Identification of long non-coding RNAs overcoming tamoxifen resistance in estrogen receptor alpha positive breast cancer

Tez KünyeDurumu
Identification of long non-coding RNAs overcoming tamoxifen resistance in estrogen receptor alpha positive breast cancer / Östrojen reseptörü alfa pozitif meme kanserinde tamoksifen direncini kıran uzun kodlanmayan RNA’ların belirlenmesi
Yazar:HİLAL BAL
Danışman: YRD. DOÇ. ÖZGÜR ŞAHİN
Yer Bilgisi: İhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi / Mühendislik ve Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
Konu:Biyoloji = Biology ; Genetik = Genetics
Dizin:Meme kanseri =
Onaylandı
Yüksek Lisans
İngilizce
2017
96 s.
Tüm dünyadaki meme kanseri vakalarının büyük çoğunluğunu, ERα pozitif meme kanseri alt tipi oluşturmaktadır. Seçici ER modülatörü bir ilaç olan tamoksifen, hastalara önerilen en yaygın endokrin tedavi seçeneğidir ve hastalığın ölüm oranını önemli ölçüde düşürmektedir. Hastalar başlangıçta tamoksifene iyi derecede yanıt verseler de, zamanla direnç geliştirebilirler. Tamoksifen direnci olarak da bilinen bu durum, endokrin tedavi ile ERα-pozitif meme kanseri mücadelesinin önünde önemli bir engel teşkil etmektedir. Son yıllarda gerçekleştirilen global transkriptom analizleri, RNA’ya çevirilen genomik DNA bilgisinin çoğunun proteinlere dönüştürülmediğini göstermiştir. Proteinlere dönüştürülmeyen ve dolayısıyla kodlanmayan RNA’lar (ncRNA) olarak isimlendirilen bu RNA moleküllerinin, dizi-spesifik kromozom modifikasyonları, gen susturma ve protein sinyal yolaklarının düzenlenmesi gibi birçok hücresel süreçlerde yer aldıkları belirtilmiştir. Tamoksifen direncinde, protein ve mikroRNA (miRNA) moleküllerinin rolleri geniş ölçüde tanımlanmış olsa da, uzun kodlamayan RNA’ların (lncRNA, long non coding RNA) rolleri ise henüz yeterince anlaşılmış değildir. Bu tez çalışmasında, tamoksifen direncindeki uzun kodlamayan transkriptlerin etkisini anlamak amacıyla tamoksifen dirençli ERα-pozitif hücre hattı modelleri geliştirilmiş olup; duyarlı ve dirençli hücre modellerinin tüm transkriptom ebadında uzun kodlanmayan RNA ifade profilleri değerlendirilmiştir. Tüm genom RNA-Seq dizileme analizinin sonuçları, 330 tane uzun kodlamayan RNA’nın, tamoksifene dirençli hücre hattında parental hücre hattına kıyasla farklı şekilde ifade edildiğini göstermektedir. İfade kat değişimi, kanserle ilişkilendirilmesi ve geçerliliği onaylanmış uzun kodlanmayan RNA kriterleri dikkate alınarak bir filtreleme uygulanmış ve iki aday uzun kodlanmayan RNA çalışma için seçilmiştir. Çalışmaya bu iki lncRNA’dan hedeflenebilme potansiyeli ile ifadesinde artma görülen ile devam edilmiş olup; ifade seviyesindeki artış eş zamanlı PCR metodu ile doğrulanmıştır Daha sonra, bir antisens oligonükleotid (ASO) ile aday lncRNA’nın ifadesinin susturulmasının dirençli hücreleri tamoksifene yeniden duyarlı hale getirdiği gösterilmiştir. Aday lncRNA’nın tamoksifen direncinin kırılması üzerindeki potansiyel etkisi lncRNA hedef alındığında önce artmış LC3 II / LC3 I oranı ile gösterilen otofaji indüksiyonu, ardından kesilmiş Kaspaz 7 ile desteklenen apoptoz ile moleküler seviyede açıklanmaya çalışılmıştır. Ayrıca, tamoksifen ile tedavi edilen ERα-pozitif meme kanseri hasta veri setlerinin analizi, aday lncRNA’nın yüksek ifadesinin hastaların genel, nükssüz ve hastalıksız sağkalımlarını olumsuz yönde etkilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, bu tez çalışması kapsamında ER pozitif meme kanserinde tamoksifen direncini düzenleyen ve tedavi yanıtının değerlendirilmesinde potansiyel bir biyobelirteç özelliği taşıyan yeni bir aday lncRNA tanımlanmıştır.
Most of the breast cancer incidences all over the world fall into Estrogen Receptor alpha (ERα)-positive breast cancer subtype, which are treated with endocrine therapy. Tamoxifen, a selective ER modulator drug, is the most prescribed endocrine therapy option for the patients, providing a decreased mortality rate. Although patients respond to tamoxifen well initially they may lose their sensitivity to tamoxifen and develop resistance which is a major obstacle when tackling ERα-positive breast cancer. Global transcriptome analyses performed in recent years demonstrated that most parts of the genomic DNA that are transcribed into RNA are not further translated into proteins. RNA molecules that are not converted into proteins and are therefore called non-coding RNAs (ncRNA) were found to be involved in cellular processes like sequence-specific chromosome modifications, gene silencing and regulation of protein signaling pathways. While the roles of protein and microRNA (miRNA) regulators in the tamoxifen resistance have been identified, the roles of long non-coding RNAs in tamoxifen resistance are still elusive. To elucidate the impact of the long non-coding transcripts in tamoxifen resistance, I have developed acquired tamoxifen resistant ERα-positive cell line models and examined alterations in their transcriptome with respect to long non-coding RNA expression. The results of whole genome RNA-Seq analysis showed that 330 long non-coding transcripts were differentially expressed in the tamoxifen resistant cell line compared to its parental counterpart. I filtered-out ncRNAs according to criteria based on fold change, cancer-association, and being a validated lncRNA, and I ended up with two candidate lncRNAs. Here, I continued with the upregulated candidate lncRNA and confirmed its elevated expression by qRT-PCR in both of the in vitro acquired tamoxifen resistant cell line models I used. Moreover, I showed that knockdown of the candidate lncRNA using antisense oligonucleotide (ASO) re-sensitizes resistant cells to tamoxifen. This sensitization effect of candidate lncRNA was achieved via induction of autophagy shown by increased LC3 II/LC3 I ratio followed by apoptosis evidenced by cleaved Caspase 7 when the lncRNA was targeted. Finally, analysis of tamoxifen-treated, ERα-positive breast cancer patient data sets suggested that higher expression of the candidate lncRNA was associated with poor overall, relapse-free and disease-free survival of the patients. Overall, in this thesis, I identified a novel lncRNA regulator of tamoxifen resistance and a potential biomarker of therapy response.

Download: Click here