Διερεύνηση του ρόλου της τελομερικής δυσλειτουργίας στην ανάπτυξη και εξέλιξη χρωμοσωμικής αστάθειας κατά τη νεοπλασματική εξαλλαγή και εξέλιξη των επιθηλιακών όγκων

Abstract

Cancer remains one of the main causes of death despite the progress in understanding the molecularmechanisms and the developing new dynamic treatments. The discovery of specific targets and newdrugs is still the first priority. The antitelomerase drugs have the ability to act under new mechanismswhich will lead to new opportunities for cancer therapy with unprecedented specificity and efficacy.There is still a large amount of information that needs to be investigated, but it is encouraging the factthat the preclinical research for the inhibitors of telomerase and for the hTERT-depended oncolyticviruses has begun and there are already at a clinical trial stage. One issue that has arisen, regardingthe telomerase inhibitors, is the existence of the Alternative Lengthening of Telomeres of pathway(ALT) which is present at immortal cell lines and human cancers. According to the above, the use oftelomerase inhibitors, as therapeutic agents, can lead to the development of telomerase independentcancer cells which are resistant to existing drugs. The aim of the present thesis was the study of therole of telomere dysfunction in the growth and development of chromosomal instability duringneoplastic cell transformation and evolution. Chromosomal instability in neoplasia (CIN) is the mostcommon form of genomic instability occurring in virtually all types and stages of cancer. In contrast tomicrosatellite instability in neoplasia (MIN) that causes DNA mismatch repair errors, CIN massivelyaffects the integrity and dosage of chromosomes through structural rearrangements and numericalaberrations such as aneuploidy and polyploidization. The extensive intratumor genomic heterogeneityprovides the grounds for a process of selection and adaptation that drives cancer cell populations intomore malignant traits and is a major concern for all current and future oncotherapeutic strategies.Polyploidy contributes to extensive intratumor genomic heterogeneity that characterizes advancedmalignancies and is thought to limit the efficiency of current cancer therapies. It has been shown thattelomere deprotection in p53-deficient mouse embryonic fibroblasts leads to high rates ofpolyploidization. We now show that tumor genome evolution through whole-genome duplication occursin ~15% of the karyotyped human neoplasms and correlates with disease progression. In a panel ofhuman cancer and transformed cell lines representing the two known types of genomic instability, aswell as the two known pathways of telomere maintenance in cancer, telomere dysfunction–drivenpolyploidization occurred independently of the mutational status of p53. Depending on the preexistingcontext of telomere maintenance, telomerase activity and its major components, human telomerase reverse transcriptase and human telomerase RNA component, exert both reverse transcriptase–related(canonical) and noncanonical functions to affect tumor genome evolution through suppression orinduction of polyploidization. These new findings provide for the first time a more complete mechanisticunderstanding of cancer progression that may, in the future, lead to novel therapeutic interventions.

