Μελέτη μη κωδικών μορίων RNA (ncRNAs) σε καρκινικά κύτταρα και όγκους ωοθηκών
Authors: Πανουτσοπούλου Κωνσταντίνα 
Published: May 2024

Ο καρκίνος των ωοθηκών (ovarian cancer, OC) είναι ο δεύτερος πιο συχνά διαγνωσμένος και ο πλέον θανατηφόρος γυναικολογικός καρκίνος στις ανεπτυγμένες χώρες, υπεύθυνος για ~5% των γυναικείων θανάτων από καρκίνο, παγκοσμίως. Παρόλο που η πρώιμη διάγνωση (FIGO I/II) οδηγεί σε 5ετή επιβίωση >90%, οι περισσότερες ασθενείς (~75%) διαγιγνώσκονται σε προχωρημένα στάδια της νόσου (FIGO III/IV) με αποτέλεσμα φτωχή ανταπόκριση στη χημειοθεραπεία, βραχυπρόθεσμη εξέλιξη της νόσου και 5ετή επιβίωση <25%, τη δυσμενέστερη μεταξύ όλων των γυναικολογικών κακοηθειών. Δυστυχώς, η έγκαιρη διάγνωση του καρκίνου των ωοθηκών αποδεικνύεται δύσκολη, ενώ η αξιοσημείωτη πρόοδος που έχει σημειωθεί στις χειρουργικές τεχνικές και τις στοχευμένες θεραπείες δεν έχει βελτιώσει σημαντικά το σχετικά υψηλό ποσοστό θανάτου των ασθενών με προχωρημένη νόσο. Επιπλέον, η υψηλή ετερογένεια του μοριακού υποβάθρου των όγκων και της ανταπόκρισης των ασθενών στη χημειοθεραπεία εμποδίζει την εξατομικευμένη πρόγνωση. Στο πλαίσιο αυτό, η αναγνώριση νέων μοριακών βιοδεικτών θα μπορούσε να αποτελέσει ένα πολύτιμο εργαλείο για την υποστήριξη ιατρικής ακριβείας και εξατομικευμένων αποφάσεων θεραπείας, και συνολικά τη βελτίωση της ποιότητας ζωής των ασθενών. Στην παρούσα διδακτορική διατριβή, αναγνωρίζοντας την κλινική ανάγκη εύρεσης νέων μοριακών βιοδεικτών στον καρκίνο των ωοθηκών, μελετήθηκε η ρύθμιση της έκφρασης και αξιολογήθηκε η κλινική σημασία μικρών μη-κωδικών μορίων RNA (non-coding RNAs, ncRNAs) στην πρόγνωση, την ανταπόκριση στην θεραπεία και την ανάλυση επιβίωσης των ασθενών με επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών. Σύμφωνα με το πρόγραμμα ENCODE, >75% του γονιδιώματος μεταγράφεται σε μη-κωδικά μόρια RNA. Μεταξύ αυτών, τα microRNAs (miRNAs) έχουν αναδειχθεί ως ισχυροί μετα-μεταγραφικοί ρυθμιστές της γονιδιακής έκφρασης. Επιπλέον, έχει διαπιστωθεί ότι πολλά miRNAs κατέχουν ογκογόνο ή ογκοκατασταλτικό ρόλο στον καρκίνο των ωοθηκών, αντιπροσωπεύοντας υποσχόμενους μοριακούς βιοδείκτες για την υποστήριξη της ιατρικής ακριβείας. Επιπρόσθετα, τα θραύσματα που προέρχονται από tRNA (tRNA-derived fragments, tRFs), τα οποία αρχικά θεωρήθηκαν ότι αποτελούν τυχαία παραπροϊόντα του μεταβολισμού των tRNAs, αποτελούν μια άφθονη και εξελικτικά διατηρημένη κατηγορία μικρών μη-κωδίκων RNAs με καθορισμένη αλληλουχία και βιολογικούς ρόλους. Στο πλαίσιο της παρούσας διατριβής, η αξιολόγηση της κλινικής σημασίας του miR-203 στις δύο ανεξάρτητες ομάδες ασθενών (TU Munich και OVCAD) αποκάλυψε την ανεξάρτητη και δυσμενή προγνωστική αξία των αυξημένων επιπέδων του miR-203 για τους ασθενείς με επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών. Πιο συγκεκριμένα, αυξημένα επίπεδα του miR-203 συσχετίστηκαν με σημαντικά δυσμενέστερη επιβίωση των ασθενών έπειτα από κυτταρομειωτική χειρουργική επέμβαση και χημειοθεραπεία πρώτης γραμμής με πλατίνα, σε σύγκριση με ασθενείς με μειωμένη έκφραση του miR-203, ανεξάρτητα από το στάδιο FIGO, τον βαθμό κακοήθειας του όγκου, τον υπολειπόμενο όγκο, την απόκριση στη χημειοθεραπεία και την ηλικία. Επιπλέον, πολυπαραμετρικά μοντέλα που ενσωματώνουν την έκφραση του miR-203 με τους ευρέως χρησιμοποιούμενους κλινικούς δείκτες πρόγνωσης της νόσου προσέθεσαν κλινικό όφελος στη πρόβλεψη του θεραπευτικού αποτελέσματος και πέτυχαν σημαντικά καλύτερη διαστρωμάτωση κινδύνου των ασθενών. Η αξιολόγηση του miR-181a στις δυο εσωτερικές και σε τρεις εξωτερικές ομάδες ασθενών αποκάλυψε την συσχέτισή του με