Causas e consequências da heterogeneidade celular intratumoral e o papel do sistema melatonérgico em tumores cerebrais

Autor(es)

Gabriela Sarti Kinker

• Tipo de documento: Tese de Doutorado
• Imprenta: São Paulo.
• Instituição: Universidade de São Paulo (USP). Instituto de Biociências (IBIOC/SB)
• Data de defesa: 2019-11-27

Membros da banca

Pedro Augusto Carlos Magno Fernandes; Leticia Veras Costa Lotufo; Tiago da Silva Medina; Helder Takashi Imoto Nakaya

• Orientador: Pedro Augusto Carlos Magno Fernandes

Resumo

A plasticidade e heterogeneidade das células malignas têm papel fundamental sobre a progressão tumoral e o desenvolvimento de resistência terapêutica. Nos últimos anos, com o advento de tecnologias de sequenciamento de células individuais (scRNA-seq), estudos com diferentes tipos de câncer revelaram que um único tumor pode conter subpopulações de células malignas com perfis transcricionais distintos. Com isso, tornou-se necessário estabelecer modelos experimentais que permitam o estudo da relevância biológica e clínica dessa diversidade celular, bem como os mecanismos moleculares subjacentes. Nesse sentido, geramos dados de scRNA-seq para 198 linhagens celulares (22 tipos de câncer) e caracterizamos sistematicamente a heterogeneidade da expressão gênica. Descobrimos que a coexistência de subpopulações altamente distintas em uma mesma linhagem celular é rara. Por outro lado, padrões contínuos de heterogeneidade de expressão gênica, representados por espectros de estados celulares, são comuns, recorrem em diferentes linhagens, estão associados a múltiplos processos biológicos e são geralmente independentes da diversidade genética. Notavelmente, apesar de condições in vitro não possuírem um microambiente nativo e espacialmente variável, muitos dos padrões contínuos de heterogeneidade observados nas linhagens recapitulam aqueles encontrados em amostras tumorais clínicas, indicando que a plasticidade epigenética intrínseca tem papel fundamental na geração da heterogeneidade intratumoral. Os dados gerados também nos permitiram identificar as linhagens mais adequadas para o estudo da plasticidade celular. Como exemplo, selecionamos duas dessas linhagens modelos e demonstramos a dinâmica temporal e relevância terapêutica de um programa de heterogeneidade recorrente associado à senescência epitelial. Além disso, considerando os meios pelos quais as células malignas se comunicam, isto é, via interações físicas célula-a-célula e secreção de fatores solúveis, também buscamos explorar novas redes de sinalização autócrina/parácrina que possam ser exploradas clinicamente. A melatonina, mais conhecida como \"hormônio da pineal\", é uma molécula pleiotrópica produzida em diversos tecidos e que vem sendo cada vez mais reconhecida como um agente antitumoral. A melatonina atua por meio de vários mecanismos biológicos, incluindo a eliminação direta de radicais livres e a ativação de receptores de alta afinidade acoplados à proteína G (MT1 e MT2). Na última década, nosso grupo forneceu diversas evidências de que o ajuste fino da produção extrapineal de melatonina durante a inflamação aguda é crítico para a manutenção da homeostase tecidual. Entretanto, nosso conhecimento sobre o papel fisiopatológico da melatonina local em processos malignos é muito limitado. Interessantemente, demonstramos que, em gliomas, a capacidade das células de sintetizar e acumular melatonina correlaciona-se negativamente com o grau malignidade tumoral. Utilizando dados de expressão gênica, desenvolvemos um modelo preditivo do conteúdo de melatonina no microambiente tumoral, o índice ASMT:CYP1B1, o qual se mostrou um fator prognóstico positivo, independente do grau e subtipo histológico dos gliomas. Por fim, buscamos fornecer suporte adicional para o uso racional da melatonina e análogos no tratamento de cânceres cerebrais. Revelamos que em gliomas e meduloblastomas os receptores de melatonina MT1 e MT2 desempenham papéis opostos sobre o controle da progressão tumoral. Notavelmente, compostos que simultaneamente ativam MT1 e inibem MT2 exibiram um efeito antitumoral robusto in vitro e in vivo, destacando o potencial de tais receptores como alvos terapêuticos (AU)

• Processo FAPESP: 14/27287-0 - Caracterização do sistema melatonérgico de gliomas humanos e sua implicação sobre o grau de agressividade e invasibilidade tumoral
• Beneficiário: Gabriela Sarti Kinker
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Doutorado Direto