Μελέτη του μηχανισμού ρύθμισης της ρετρομετάθεσης σε νευρογλοιακά κύτταρα

Οι ανθρώπινοι ενδογενείς ρετροϊοί (HERVs) θεωρούνται LTR-ρετροτρανσποζόνια ικανά να εισάγουν νέα τους αντίγραφα μέσω ενός μηχανισμού «αντιγραφής & ενσωμάτωσης». Αποτελούν το ~8% του ανθρώπινου γενώματος και δύνανται να επηρεάσουν την χρωμοσωμική ακεραιότητα όπως και την γονιδιακή έκφραση μετά την ρετρομετάθεσή των. Το γλοίωμα είναι ο πιο κοινός και επιθετικός ανθρώπινος τύπος καρκίνου, αποτελώντας το 60% όλων των περιπτώσεων πρωτογενών εγκεφαλικών όγκων. Χαρακτηρίζεται από έντονη ετερογένεια σε πολλαπλά επίπεδα που αφορούν στον φαινότυπο, στην γενετική και επιγενετική τους κατάσταση, στο δυναμικό πολλαπλασιασμού, μεταναστευτικότητας, ογκογενετικότητας και ανθεκτικότητάς τους. Πολλές από αυτές τις ιδιότητες αποδίδονται στα καρκινικά βλαστικά κύτταρα (Cancer Stem Cells: CSCs) τα οποία μπορούν να προκύψουν είτε μέσω αυξημένου αριθμού συμμετρικών κυτταρικών διαιρέσεων των CSCs είτε μέσω επαναπρογραμματισμού των μη-CSCs σε CSCs.Σκοπό της διατριβής αυτής αποτέλεσε η διερεύνηση τριών κρίσιμων ερωτημάτων, εάν: 1. γεγονότα ρετρομετάθεσης λαμβάνουν χώρα σε ανθρώπινα γλοιωματικά κύτταρα, 2. οι επιπτώσεις της ρετρομετάθεσης συσχετίζονται με μείζονα κυτταρικά φαινόμενα που απαντώνται σε γλοιωματικούς όγκους όπως είναι η φαινοτυπική ετερογένεια, το δυναμικό πολλαπλασιασμού, η ογκογενετικότητα και μεταστατικότητα και 3. η ρετρομετάθεση υπόκειται σε επιγενετικούς ή άλλους μηχανισμούς ρύθμισης σε γλοιωματικά κύτταρα.Τα κυριότερα ευρήματα της παρούσας διδακτορική διατριβής είναι τα ακόλουθα: - H διαμόλυνση δύο ανθρώπινων γλοιωματικών κυτταρικών σειρών (U-373- και U-87 MG) με το μη-αυτόνομο, LTR-ρετροτρανσποζόνιο, HERV-K10 οδήγησε στην παραγωγή υψηλής συχνότητας ρετρομετάθεσης σε αμφότερες τις κυτταρικές σειρές.- H ρετρομετάθεση HERV-K10 σε προγονικά γλοιωματικά κύτταρα U-373 συσχετίζεται με φαινόμενα διαφοροποίησής των προς ώριμα αστροκύτταρα που στοιχειοθετήθηκε τόσο μορφολογικά, όσο και μοριακά, μέσω ταυτοποίησης του πρωτεϊνικού δείκτη αστροκυτταρικής διαφοροποίησης GFAP (Glial Fibrillary Acidic Protein).- Η ρετρομετάθεση HERV-K10 επήγαγε φαινόμενα κυτταρικού επανα-προγραμματισμού αστροκυττάρων U87 προς νευρικού τύπου κύτταρα τα οποία απώλεσαν πλήρως την έκφραση της GFAP και συγχρόνως εμφανίστηκαν ισχυρά θετικά στην έκφραση της βIII-τουμπουλίνης (δείκτης χαρακτηρισμού νευρικών κυττάρων).- Ο HERV-K10-επαγόμενος επαναπρογραμματισμός επετεύχθη έμμεσα, μέσω από-διαφοροποίησής προς ένα ενδιάμεσο προγονικό/βλαστικό στάδιο (ενεργοποίηση CSCs). Πιο ειδικά, αποδείχθηκε ότι τα θετικά ρετρομετάθεσης κύτταρα U87 ήταν ικανά να παράξουν νευρόσφαιρες, οι οποίες: α. εξέφραζαν πρωτεϊνικούς δείκτες βλαστικότητας (νεστίνη, Sox2, Oct-4 και CD133) και β. έφεραν τις ιδιότητες της αυτό-ανανέωσης και του πολλαπλού δυναμικού διαφοροποίησης (αστρογλοιακή και νευρωνική γενεαλογία). - Η επαγωγή των CSCs σε κύτταρα U-87, οδήγησε σε in vitro ενίσχυση του ογκογενετικού και μεταστατικού τους δυναμικού, παρατηρήσεις που σημειώθηκαν και σε κύτταρα U373-θετικά ρετρομετάθεσης.- Επιπρόσθετη απόδειξη της συντελούμενης κυτταρικής διαφοροποίησης αποτέλεσε η σημαντική μείωση του ρυθμού πολλαπλασιασμού των θετικών ρετρομετάθεσης κυττάρων, που συνοδεύτηκε από εκτεταμένες διαταραχές του κυταρικού τους κύκλου.- Η επαγωγή της ρετρομετάθεσης HERV-K10 ως αποτέλεσμα της επίδρασης γλοιωματικών κυττάρων με τον παράγοντα κυτταρικής διαφοροποίησης, ρετινοϊκό οξύ, συνεπικουρεί στην εμπλοκή του φαινομένου της ρετρομετάθεσης στην διαφοροποίηση των γλοιωματικών κυττάρων.- Σε επίπεδο ρύθμισης της ρετρομετάθεσης HERV-K10 σε ανθρώπινα κύτταρα γλοιώματος, αποδείξαμε ότι: η επαγωγή της ρετρομετάθεσης από βαλπροϊκό οξύ και 5΄-αζακυτιδίνη συσχετίζονται με φαινόμενα κυτταρικής διαφοροποίησης και αναστολής του κυτταρικού κύκλου. - Η αναστολή της επαγόμενης από βαλπροϊκό οξύ ρετρομετάθεσης με την χρήση αναστολέων των ενδογενών αντίστροφων μεταγραφασών (Efavirenz), αποτρέπει την συντελούμενη από το βαλπροϊκό οξύ κυτταρική διαφοροποίηση. Η παρούσα μελέτη φιλοδοξεί να παρουσιάσει μία νέα πτυχή/διάσταση γύρω από τα κυριότερα κυτταρικά φαινόμενα που χαρακτηρίζουν/απαντώνται στα ανθρώπινα γλοιώματα, τοποθετώντας την ρετρομετάθεση στο επίκεντρο του γενικότερου μηχανισμού ρύθμισής των.