Caracterization and isolation of genes involved in human gliomas by functional genome and in silico anlysis

São poucos os avanços obtidos em intervenções cirúrgicas ou terapias para melhora na qualidade de vida e/ou prognósticos dos pacientes acometidos por gliomas, que são os tumores mais comuns e fatais que acometem o sistema nervoso central. O modelo celular ST1 de glioma de rato responde ao tratamento com hormônio glicocorticóide (GC) com uma reversão fenotípica tumoral-normal in vitro e in vivo e o modelo celular P7 é resistente a este tratamento. Ambas as linhagens são utilizadas, no laboratório, como modelos de estudo de genes associados à origem de neoplasias e controle de proliferação celular, com potenciais aplicações na doença humana. Este trabalho possui dois objetivos gerais: a) clonagem e caracterização funcional do gene NRP/B de rato, previamente descrito no laboratório como sendo induzido durante o tratamento das células ST1 com GC; b) identificação de genes humanos no locus 22q13, frequentemente deletado e associado à progressão tumoral de gliomas. A identificação, clonagem e determinação da seqüência completa de NRP/B de rato, até então desconhecida, foi realizada neste trabalho e depositada no GenBank (número de acesso AY669396). Sua expressão parece ser cérebro-específica, sendo modulada positivamente durante o tratamento com GC nas células ST1. A superexpressão de NRP/B em células ST1 foi realizada para avaliar o papel do gene na reversão fenotípica tumoral-normal induzida por GC. Os resultados obtidos sugerem que NRP/B provoca diminuição da capacidade de crescimento independente de ancoragem em meio semi-sólido e do potencial tumorigênico das células ST1 em ensaios de tumorigênese in vivo. Experimentos preliminares sugerem o envolvimento da expressão de NRP/B no processo de progressão celular e em tumores humanos cerebrais e de mama. Para a identificação de genes humanos no locus 22q13 associados ao desenvolvimento de gliomas, foram adotadas duas estratégias: utilização do Banco de Dados do Transcriptoma para identificação de mRNAs e ESTs alinhadas no locus associado ao câncer cerebral 22q13 e utilização dos dados de genes localizados no cromossomo 22 diferencialmente expressos em microarrays entre as linhagens ST1 e P7, ambas tratadas com GC. Como resultado da análise in silico, foram selecionados alguns genes para análise por Q-PCR em linhagens celulares e amostras clínicas de gliomas humanos, o que evidenciou a existência de algumas correlações positivas ao nível transcricional entre os genes. Três genes (KIAA1644, SULT4A1 e PARVG) apresentaram maior expressão em amostras clínicas de cérebro não-tumoral quando comparadas com amostras de gliomas, o que sugere um possível envolvimento destes na progressão de gliomas humanos. A caracterização dos alvos moleculares na ação dos genes analisados neste estudo é importante para melhor entendimento dos mecanismos moleculares que controlam a proliferação celular e, futuramente, para o desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas para estes tumores cerebrais.Gliomas are the most fatal central nervous system tumors and to date, satisfactory results from chemotherapies or surgical interventions are still not available. The ST1 rat glioma cell line is hyper-responsive to treatment with glucocorticoids (GC), undergoing a complete tumoral to normal phenotypic reversion, both in vitro and in vivo. The P7 glioma cell line is resistant to the action of GC. Both cell models are used in our lab to search for targets which are important to understand the origin of tumors and the control of cell proliferation. For the present study, we aimed at: a) cloning and functional characterization of the rat NRP/B gene, which had previously been identified as being induced during GC-treatment of the ST1 cells; b) identification of human genes located at the 22q13 locus, known to be involved in gliomagenesis. The previously unknown cDNA for rat NRP/B was identified, cloned, sequenced, and deposited in the GenBank (Acc. Nº AY669396). It displays brain-specific expression and positive modulation during GC treatment of ST1 cells. The role of NRP/B in the tumoral to normal phenotypic reversion induced by GC was analyzed by its overexpression in ST1 cells. The results suggest that induction of NRP/B partially impairs cell growth in semi-solid substrate and lowers its tumorigenic potential in vivo. Preliminary studies suggest that NRP/B expression is involved in cell cycle progression and in brain and human breast tumors. To identify additional human genes located in the glioma-related 22q13 locus, two strategies were used: a) analysis of the Ludwig - Fapesp Transcriptome Project database to identify mRNAs and ESTs that align to the referred locus and b) analysis of microarray data of differentially expressed genes in ST1 and P7 cells (both treated with GC) that also localize in chromosome 22. To validate the in silico analysis, Q-PCR was used to evaluate the expression of several genes in human brain tumor cell lines and clinical samples, being possible to find some positive correlations between genes at the transcriptional level. Three genes (KIAA1644, SULT4A1 e PARVG) displayed significantly higher expression levels in non-tumoral clinical samples, when compared to their tumor counterparts suggesting their involvement in human glioma progression. A better understanding of the molecular mechanisms by which these genes are involved may contribute with important information to understand the control of cell proliferation and may lead, in the future, to the development of new therapeutical strategies for brain cancer therapy and diagnosis