Proteiny rodiny p53 v regulaci kmenovosti u sarkomů dětského věku

Mgr. Lucie Curylová, Ph.D.

Disertační práce

The p53 family proteins in the regulation of stemness in pediatric sarcomas

Anotace:

Sarkomy tvoří heterogenní skupinu maligních nádorů postihujících měkké tkáně a kosti, jejichž léčba je i v dnešní době velmi obtížná, a to zejména v případě pediatrických pacientů. Agresivní formy sarkomů se často vyznačují metastatickým šířením a rezistencí vůči konvenční léčbě, což zdůrazňuje naléhavou potřebu identifikace nových terapeutických přístupů a cílů. Rostoucí množství důkazů ukazuje, že nádorové buňky s vlastnostmi kmenových buněk hrají zásadní roli v progresi nádorů, což činí jejich regulační mechanismy klíčovým předmětem výzkumu. Zvláštní pozornost byla v nedávných studiích věnována proteinům rodiny p53, které se ukázaly jako zásadní regulátory nádorové kmenovosti. Vzhledem k častým deregulacím signální dráhy p53 v sarkomech se obnova její funkce pomocí cílené terapie jeví jako slibná strategie pro pacienty s agresivním nádorovým fenotypem a nepříznivou prognózou. Tato disertační práce se zabývá funkcí transkripčních faktorů souvisejících s kmenovostí při udržování tumorigenních vlastností sarkomových buněk a jejich interakcí s nádorově supresorovou drahou p53. Výsledky této práce ukazují, že narušená aktivita proteinu p53 je u sarkomů spojena s posílením kmenovosti a zvýšením malignity a metastatického potenciálu. Jako klíčové faktory zapojené do patogeneze sarkomů byly identifikovány transkripční faktory SOX2 a KLF4, které hrají zásadní roli při vývoji Ewingova sarkomu, respektive osteosarkomu. Výsledky také naznačují, že deregulace p53 je nezbytná pro udržení dediferencovaného fenotypu sarkomových buněk. Tato práce se dále věnuje analýze terapeutických přístupů zaměřených na obnovu funkce proteinu p53 u pediatrických sarkomů. Inhibice interakcí mezi proteinem p53 a jeho negativními regulátory MDM2 či MDMX se ukázala jako efektivní strategie pro eliminaci sarkomových buněk s kmenovými vlastnostmi, které exprimují standardní formu (wild-type) p53, ale vykazují poruchy regulace jeho cílových genů, přičemž zdravé buňky jako lidské fibroblasty zůstávají při takovéto léčbě převážně neovlivněny. Prezentované výsledky jednoznačně poukazují na to, že samotná sekvenace genu TP53 není adekvátním nástrojem pro identifikaci sarkomů s deregulovanou drahou p53, a zdůrazňují tak nezbytnost provádění rozsáhlejších analýz při posuzování potenciální účinnosti terapií cílících na p53. Celkově výsledky této disertační práce přináší poznatky, které mohou napomoci rozvoji precizní onkologické terapie zaměřené na agresivní pediatrické sarkomy a podtrhují význam terapeutického ovlivnění signálních drah spojených s p53 jako slibného přístupu pro zlepšení prognózy těchto pacientů.

Abstract:

Sarcomas constitute a heterogeneous group of malignant tumors arising in soft tissues and bones, for which effective treatment remains a significant challenge, especially in pediatric patients. The persistence of aggressive sarcoma subtypes, characterized by metastasis and resistance to standard treatments, underscores the urgent need to identify novel therapeutic targets. Compelling evidence highlights the role of cancer stem-like cells in driving tumor progression, emphasizing the critical importance of studying their regulatory pathways. Notably, p53 family proteins were recently identified as key regulators of cancer stemness. Given that p53 pathway deregulations are frequently observed in sarcomas, more comprehensive understanding of p53’s non-canonical roles in stemness may offer a promising therapeutic strategy for patients with aggressive tumor phenotypes and poor prognosis. This dissertation thesis explores the role of stemness-associated transcription factors in maintaining sarcoma cell tumorigenicity, with a particular focus on their interactions with the p53 tumor suppressor pathway. Findings from this study reveal that impaired p53 function correlates with enhanced sarcoma stemness features, malignancy, and metastatic potential. Specifically, the transcription factors SOX2 and KLF4 were identified as crucial drivers of sarcomagenesis in Ewing’s sarcoma and osteosarcoma, respectively. Moreover, p53 dysregulation appears to be essential for sarcoma cells to sustain a dedifferentiated phenotype. The study further investigates potential therapeutic interventions via restoring p53 activity in pediatric sarcoma cells. Inhibiting MDMs-p53 interactions proved effective in selectively targeting stem-like sarcoma cells with basally dysregulated wild-type p53 signaling while sparing healthy fibroblasts. Importantly, our findings demonstrate that simple TP53 gene sequencing is insufficient to identify sarcomas with deregulated p53 pathway, underscoring the need for more comprehensive analyses to determine potential responsiveness to p53-targeting therapies. Overall, results of this thesis provide valuable insights that may advance the development of precision therapies for aggressive pediatric sarcomas, highlighting the potential of targeting p53-related pathways as a promising strategy for improving patient outcomes.

Keywords

p53, cancer stemness, SOX2, KLF4, pediatric sarcomas, osteosarcoma, rhabdomyosarcoma, Ewing’s sarcoma, prognosis, targeted therapy, kmenovost nádorů, pediatrické sarkomy, osteosarkom, rabdomyosarkom, Ewingův sarkom, prognóza, cílená terapie

Jazyk práce: angličtina

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 30. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 20. 6. 2025
• Vedoucí: doc. RNDr. Jan Škoda, Ph.D.
• Oponent: doc. MUDr. Michal Zápotocký, Ph.D., Philip John Coates, Ph.D.

Masarykova univerzita

Přírodovědecká fakulta

Doktorský studijní program / obor:
Molekulární a buněčná biologie a genetika / Molekulární a buněčná biologie a genetika