Caracterización de EMX1 y EMX2 como nuevos genes supresores de tumores en sarcoma
- Autores: Manuel Pedro Jiménez García
- Directores de la Tesis: Amancio Carnero (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad de Sevilla ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Número de páginas: 156
- Tribunal Calificador de la Tesis: Amparo Cano Garcia (presid.), Miriam Echevarría (secret.), Manuel Collado Rodríguez (voc.), David Santamaría Velilla (voc.), Javier Martín Broto (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Biología Molecular, Biomedicina e Investigación Clínica por la Universidad de Sevilla
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Idus
- Resumen
- español
En esta tesis se estudia la biología de los genes EMX1 y EMX2 y se proponen como los factores de transcripción responsables de la reducción de las poblaciones de las células madre del cáncer (CSCs) que intervienen en el proceso de sarcomagénesis, independientemente del origen embriológico neural o mesodérmico de cada sarcoma. Nuestro trabajo muestra que EMX1/EMX2 actúan como supresores tumorales en los sarcomas reprimiendo la actividad de los genes reguladores de las propiedades de las células madre (OCT4, SOX2, KLF4, MYC, NANOG, NES y PROM1) y los efectores de la vía canónica de Wnt (CTNNB1, TCF4, MYC, WNT1 y CCDN1). Se ha comprobado que la sobreexpresión de EMX1 y/o EMX2 reduce las propiedades tumorigénicas mientras que la reducción de sus niveles aumentan dichas propiedades. Concretamente, en el contexto de sobreexpresión de los genes EMX se produce una reducción de la capacidad proliferativa, de la clonabilidad, del número de holoclones (CSCs) y de la capacidad de formación de tumoresferas. Indicando que se reducen las capacidades de autorrenovación y mantenimiento de las CSCs en líneas primarias de sarcoma y en los xenotransplantes de las mismas in vivo. Además, se ha observado que existen niveles de expresión nulos o muy reducidos de EMX1/EMX2 en las células madre del cáncer en el tejido origen del sarcoma, permitiendo la autorrenovación del tumor. Estos resultados se han validado en modelos murinos knock out (KO) de Emx1 y Emx2, en los que se ha realizado un modelo de sarcomagénesis in vivo. Se ha observado que el sarcoma inducido del KO de Emx1 y Emx2 es más agresivo, más infiltrativo y con mayor capacidad de autorrenovación tumoral, ya que existe un incremento de la expresión de los genes de célula madre. Por tanto, se ha demostrado que los genes EMX disminuyen la expresión de los genes reguladores de las propiedades de las células madre y el fenotipo de celula madre. Adicionalmente, se ha demostrado que la vía canónica de Wnt es uno de los posibles mecanismos que explica la relación de EMX1/EMX2 y los genes de las células madre en sarcoma. Esta relación se comprobó demostrando la correlación negativa entre EMX1/EMX2 y los efectores positivos de la vía de Wnt in silico, en bases de datos de pacientes de sarcoma e in vitro, en líneas primarias de sarcoma. Además, se comprobó la reversión a un fenotipo más agresivo en la sobreexpresión de EMX1 y/o EMX2 y la activación constitutiva de la vía de Wnt. Ello correlacionaba con la reversión a un fenotipo con mayores propiedades de célula madre, estableciendo la relación entre la vía de Wnt, los genes de las células madre y los factores de transcripción EMX. Por último, en términos generales los genes EMX no se expresan en tumores y en sarcoma debido posiblemente a una mayor metilación de los promotores de EMX1 y EMX2. Esto, unido a otras referencias en cáncer de pulmón y gástrico, permite sugerir a los genes EMX1 y EMX2 como posibles biomarcadores predictivos de respuesta en sarcoma. En bases de datos de sarcoma se ha comprobado que los grupos de pacientes con altos niveles de EMX son los que presentan una mejor supervivencia global, por lo que su sobreexpresión se relaciona con un mejor pronóstico. Estos resultados permiten establecer que las poblaciones autorrenovadoras del sarcoma se originan de precursores neurales o mesodérmicos donde la expresión de EMX1 y/o EMX2 se encontraba silenciada. En el desarrollo ontogénico tras los procesos de diferenciación celular se produce el silenciamiento de los genes EMX por hipermetilacion de sus promotores. Esto permitiría la constitución del sarcoma a partir de las poblaciones celulares NESTINA (NES) positivas u otros genes de célula madre y la activación de la vía de Wnt, en un contexto neoplásico donde se den los mecanismos genéticos y/o epigenéticos necesarios. Todo ello es indicativo de que los genes EMX1 y EMX2 regulan negativamente estas poblaciones renovadoras del tumor o células madre del cáncer, ejerciendo como supresores tumorales en sarcoma.
