any impact on epirubicin resistance or growth of TNBC cells. In summary, we proved that microRNAs are differentially regulated under stress in two different resistance models, and that some of these microRNAs may impact on stress tolerance. More concretely it was shown that hsa-miR-99a-5p exerts tumor-suppressive influence on colon cancer cells.

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