MED29 Possesses a Complex Role in Pancreatic Cancer

Abstract

Haimasyöpä on yksi huonoennusteisimpia syöpiä, johon sairastuu ja kuolee Suomessa vuosittain lähes 900 ihmistä. Nykyiset syöpälääkkeet tehoavat haimasyöpään heikosti ja taudin ennuste on erittäin huono. Tässä tutkimuksessa pyrittiin kartoittamaan haimasyövän molekyylitason muutoksia ja löytämään uusia geenejä, joita voitaisiin tulevaisuudessa hyödyntää taudin diagnostiikassa ja hoidossa. Tutkimus keskittyi erityisesti kromosomissa 19 sijaitsevaan monistuma-alueeseen, tässä lokuksessa geenimonistuman kautta aktivoituvien geenien tunnistamiseen ja niiden toiminnalliseen karakterisointiin.

Työn ensimmäisessä vaiheessa hyödynnettiin fluoresenssi in situ hybridisaatio -menetelmää, jonka avulla kartoitettiin 19q13 alueen kopiolukumuutoksia haimasyöpäsolulinjoissa. Tutkimus rajasi 1,1 Mb:n suuruisen monistuma-alueen ja sen sisältä 600 kb:n kokoisen ydinalueen, jossa monistuman taso oli huomattavan suuri. Monistuman yleisyys määritettiin primaareissa haimakasvaimissa, ja sen sen yhteyttä kliinis-patologisiin tekijöihin tutkittiin laajassa yli 500 potilaan aineistossa. Monistuman havaittiin esiintyvän yli 10%:ssa haiman adenokarsinoomia ja sen huomattiin korreloivan kasvaimen huonoon erilaistumisasteeseen ja taudin levinnäisyyteen.

Monistuma-alueella sijaitsevien geenien ilmentymistasot määritettiin kvantitatiivista reaaliaikaista PCR-tekniikkaa hyödyntäen. Analyysi osoitti, että useat alueella sijaitsevat geenit ilmentyivät voimakkaammin monistuman myötä. Näiden geenien hiljentämisen vaikutusta haimasyöpäsolujen elinvoimaisuuteen tutkittiin RNA-inhibitio -menetelmän avulla. Geenit, joiden hiljentäminen heikensi solujen elinkykyä, luokiteltiin mahdollisiksi monistuman kohdegeeneiksi. MED29-geeni osoittautui näissä kokeissa vahvimmaksi kandidaatiksi, joten jatkotutkimukset keskittyivät siihen.

MED29:n hiljentäminen johti useiden syöpäsoluille tyypillisten ominaisuuksien, kuten solukasvun ja solujen migraatio- ja invaasiokyvyn, heikentymiseen haimasyöpäsoluissa, joissa oli MED29-geenin monistuma. Lentivirus-pohjainen MED29-geenin yli-ilmentäminen haimasyöpäsoluissa, joissa se ei luonnollisesti ilmentynyt, johti yllättäen myös kasvun hidastumiseen. Merkittävintä oli kuitenkin se, että MED29-solujen istutus immuunipuutteiseen hiireen johti dramaattiseen kasvainten määrän ja koon pienenemiseen kontrollisoluihin verrattuna. MED29- ja kontrollisolujen välisiä kasvueroja pyrittiin selvittämään genominlaajuisen mikrosirutekniikan avulla. Tutkimus toi esiin useita erilaisesti ilmentyviä geenejä, jotka geeniontologialuokituksen perusteella osallistuvat mm. solusyklin ja solunjakautumisen säätelyyn.

MED29 on osa transkription säätelyyn osallistuvaa mediaattorikompleksia, jonka on hiljattain osoitettu olevan osallisena useassa syövässä. Tämä tutkimus osoittaa nyt ensimmäistä kertaa, että MED29:llä on merkittävä, mutta kompleksinen rooli haimasyövän patogeneesissä.

Pancreatic cancer is one of the most aggressive malignancies with high mortality. It affects about approximately 900 people annually in Finland and nearly the same number of people die of it. The current treatment strategies for pancreatic cancer are ineffective, and the prognosis is very poor. This study aimed to characterize the molecular aberrations in pancreatic cancer and to highlight putative target genes that may serve as novel diagnostic markers or targets for therapy. More specifically, it concentrated on the characterization of the amplified region at chromosome 19q13 and functional studies of putative target genes within this locus.

The first study explored DNA copy number changes at the 19q13 locus in pancreatic cancer cell lines using fluorescence in situ hybridization. A 1.1 Mb amplicon with a 660-kb core region of high-level amplification was delineated. The prevalence of the 19q13 amplification and its possible correlation with clinicopathological features was investigated in over 500 primary pancreatic tumors. 19q13 copy number changes were found in more than 10% of ductal adenocarcinomas. Importantly, these changes correlated with advanced tumor stage and grade.

Genes located within the amplified region were identified and their expression levels were defined by quantitative real-time PCR. A number of genes within the amplicon were overexpressed through amplification. To select functionally important targets, an RNA inhibition (RNAi)-based viability screen was applied to identify genes for which downregulation attenuated cell viability. The expression screen and RNAi profiling results identified MED29 as the most promising candidate target in the 19q13 amplicon.

RNAi-mediated downregulation of MED29 in cells with high endogenous MED29 expression led to inhibition of several cancer cell-associated characteristics, such as cell growth, migration, invasion, and colony formation on soft agar. Unexpectedly, the lentiviral-based induction of MED29 expression in pancreatic cancer cells with low endogenous MED29 levels also led to growth inhibition. When MED29-overexpressing pancreatic cancer cells were inoculated into nude mice, a dramatic reduction in tumor incidence and tumor growth was observed compared to mice inoculated with control cells. A genome-wide microarray-based gene expression analysis was utilized to uncover the mechanisms involved in the growth differences between the MED29 and the control cells. This analysis identified a large group of differentially expressed genes that are involved in cell cycle- and cell division-related processes.

MED29 is part of a large, multisubunit complex that is involved in the regulation of transcription and has recently been linked to the pathogenesis of several cancers. This study shows for the first time that MED29 possesses an important but complex role in pancreatic cancer pathogenesis.