Study of microRNA significance in renal cell carcinoma pathogenesis

Mgr. Hana Mlčochová, Ph.D.

Doctoral thesis

Abstract:

Světlobuněčné renální karcinomy (clear-cell renal cell carcinoma; ccRCCs) se řadí mezi geneticky velmi heterogenní skupinu onemocnění se značnými rozdíly ve své klinické manifestaci. V současné době jsou metastatické léze považovány za základní život ohrožující události v patogenezi renálního karcinomu. Důležitým procesem souvisejícím s invazivitou a metastatickým potenciálem nádoru je epiteliálně-mezenchymálni tranzice (EMT). Hlavním cílem předkládané dizertační práce bylo identifikovat integrovaný expresní profil miRNA/mRNA spojený s metastazováním a prognózou ccRCC pacientů na základě analýzy miRNA/mRNA asociovaných s procesem EMT. Pro tyto účely byla studována kohorta 230 pacientů s ccRCC, která byla následně rozdělena do tří nezávislých skupin; explorační, trénovací a validační. Na základě studia markerů EMT (epiteliální markery: CDH1, CK18, CK19; mezenchymální markery: VIM, S100A4) byly nádory rozděleny do skupiny EMT+ a EMT-. Pomocí vysokokapacitního expresního profilování miRNA/mRNA byly identifikovány miRNA/mRNA se signifikantně rozdílnou expresí ve skupině EMT pozitivních tumorů v porovnání se skupinou EMT negativní. Následně bylo testováno 41 miRNA/mRNA ve tréninkové fázi experimentu s cílem určit jejich diagnostický a prognostický potencionál. Do následující validační fáze postoupilo 15 miRNA/mRNA (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-429, miR-30a-5p, miR-30a-3p, miR-30e, miR-30e-3p, CDH1, SLC22A24, SLC25A29, PAPSS2, C3orf52, FREM1, SCD). U všech 15 miRNA/mRNA byla potvrzena významná deregulace v nádorové tkáni, některé miRNA/mRNA navíc vykazovaly expresní rozdíly také v tkáni metastatické, korelovaly s klinickým stádiem, s gradem dle Fuhrmannové a celkovým přežíváním. Následně byl s využitím expresních dat vybraných miRNAs/mRNAs (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-30a-3p, miR-429, CDH1, C3orf52 a PAPSS2) vytvořen skórovací systém asociovaný s procesem EMT umožňující identifikaci pacientů s ccRCC s vysokým rizikem nádorové mortality. V závěru studie bylo potvrzeno zapojení miR-429 do regulace EMT u buněčných linií renálního karcinomu v podmínkách in vitro.

Abstract:

Clear-cell renal cell carcinomas (ccRCCs) are genetically heterogeneous tumors presenting diverse clinical courses. Nowadays, metastatic lesions are considered as the basic life-threatening events in RCC pathogenesis. An important process with regards to tumor cell invasiveness and metastatic capacity is epithelial-mesenchymal transition (EMT). The aim of this study was to identify an integrated miRNA/mRNA signature associated with metastasis and prognosis in ccRCC through targeted approach based on analysis of miRNAs/mRNAs associated with EMT. The total number of 230 ccRCC samples was included in the study and further divided into discovery, training and validation cohorts. EMT markers (epithelial markers: CDH1, CK18, CK19; mesenchymal markers: VIM, S100A4) were evaluated in ccRCC samples, which were further grouped accordingly to EMT status into EMT+ and EMT- cohorts. By use of large-scale miRNA/mRNA expression profiling we identified miRNAs/mRNAs with significantly different expression in EMT-positive tumors in comparison to EMT-. Next, we selected 41 miRNAs/mRNAs for training phase of the study to evaluate their diagnostic and prognostic potential. Fifteen miRNAs/mRNAs (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-429, miR-30a-5p, miR-30a-3p, miR-30e, miR-30e-3p, CDH1, SLC22A24, SLC25A29, PAPSS2, C3orf52, FREM1, SCD) were forwarded to validation phase, where all evaluated miRNA/mRNA candidates were confirmed to be significantly deregulated in tumor tissue, some of them significantly differed in metastatic tumors, correlated with clinical stage, with Fuhrman grade and with overall survival. Further, using a set of miRNAs/mRNAs (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-30a-3p, miR-429, CDH1, C3orf52 and PAPSS2), an EMT-based stage-independent prognostic scoring system enabling identification of ccRCC patients at high-risk of cancer-related death was established. Finally, we confirmed the involvement of miR-429 in EMT regulation in RCC cells in vitro.

Keywords

Epithelial-mesenchymal transition, clear cell renal cell carcinoma, metastasis, microRNA, prognosis, epiteliálně-mezenchymální tranzice, světlobuněčný renální karcinom, metastáze, mikroRNA, prognóza

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 8. 2016

Thesis defence

• Date of defence: 25. 11. 2016
• Supervisor: doc. RNDr. Ondřej Slabý, Ph.D.
• Reader: doc. MUDr. Tomáš Büchler, Ph.D., doc. Mgr. Martin Trbušek, Dr.

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Biology (4-years) / Molecular and Cellular Biology