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Titelaufnahme

Titel
The function of miRNas as regulators of stress tolerance and survival in the model of cervical cancer / submitted by Philipp Klambauer
Verfasser / VerfasserinKlambauer, Philipp
Begutachter / BegutachterinMader, Robert
ErschienenWien
Umfang146 Blätter : Illustrationen
HochschulschriftMedizinische Universität Wien, Dissertation, 2016
Anmerkung
Zusammenfassung in deutscher Sprache
SpracheEnglisch
Bibl. ReferenzOeBB
DokumenttypDissertation
Schlagwörter (DE)miRNA / Chemoresistenz / Cervix Carcinom /Transfektion
Schlagwörter (EN)miRNA / chemoresistance / cervical cancer / transfection
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-15025 Persistent Identifier (URN)
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 Das Werk ist frei verfügbar
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The function of miRNas as regulators of stress tolerance and survival in the model of cervical cancer [10.66 mb]
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Zusammenfassung (Deutsch)

Gebärmutterhalskrebs ist eine der weltweit häufigsten Krebsarten bei Frauen und die rasche Ausbildung von Chemoresistenz führt in der westlichen Welt zu großen Problemen in der Therapie. MicroRNAs (miRNA) sind kleine RNA-Moleküle bestehend aus 18-21 Nukleotiden. Sie wurden erstmals von Ambros und seinem Team in dem Modellorganismus Caenorhabditis Elegans beschrieben. Durch spezifische Bindung an Ziel-mRNA haben miRNAs die Fähigkeit zelluläre (patho)physiologische Prozesse über die Modulation von Genexpression zu steuern. Ihre Fähigkeit sich an mRNA zu binden, führt entweder zu einer Inhibierung der Transkription oder zum totalen Abbau der Ziel-mRNA. Dies beeinflusst die Expression bestimmter Gene und somit auch physiologische/pathophysiologische intrazelluläre Vorgänge was in weiterer Folge maßgeblich die Aktivierung/Deaktivierung verschiedener intrazellulärer Signalkaskaden beeinflusst. Verschiedene Studien haben sehr zell- und gewebespezifische Expressionsprofile von miRNAs gezeigt. Deshalb stellen miRNAs nützliche Biomarker speziell in der frühen Diagnose von Krebs dar. Zusätzlich haben künstliche Über- oder Unterexpressionen von miRNAs in Zellen einen Einfluss auf die Physiologie behandelter Zellen gezeigt. Ziel dieses Projektes war die Erstellung eines miRNA-Expressionsprofiles in einem zellulären chemoresistenten Modell für Gebärmutterhalskrebs. Weiters wurden einzelne auffällige miRNAs identifiziert und anschließend deren Einfluss auf Zellstress in Form von Chemoresistenz oder auf zellphysiologische Vorgänge untersucht. Durch microarray Analysen und folgenden PCR basierenden Validierungen sowie in silico Analysen wurden miR-338-3p, miR-663a, miR-4530, miR-381a und miR-495 identifiziert und für Transfektionsexperimente ausgewählt. Die genannten Kandidaten wurden experimentell aufreguliert und deren Einfluss auf Zellzyklus, Generationszeit, Zellmigration und grundlegende Mechanismen der Chemoresistenz beobachtet. Durch microarray Analysen konnte festgestellt werden, dass sich die Expression von miRNAs in chemoresistenten Zellen verändert. Zusätzlich führte eine transiente Transfektion von miR-381 und miR-495 zu geringer Verringerung der Chemoresistenz sowie der intrazellulären Ziel mRNA (ABCB1). Weiters konnte durch stabile Transfektion von miR-338-3p die Chemoresistenz in den behandelten Zellen erheblich reduziert werden. Auch hier wurde eine Reduzierung von ABCB1, dem vermutlichen Hauptfaktor der Chemoresistenz, sowohl auf mRNA Ebene als auch auf Proteinebene festgestellt. Auch die in silico analysierte Ziel-mRNA cFOS konnte verringert werden. Wir schließen daraus, dass eine Aufregulierung von miR-338-3p zu einer Verringerung der Chemoresistenz durch verringerte ABCB1 Expression über Inhibierung von cFOS und der daraus folgenden Deregulierung des Transkriptionsfaktors AP1 führt. Unsere Resultate stellen miR-338-3p als vielversprechenden Kandidaten für den therapeutischen Einsatz in der Behandlung von Gebärmutterhalskrebs dar.

Zusammenfassung (Englisch)

Cervical cancer is one of the most common types of cancer in women worldwide. In developed countries chemoresistance represents one of the major problems in treatment of cervical cancer. MicroRNAs (miRNA) are 18-21 nt long small RNAs first described by Ambros and colleagues in the model organism Caenorhabditis Elegans. Upon specifically binding target mRNAs, microRNAs have the ability to regulate physiological and pathophysiological cellular processes by modulation of gene expression. MiRNA-mRNA interaction leads to an inhibition of translation or degradation of the target mRNA, influencing mechanisms of canonical cellular pathways. Investigations of miRNA expression profiles have shown that miRNAs are representing useful biomarkers especially in cancer diagnosis through their cell and tissue specific expression profiles and experimental regulation of the expression of several miRNA candidates have been proven to influence cell homeostasis as well as pathophysiological processes. In order to prove the hypothesis that miRNAs are differentially regulated in cervical cancer cells under stress, and furthermore that miRNAs are acting as modulators for stress response of the cells and as drivers for development of chemoresistance respectively, a detection of the differential miRNA expression profile of a cellular model of cervical cancer with stepwise established chemoresistance was performed. Establishment of the miRNA expression profile by micro array analysis and further validation by PCR based methods as well as in silico analysis suggested potential key miRNA candidates. MiR-338-3p, miR-663, miR-4530, miR-381a and miR-495 were chosen for experimental upregulation by transfection in the cellular model of chemoresistant cervical cancer with subsequent investigation of its impact on cell cycle distribution, population doubling, cell migration and the underlying mechanisms for their contribution to chemoresistance. We observed that miRNAs are differentially expressed in cells with acquired chemoresistance. Moreover we investigated that transient transfection of miR-381 and miR-495 led to a marginal decrease of chemoresistance and the intracellular amount of ABCB1-mRNA, which was identified as a putative driver for acquired chemoresistance in our cellular model. Additionally a lentiviral based stable transfection of miR-338-3p reduced chemoresistance in the high- and low-resistant subclones. In addition, expression of ABCB1 was decreased on mRNA level as well as on protein level after experimental overexpression of miR-338-3p. Furthermore, in silico analysis identified the transcription factor cFOS as putative target of miR-338-3p, which showed partly reduced mRNA expression and reduced protein expression after stable transduction of miR-338-3p. We conclude that stably intracellular upregulation of miR-338-3p reduces the ability of chemoresistance by inhibition of ABCB1 expression via targeting cFOS, leading to a deregulation 9 of the transcription factor AP1. Our results indicate the potential ability of miR-338-3p for theapeutical application.

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