Ο καρκίνος παραμένει από τις κυριότερες αιτίες θανάτου παρόλη την ουσιαστική πρόοδο στηνκατανόηση των μοριακών μηχανισμών και την ανάπτυξη μιας σειράς δυναμικών θεραπειών. Ηανακάλυψη συγκεκριμένων στόχων και νέων φαρμάκων βρίσκεται ακόμη σε πρώτη προτεραιότητα. Ταφάρμακα που βασίζονται στην τελομεράση έχουν την ικανότητα να ενεργούν με καινοτόμουςμηχανισμούς που θα παρέχουν νέες ευκαιρίες για θεραπεία του καρκίνου αφού παρουσιάζουνπρωτοφανή εξειδίκευση και αποτελεσματικότητα. Εξακολουθεί να υπάρχει μεγάλος όγκοςπληροφοριών που πρέπει να ερευνηθούν, αλλά είναι ενθαρρυντικό το γεγονός ότι η προκλινική έρευνατων αναστολέων της τελομεράσης και των hTERT–βασιζόμενων ογκολυτικών ιών έχει αρχίσει, καιυπάρχουν ήδη κλινικές έρευνες με ανοσοθεραπεία hTERT. Ένα θέμα που έχει προκύψει σχετικά μετους αναστολείς της τελομεράσης είναι η ύπαρξη του εναλλακτικού μονοπατιού επιμήκυνσης τωντελομερών (ALT) που έχει βρεθεί σε αθανατοποιημένες κυτταρικές σειρές και σε κάποιουςανθρώπινους καρκίνους. Η χρήση των αναστολέων αυτών μπορεί να οδηγήσει στην εμφάνισηκαρκινικών κυττάρων με αντοχή στα φάρμακα και ανεξαρτησία από την τελομεράση.Σκοπός ήταν ηδιερεύνηση του ρόλου της τελομερικής δυσλειτουργίας στην ανάπτυξη και εξέλιξη χρωμοσωμικήςαστάθειας κατά την εξαλλαγή και εξέλιξη των νεοπλασιών. Η χρωμοσωμική αστάθεια στην νεοπλασία(CIN) είναι η πιο κοινή μορφή γονιδιακής αστάθειας που εμφανίζεται σχεδόν σε όλους τους τύπους καιτα στάδια του καρκίνου. H εκτεταμένη γονιδιακή ετερογένεια που παρατηρείται στους όγκους καιπαρέχει τις κατάλληλες συνθήκες για μια διαδικασία επιλογής και καλύτερης προσαρμογής, οδηγεί τουςπληθυσμούς των καρκινικών κυττάρων σε εντονότερη κακοήθεια και αποτελεί σημαντική ανησυχία γιαόλες τις τωρινές και μελλοντικές ογκοθεραπευτικές στρατηγικές. Η πολυπλοειδία συμβάλει στηνεκτεταμένη ετερογένεια των όγκων που χαρακτηρίζει τις προχωρημένες κακοήθειες και θεωρείται ότιπεριορίζει την αποτελεσματικότητα των σημερινών αντικαρκινικών θεραπειών. Έχει δειχθεί ότι ηαποπροστασία των τελομερών στους p53-/- εμβρυικούς ινοβλάστες ποντικού οδηγεί σε υψηλά ποσοστάπολυπλοειδίας. Στην παρούσα μελέτη αποδεικνύεται ότι η γονιδιακή εξέλιξη των όγκων μέσω τουδιπλασιασμού ολόκληρου του γονιδιώματος εμφανίζεται στο 15% όλων των ανθρώπινων νεοπλασιώντων οποίων ο καρυότυπος έχει μελετηθεί. Αποδεικνύεται επίσης ότι το ποσοστό εμφάνισηςδιπλασιασμού ολόκληρου του γονιδιώματος αυξάνεται παράλληλα με την εξέλιξη της ασθένειας. Απότη μελέτη αυτή αποδείχθηκε ότι η «πολυπλοειδία μέσω τελομερικής δυσλειτουργίας» είναι ένας σχεδόν καθολικός μηχανισμός εξέλιξης των όγκων που συμβαίνει συνεχώς κατά την νεοπλασματική κυτταρική ανάπτυξη στην καλλιέργεια και μπορεί να γίνει εντονότερος κατά την τελομερική κρίση στο μεταίχμιο λειτουργίας των δύο μονοπατιών επιδιόρθωσης των τελομερών. Ενδιαφέρον παρουσιάζει το γεγονός ότι τόσο η ενεργότητα της τελομεράσης όσο και η έκτοπη έκφραση των δύο υπομονάδων τουολοενζύμου ασκούν λειτουργίες αντίστροφης μεταγραφάσης αλλά και μη-κανονικές. Ανάλογα με τομονοπάτι επιδιόρθωσης των τελομερών που προϋπάρχει, η δράση του ολοενζύμου της τελομεράσης ήμιας εκ των δύο υπομονάδων της, επηρεάζει την γονιδιακή εξέλιξη των όγκων μέσω καταστολής ήεπαγωγής της πολυπλοειδίας.