Differential expression profile of microRNA in medulloblastoma and anencephaly

Orientadores: Jose Andres Yunes, Claudia Vianna Maurer Morell, Denise Pontes CavalcantiTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Ciências MédicaResumo: Crianças com anomalias congênitas possuem um risco significativamente aumentado para desenvolver algum tipo de câncer. Anomalias do sistema nervoso central (SNC) estão associadas à maior incidência de tumores também do SNC. A comparação entre tecido 'anômalo', tecido tumoral e tecido normal pode ajudar na identificação dos genes mais importantes na carcinogênese. microRNAs (miRNAs) são pequenas moléculas que atuam negativamente na expressão gênica e têm papel importante no controle do desenvolvimento, diferenciação, apoptose e proliferação celular. Vários miRNAs são expressos no SNC e são conhecidos por serem dinamicamente regulados durante o neurodesenvolvimento. Recentemente, miRNAs foram associados com tumores e malformações do SNC, como o meduloblastoma (MB) e a anencefalia (AN), respectivamente. Ambos tecidos são de origem neuroectodérmica e embrionária. Neste projeto foram estudados os miRNAs diferencialmente expressos no tecido tumoral de MB desmoplástico de pacientes jovens (1-2 anos) versus cerebelo e no tecido cérebro-vascular de fetos com AN versus córtex frontal. Os controles foram obtidos de tecidos normais provenientes de autópsias de fetos e recém-nascidos. As vias gênica-metabólicas importantes na carcinogênese e morfogênese do perfil de miRNAs de MB e AN foram analisados in silico. No primeiro trabalho, apresentado no segundo capítulo, investigamos o perfil de miRNAs de MB que foi predominantemente baixo expresso (64/84 miRNAs) e regulam genes envolvidos com desenvolvimento e/ou câncer. Muitos dos miRNAs baixo expressos (32/64) foram localizados no lócus cromossômico 14q32 (miRNA 14q32). Possíveis mecanismos da baixa expressão de miRNA 14q32 foram investigados por bancos de dados públicos disponíveis. A expressão do gene receptor de estrógeno gama (ESRRG), um regulador transcricional positivo de alguns miRNAs 14q32, foi encontrada baixo expresso em MB desmoplástico. miR-129-5p (11p11.2/7q32.1), miR-206 (6p12.2) e miR-323-3p (14q32.2) foram escolhidos para estudos funcionais em células DAOY. A super expressão do miR-129-5p usando miRNA mimics diminuiu a proliferação das células DAOY. No segundo trabalho, apresentado no terceiro capítulo, analisamos o perfil de expressão de miRNAs em AN que foi predominantemente super expressos (34/52 miRNAs) e regulam genes envolvidos com defeito do tubo neural e/ou câncer. Dentre estes miRNAs estão os miR-21, 34a/c, 182, 500 cluster. miRNAs importantes no desenvolvimento do cérebro (miR-124, 128, 137, 139) foram encontrados baixo expressos nas amostras de AN. A prospecção dos genes alvos destes miRNAs mostrou que eles desempenham um papel importante durante o desenvolvimento e a diferenciação neural. Por fim, nós comparamos os miRNAs diferencialmente expressos entre MB e AN e identificamos 19 miRNAs em comum (baixo expressos: miR-124, 128, 129*, 129-5p, 138, 138-1*, 138-2*, 139-3p, 490-5p, 650, 770-5p; super expressos: miR-199a-3p, 199b-3p, 199a-5p, 21, 214, 214*, 34a, 574-3p). A maioria destes miRNAs em comum encontrados nas duas patologias fazem parte dos miRNAs mais descritos em câncer e/ou são importantes no desenvolvimento do cérebro. O fato destes miRNAs estarem desregulados em duas condições diferentes (MB e AN) faz pensar que sejam funcionalmente relevantes nestas patologias. Nossos resultados indicam a correlação de assinatura de miRNAs com cada amostra destacando a heterogeneidade molecular e complexidade na sinalização celular regulada por miRNAs, e também revela que o câncer foi a via de sinalização predominante em MB e ANAbstract: Children with birth defects have a significantly increased risk for developing some type of cancer. Anomalies of central nervous system (CNS) are associated with increased incidence of tumours also from CNS. The comparison between tissue 'anomalous', tumor tissue and normal tissue can help identify genes important in carcinogenesis. microRNAs (miRNAs) are small non-coding RNA molecules that act negatively on gene expression and play an important role in controlling development, differentiation, apoptosis and cell proliferation. Many miRNAs are expressed in CNS and are known to be dynamically regulated in neurodevelopment. Recently, miRNAs have been associated with CNS tumors and malformations, as meduloblastoma (MB) and anencephaly (AN), respectively. Both tissues are from neuroectodermal and embryonic origins. In this project, we studied the miRNAs differential expressed in tumor tissue of desmoplastic MB of young patients (1-2 years) versus cerebellum and cerebrovascular tissue of fetal with AN versus frontal cortex. The normal tissues were obtained from fetal and newborn autopsy. The gene-metabolic pathways important in carcinogenesis and morphogenesis of miRNAs profile of MB and AN were analyzed in silico. In second chapter, we investigated the MB miRNAs profile that were predominantly downregulated (64/84 miRNAs) and regulates genes involved in development and/or cancer. Most downregulated miRNAs (32/64) were found to belong at the 14q32 locus (14q32 miRNA). Possible mechanisms of 14q32 miRNAs downregulation were investigated by the analysis of publicly available gene expression data sets. The expression of estrogen-related receptor-g (ESRRG), a reported positive transcriptional regulator of some 14q32 miRNAs, was found downregulated in desmoplastic MB. miR-129-5p (11p11.2/7q32.1), miR-206 (6p12.2), and miR-323-3p (14q32.2), were chosen for functional studies in DAOY cells. Overexpression of miR-129-5p using mimics decreased DAOY proliferation. In third chapter we investigated the AN miRNAs profile that were predominantly upregulated (34/52 miRNAs) and regulates genes involved with tube neural defects (DTN) and/or cancer. Between these miRNAs are the miR-21, 34a/c, 182, 500 cluster. miRNAs important in brain development (miR-124, 128, 137, 139) were found downregulated in AN samples. Prospecting for target genes of these miRNAs showed that they play an important role during development and neuronal differentiation. Finally, we compare the miRNAs differential expressed between MB and AN and identified 19 miRNAs in common (underexpression: miR-124, 128, 129 *, 129-5p, 138, 138-1 *, 138-2 *, 139 - 3p, 490-5p, 650, 770-5p; overexpression: miR-199a-3p, 3p-199b, 199a-5p, 21, 214, 214 *, 34a, 574-3p). Most common miRNAs found in MB and AN are known to be involved in cancer and/or are important in brain development. The fact that these miRNAs are deregulated in two different conditions (MB and AN) makes one think that they are functionally relevant in these pathologies. Our results indicate the correlation of miRNAs signature with each sample highlighting the molecular heterogeneity and cellular signaling complexity regulated by miRNAs, and also reveals that the cancer was the predominant signaling pathway in MB and ANDoutoradoCiencias BiomedicasDoutora em Ciências Médica