δυσμενή κλινικοπαθολογικά χαρακτηριστικά των ασθενών και την ικανότητα υποστήριξης της εξατομικευμένης πρόγνωσης και πρόβλεψης ανταπόκρισης στην θεραπεία των ασθενών με ορώδη καρκίνο ωοθηκών. Πιο συγκεκριμένα, οι ασθενείς με υπερέκφραση του miR-181a συσχετίστηκαν σημαντικά με χειρότερη πρόγνωση μετά από κυτταρομειωτική χειρουργική επέμβαση και χημειοθεραπεία πρώτης γραμμής με πλατίνα, σε σύγκριση με τους ασθενείς με χαμηλότερα επίπεδα miR-181a. Ιδιαίτερο ενδιαφέρον παρουσιάζει ότι το miR-181a διατήρησε την ανεξάρτητη προγνωστική του αξία σε πολυπαραμετρικά προγνωστικά μοντέλα, που συμπεριλάμβαναν το στάδιο FIGO, τον βαθμό κακοήθειας του όγκου, την υπολειπόμενη νόσο και την ανταπόκριση στη χημειοθεραπεία. Στην παρούσα μελέτη, η ανάλυση δύο ανεξάρτητων ομάδων ασθενών με διάμεσο χρόνο παρακολούθησης >5 ετών, και ταυτόχρονα τριών δημοσίως διαθέσιμων κλινικών μελετών ασθενών με καρκίνο των ωοθηκών, επιβεβαίωσαν τη δυσμενή κλινική σημασία της υπερέκφρασης του miR-181a. Τέλος, η αξιολόγηση της αξίας του miR-181a στη βελτίωση της προγνωστικής ισχύος των καθιερωμένων δεικτών της νόσου παρείχε κλινικό όφελος και ανώτερη διαστρωμάτωση κινδύνου των ασθενών. Αναφορικά με την κλινική αξιολόγηση των θραυσμάτων που προέρχονται από tRNA (tRFs), η ανάλυση του συνόλου δεδομένων TCGA-OV (The Cancer Genome Atlas, TCGA) αποκάλυψε την αφθονία των i-tRFs και την υψηλή αναλογία θραυσμάτων που προέρχονται από το tRNAGlyGCC σε όγκους ωοθηκών, ενώ η ανάλυση γονιδιακής οντολογίας των προβλεπόμενων γονιδίων-στόχων του i-tRF-GlyGCC ανέδειξε βασικά μονοπάτια κυτταρικής σηματοδότησης που συμμετέχουν στην έναρξη και την εξέλιξη της νόσου. Επιπλέον, το i-tRF-GlyGCC αναδείχθηκε ως ένας ανεξάρτητος και ισχυρός προγνωστικός δείκτης στον επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών, με την υπερέκφρασή του να προβλέπει αποτελεσματικά τη δυσμενή ολική επιβίωση και τη βραχυπρόθεσμη εξέλιξη της νόσου. Επιπλέον, τα πολυπαραμετρικά μοντέλα πρόγνωσης επιβεβαίωσαν ότι η αξιολόγηση του i-tRF-GlyGCC βελτιώνει την προγνωστική δύναμη των κλινικά χρησιμοποιούμενων δεικτών, προσφέρωντας καλύτερη διαστρωμάτωση κινδύνου για τους ασθενείς και κλινικό όφελος στην διαχείριση του επιθηλιακού καρκίνου ωοθηκών. Τέλος, στην παρούσα διατριβή, μελετήθηκαν τα tRFs που προέρχονται από τα πρόδρομα tRNAs, τα 3'U-tRFs. Έπειτα από μια πρώτη κλινική αξιολόγηση, πρόβλεψη γονιδίων-στόχων και ανάλυση γονιδιακής οντολογίας των υποψηφίων 3'U-tRFs, το 3'U-tRF που προέρχεται από το pre-tRNAValCAC (3'U-tRFValCAC) συσχετίστηκε με δυσμενή πρόγνωση και αναδείχθηκε να συμμετέχει σε μονοπάτια κυτταρικής σηματοδότησης, κυτταρικού πολλαπλασιασμού και κυτταρικής προσκόλλησης, και επιλέχθηκε για περαιτέρω μελέτη. Αρχικά, η έκτοπη έκφραση του 3'U-tRFValCAC in vitro αύξησε σημαντικά το ρυθμό κυτταρικού πολλαπλασιασμού και τη μετανάστευση των καρκινικών κυττάρων SK-OV-3 και OVCAR-3, με δοσοεξαρτώμενο τρόπο, επαληθεύοντας την ενεργό εμπλοκή του μορίου στις ανώτερες βιολογικές διαδικασίες. Η κλινική αξιολόγηση στην ομάδα ελέγχου OVCAD και στην ανεξάρτητη ομάδα επικύρωσης TU Munich, αποκάλυψε το 3'U-tRFValCAC ως έναν ισχυρό προγνωστικό δείκτη στον επιθηλιακό καρκίνο των ωοθηκών, καθώς τα αυξημένα επίπεδά του συνδέθηκαν στατιστικώς σημαντικά με δυσμενή ολική επιβίωση και υψηλό κίνδυνο εξέλιξης των ασθενών με καρκίνο ωοθηκών σε συνέχεια της θεραπείας 1ης γραμμής. Επιπλέον, η πολυπαραμετρική ανάλυση έδειξε ότι η προγνωστική του αξία είναι ανεξάρτητη από τους καθιερωμένους κλινικούς δείκτες της νόσου, ενώ η ενσωμάτωση του βελτιώνει την προγνωστική ισχύ τους και τη διαστρωμάτωση κινδύνου των ασθενών.