- English
In this thesis the biology of the EMX1 and EMX2 genes is studied and they are proposed as the transcription factors responsible for the reduction of cancer stem cell populations (CSCs) that are involved in the sarcomagenesis process, regardless of the neural or mesodermal embryological sarcoma origin. Our work shows that EMX1/EMX2 act as tumor suppressors in sarcomas by repressing the activity of the stem cells properties regulatory genes (OCT4, SOX2, KLF4, MYC, NANOG, NES and PROM1) and the effectors of the canonical Wnt pathway (CTNNB1, TCF4, MYC, WNT1 and CCDN1). It has been proven that the EMX1 or EMX2 overexpression reduces the tumorigenic properties while the reduction of their levels increases these properties. Specifically, in the context of EMX genes overexpression there is a reduction in the proliferative capacity, the clonability, the number of holoclones (CSCs) and the tumorsphere formation capability. Indicating that the self-renewal and maintenance capacities of CSCs are reduced in primary derived sarcoma cell lines and their xenografts in vivo. Furthermore, it has been observed that there are null or very reduced expression levels of EMX1/EMX2 in the cancer stem cells embedded in the sarcoma origin tissue, allowing the self-renewal of the tumor. These results have been validated in murine knock out (KO) models of Emx1 and Emx2, in which an in vivo sarcomagenesis model has been performed. It has been observed that the Emx1 and Emx2 KO induced sarcoma is more aggressive, more infiltrative and with greater capacity for tumor self-renewal, since there is an stem cell genes expression increase. Therefore, it has been shown that EMX genes decrease the expression of the stem cell regulatory properties genes and the stem cell phenotype. Additionally, it has been shown that the canonical Wnt pathway is one of the mechanisms that explains the relationship of EMX1/EMX2 and the stem cells genes in sarcoma. This relationship was validated by the negative correlation between EMX1/EMX2 and the positive effectors of the Wnt pathway confirmation in silico in sarcoma patient databases and in vitro, in primary derived sarcoma cell lines. In addition, the reversion to a more aggressive phenotype was verified in the EMX1 and/or EMX2 overexpression and the constitutive activation of the Wnt pathway. This correlated with the reversion to a phenotype with stem cell properties increased, establishing the relationship between the Wnt pathway, the stem cell genes and the EMX transcription factors. Finally, in general terms, EMX genes are not expressed in tumors and in sarcoma, possibly due to a methylation increase of the EMX1 and EMX2 promoters. This, together with other references in lung and gastric cancer, allows the EMX1 and EMX2 genes to be suggested as possible predictive biomarkers of response in sarcoma. In sarcoma databases it has been shown how EMX high levels patients groups are those with a better overall survival, so the EMX overexpression is related to a better prognosis. These results allow us to establish that sarcoma self-renewing populations originate from neural or mesodermal precursors where the EMX1 and/or EMX2 expression were silenced. The processes of cellular differentiation during the ontogenetic development produce the silencing of EMX genes by hypermethylation of their promoters. This would allow the constitution of sarcoma from NESTIN (NES) positive cell populations or other stem cell genes and activation of the Wnt pathway, in a tumorigenic context where the necessary genetic and/or epigenetic mechanisms are given. All this together indicates that the EMX1 and EMX2 genes negatively regulate these tumor renovating populations or cancer stem cells, acting as tumor suppressors in sarcoma.
- español
