Post-transcriptional mechanisms that regulate cancer stem cell maintenance

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Serval ID
serval:BIB_B423B55B9DEF
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
Post-transcriptional mechanisms that regulate cancer stem cell maintenance
Author(s)
WASZYK Patricia
Director(s)
Stamenkovic Ivan
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Publication state
Accepted
Issued date
2020
Language
english
Abstract
Within a tumor, a subpopulation of cells, namely the cancer stem cells (CSCs), can self-renew, generate more differentiated progeny, and replicate the tumor of origin in vivo, thereby sustaining and promoting tumor growth. Importantly, these cells are often quiescent and resistant to treatment, so that efforts should be put into finding novel ways to target CSCs to improve patient survival. While genetic mutations participate in creating a CSC phenotype, epigenetic mecha- nisms play an equally important role in transformation. Among these, microRNAs (miRNAs) and long non-coding RNAs (lncRNAs) modulate the expression of a large network of genes.
Let-7 miRNAs induce differentiation, but are often repressed in cancer. Here, we attempted to enhance miRNA maturation and restore their function in glioblastoma (GBM), a highly aggressive primary brain malignancy with an exceedingly poor prognosis, using the small molecule enoxacin, which has been shown to stimulate miRNA maturation in other settings. We injected primary patient-derived GBM cells in mice and treated them with enoxacin and temozolomide (an alkylating agent used in GBM treatment), alone or in combination. Enoxacin did not impair tumor formation, suggesting that miRNA maturation cannot be further stimulated in GBM. Subsequently, we looked at lncRNAs expressed in GBM that may be involved in CSC maintenance and focused on H19. Expression of H19 correlated with poor patient outcome, and H19 binds IMP2, an RNA-binding protein (RBP) essential for CSC maintenance in GBM. Although we could not reach clear conclusions as to its role in GBM due to technical issues, we believe that H19 may be involved in GBM tumorigenesis, and its function requires further investigation. In addition to non-coding RNAs, RBPs are essential regulators of gene expression, as they are involved in every step of mRNA life. Among RBPs involved in cancer, LIN28B, an oncofetal RBP that inhibits let-7 maturation, is necessary for CSC survival in a subset of highly aggressive Ewing sarcomas (EwS). EwS is the second most common primary bone cancer in children and adolescents, and harbors the t(11;22) translocation leading to the chimeric transcription factor EWS-FLI1. Of note, LIN28B stabillizes EWS-FLI1 transcripts, and mediates CSC maintenance. We explored the biological relevance of IMPs for EwS CSCs. IMPs are RBPs known to inhibit the let-7 pathway. However, silencing IMP paralogs failed to affect CSC tumorigenicity. Therefore, our results further support the role of LIN28B for CSC maintenance. Because LIN28B affects translation of targets, we will further investigate the role of LIN28B in EwS by comparing whole
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RNA and proteomic data of LIN28B+ EwS. In doing so, we will identify pathways regulated by LIN28B independently of let-7 and EWS-FLI1, that increase the aggressiveness of a subset of EwS. Moreover, these pathways may be applicable to other LIN28B+ childhood cancers driven by a fusion protein.
Dans une tumeur, les cellules souches cancéreuses (CSC) sont capables de se renouveler, générer des cellules plus différenciées, et répliquer la tumeur d’origine in vivo. Ces cellules sont notamment souvent quiescentes et résistantes aux traitements, faisant d’une priorité l’identification de nouvelles méthodes pour cibler les CSC afin d’augmenter la survie du patient. Alors que les mutations génétiques favorisent l’acquisition d’un phénotype de CSC, les mécanismes épigénétiques jouent un rôle tout aussi prépondérant dans la transformation tumorale. Parmi eux, les microARN (miRNA) et longs ARN non-codants (long non-coding RNAs, lncRNA) peuvent influencer l’expression d’un vaste réseau de gènes.
Les miRNA let-7 sont exprimés dans les cellules différenciées mais sont souvent réprimés dans les cancers. Ici, nous avons tenté d’accroître leur expression et rétablir leurs fonctions dans le glioblastome (GBM), une tumeur primaire cérébrale hautement aggressive, en utilisant la molécule d’enoxacine qui stimule la maturation de miRNA. Nous avons injecté des organoïdes de GBM dérivés de tumeurs de patients dans des souris que nous avons traitées avec l’enoxacine et/ou du temozolomide (l’agent de chimiothérapie couramment utilisé pour le traitement des GBM), seuls ou en combinaison. L’enoxacine n’a pas diminué la formation de tumeurs, suggérant que la maturation de miRNA ne peut pas être stimulée dans les GBM. Nous avons donc cherché les lncRNA exprimés dans les GBM qui pourraient être impliqués dans le maintien des CSC. Nous avons identifié H19, dont l’expression corrèle avec un mauvais pronostic. H19 peut se lier à IMP2, une protéine liant les ARN (RNA-binding proteins, RBP) essentielle au maintien des CSC dans les GBM. Bien que nous n’ayons pas pu atteindre de conclusions en raison de difficultés techniques, il semble que H19 soit impliqué dans la tumorigénèse des GBM, et sa fonction dans ce contexte mérite d’être explorée.
Les RBP sont des régulateurs essentiels de l’expression génique, car impliqués dans chaque étape de la vie de l’ARN messager. LIN28B, une RBP oncofoetale capable d’inhiber la maturation des miRNA let-7, est requise pour la survie des CSC dans une partie des sarcomes d’Ewing (SE), le deuxième cancer primaire de l’os le plus fréquent chez les enfants et adolescents, caractérisé par la translocation t(11;22), formant la protéine de fusion EWS-FLI1. Nous avons étudié le rôle de la famille de RBP IMP, comprenant trois paralogues partiellement redondants et capables de réprimer la cascade de signalisation des let-7. Le knockdown de chacun des trois IMPs n’a
pas réduit la tumorigenicité des CSC. Nos résultats renforcent donc la position de LIN28B pour le maintien des CSC. Sachant que LIN28B affecte la traduction d’ARN cibles, nous souhaitons investiguer son rôle dans le SE en comparant les données des ARN et du protéome totaux des SE LIN28B+. Ainsi, nous pourrons identifier des circuits régulés par LIN28B indépendamment des let-7 et d’EWS-FLI1 qui contribuent au phenotype agressif d’une partie des SE. De plus, ces circuits pourraient être impliqués dans d’autre cancers pédiatriques LIN28B+ présentant une protéine de fusion.
Create date
07/07/2020 10:09
Last modification date
03/09/2020 10:02
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