IDENTIFICATION AND VALIDATION OF GENES CANDIDATES AS TARGETS FOR TREATMENT AND DIAGNOSIS OF BREAST CANCER

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Details
  • Presentation type: DR - Doctoral Student
  • Track: Cellular Biology
  • Keywords: Breast cancer; therapy; Tumor Biomarker;

Authors:

  • 1 Laboratory of Functional Genomics and Bioinformatics / IOC / Fiocruz
  • 2 Translational Oncology Platform / Center for Technological Development in Health / Fiocruz

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Abstract

Breast cancer is one of the most common malignancies among women
worldwide.The main limitations of the efficacy of currently used drugs for the
treatment of cancer include systemic toxicity, drug resistance and debilitating side
effects. Possible effective solutions to overcome these limitations are the use of
(i) overexpressed membrane proteins as targets to address the delivery system
of drugs encapsulated in second generation nanoparticles, and (ii) monoclonal
antibodies or aptamers against specific targets on the membrane of tumor cells.
In this context, this project outlines a strategy for the optimal selection of
membrane proteins in tumors focusing on the development of specific therapy
and diagnosis for breast cancer. Our strategy involves the use of the TCGA data
bank (The Cancer Genome Atlas) exploring transcriptome data from both tumor
and non-tumor breast human tissues; and other healthy tissues. By this strategy,
it was possible to identify membrane proteins with increased expression in tumor
tissue as compared to healthy tissue. A list of four target proteins (patent pending)
was proposed from this inference for 111 breast tumor patients that included the
different molecular subtypes; Luminal A, Luminal B, HER2 + and Triple Negative.
The validation process was performed using a cohort of 991 breast cancer
patients and 111 non-tumor samples; and patients were separated into clusters
according to their molecular subtype classification. The overexpression of these
four proteins was validated remaining high in all molecular subtypes.
Furthermore, immunofluorescence analysis also confirmed this data in breast
tumor cell lines from the different molecular subtypes, such as MDA-MB-231
(Triple Negative), T47D (Luminal A), HCC1954 (HER2+) in comparison with a
non-tumor breast line MCF10A. In addition, the identified proteins demonstrated
specificity and sensitivity, around 80%, according to data from the area under the
curve (AUC) of the ROC curve. To understand which intracellular pathways could
be involved with these proteins, analysis from the human interactome data was
performed. We observed that the proteins downstream the intracellular signaling
pathway present important roles in many processes of tumor progression.
Consequently, we expect that these proteins could be considered as suitable
targets for therapy with a lower rate of undesirable side effects and greater
therapeutic efficacy.

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Julia Mendonça

Os resultados apresentados no vídeo são do banco de dados do TCGA (The Cancer Genome Atlas), e nesse banco tem 111 amostras pareadas, ou seja, tanto de tecido saudável quanto tumoral do mesmo paciente. Para esse experimento não vamos aumentar o número de amostras, nossa perspectiva é validar a expressão em outras linhagens de mama e em TMA , com tecido normal e tumoral da mama. 

Mariana Acquarone de Sá Lopes

ok, entendi!

obrigada pela resposta.

Author

Julia Mendonça

Olá Mariana, muito obrigada!! 

Sim, nosso próximo experimento será avaliar/validar o perfil de expressão das 4 proteínas em tissue microarray (TMA) compostos tanto por tecido adjacente da mama   (sem tumor) e em tecido tumoral de pacientes com os diferentes subtipos moleculares do câncer de mama. 

Mariana Acquarone de Sá Lopes

maravilha! microarray ficará ótimo. Pode ser uma técnica que dá bastante trabalho, mas quando funciona fica muito bom.

 

boa sorte!

Author

Julia Mendonça

Muito obrigada!! 

Author

Julia Mendonça

Boa tarde Murilo, muito obrigada! Obrigada também pela pergunta e pela sugestão! 

Acreditamos que as 4 proteínas são promissoras para o tratamento e como biomarcador pro câncer de mama, mas se eu tivesse que escolher apenas duas, seriam as proteínas A e B, por estarem superexpressas nas amostras tumorais compradas com os outros controles, tanto da mama quanto de outros tecidos. E também por sua superexpressão em todos os subtipos moleculares, principalmente no subtipo triplo negativo. 
Sua sugestão é muito interessante e essa questão da marcação no citoplasma sempre surge. Nós de fato realizamos o ensaio permeabilizando as células e notamos perfis de marcação distintos entre as linhagens e a marcação das proteínas. E na época, durante uma banca, também me sugeriram fazer o ensaio sem permeabilizar as células e foi feito. As imagens foram tiradas no microscópio confocal, então foi possível realizar uma série de imagens obtidas em diferentes planos focais (Z-stack), favorecendo a visualização da localização tridimensional das moléculas. Esse ensaio foi feito apenas com a linhagem controle (MCF10A) e triplo negativo (MDA-MB-231), pretendo ainda fazer com as outras linhagens para montar o painel com todas as imagens com células não permeabilizadas. 

Agradeço mais uma vez pelas perguntas e contribuições! 

Murilo Rocha

Entendi Julia. Eu que agradeço. Vocês acreditam que a presença de níveis mais altos da proteína B em tecido normal de cabeça e pescoço seja um problema para a utilização da mesma? Fico muito feliz que já realizaram as IF sem permeabilização. Alguma das proteínas apresentou diferença nesse ensaio (estando presente na célula mas não na parte externa da membrana plasmática)?

Murilo Rocha

Entendi Julia. Eu que agradeço. Vocês acreditam que a presença de níveis mais altos da proteína B em tecido normal de cabeça e pescoço seja um problema para a utilização da mesma? Fico muito feliz que já realizaram as IF sem permeabilização. Alguma das proteínas apresentou diferença nesse ensaio (estando presente na célula mas não na parte externa da membrana plasmática)?

Author

Julia Mendonça

É difícil encontrar algum alvo que não esteja presente em nenhum outro tecido. Para contornar um pouco essa limitação, o tratamento do câncer de mama normalmente é feito com um cateter, ligado diretamente ao seio, então supondo ser um medicamento como um anticorpo monoclonal, o mesmo chegaria primeiro na mama, mesmo sendo sistêmico. Outro ponto também, teríamos que avaliar a citotoxicidade do medicamento em ensaios in vitro e in vivo, para dizer se seria um problema ou não. Uma outra vertente do nosso trabalho, é a produção de nanopartículas funcionais, ancorando essas proteinas como isca para uma entrega direcionada de outros medicamentos já existentes. 

No ensaio da IF sem permeabilizar, continuamos observando uma alta expressão das proteínas na linhagem tumoral e uma menor expressão na linhagem controle. Realizamos também ensaios in silico de predição de proteinas de membrana para prever sua sublocalização.