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Targeting sul CD99, regolatore chiave nei Sarcomi Ossei e della malignità: meccanismi molecolari e inibizione farmacologica

I tumori ossei di alto grado, principalmente osteosarcoma (OS) e sarcoma di Ewing (ES) sono un significativo problema clinico nella popolazione pediatrica, in adolescenti e giovani adulti. Contrariamente ad altri tumori pediatrici, ci sono stati pochi progressi nel trattamento di OS e ES dal 1980 e tutti i miglioramenti sono stati raggiunti pagando il prezzo di una grave tossicità e un elevato rischio di tumori secondari. Inoltre, la prognosi dei pazienti con metastasi rimane infausta (la percentuale di sopravvivenza è circa del 20%) e ancora pochi trattamenti possono essere offerti a pazienti in cui si verifica una ricaduta dopo la terapia convenzionale.

Trattare osteosarcoma e sarcoma di Ewing metastatici rimane un problema per gli oncologi parzialmente dovuto al differente comportamento biologico delle metastasi o dei tumori primari. Pertanto, lo scopo principale di questo progetto è una più profonda comprensione dei meccanismi biologici metastatici dei sarcomi ossei e lo sviluppo di agenti terapeutici al fine di controllare il processo di metastatizzazione.

Negli anni passati abbiamo identificato la molecola CD99 come componente chiave del processo metastatico: controlla l’adesione cellulare, la migrazione e la plasticità delle cellule di OS e ES, così come le loro capacità di rispondere allo stress e di interagire con le cellule endoteliali/stromali. Interferire quindi con questi meccanismi diminuirà la capacità dei sarcomi dell’osso di dare metastasi.

 Descrizione dello studio

 Lo studio si propone di raggiungere diversi obiettivi:

▪ Definire dal punto di vista molecolare le vie di segnalazione e i mediatori cruciali che vengono attivati/inibiti dalla molecola CD99 nelle cellule di osteosarcoma e di sarcoma di Ewing in relazione alle funzioni che la molecola svolge rispetto ai processi di migrazione/invasione/metastasi oltre che di morte cellulare e differenziamento;

▪ Produrre in condizioni di GMP un nuovo anticorpo umano diretto contro la molecola CD99;

▪ Caratterizzare gli esosomi derivati da cellule di osteosarcoma e di sarcoma di Ewing che esprimono o no il CD99 in relazione al loro contenuto in miRNA e/o proteine;

▪ Valutare la rilevanza clinica dei marcatori molecolari identificati nei punti precedenti.

 Disegno dello studio

Il progetto si compone di una parte prettamente sperimentale e preclinica compiuta su modelli cellulari in vitro e/o in vivo e di una parte di validazione/verifica su materiale derivante da prelievi bioptici.

Per quanto riguarda la parte sperimentale, il progetto utilizza linee cellulari (autenticate secondo valutazione di polimorfismi genetici) che verranno trattate con farmaci/inibitori specifici/sequenze antisenso.

Gli studi che verranno eseguiti su campioni clinici possono essere riassunti come segue:

-Analisi tramite RT-PCR su RNA isolati da campioni presenti nella BIOBANCA dell’Istituto Ortopedico Rizzoli per la valutazione quantitativa dell’espressione di specifici miRNA.

-Eventuale allestimento o uso di tissue arrays utilizzando campioni inclusi in paraffina per analisi proteica in immunoistochimica dell’espressione di biomarcatori specifici definiti dagli studi in vitro.

-Analisi tramite western blot e RT-PCR su siero di pazienti affetti da osteosarcoma (OS)/sarcoma di Ewing (ES) per la valutazione quantitativa di specifiche proteine e miRNA.

 Project Leader

 Dr.ssa Katia Scotlandi

  Bibliografia

 1. Scotlandi K, Remondini D, Castellani G, Manara MC, Nardi F, Cantiani L, et al. Overcoming resistance to

conventional drugs in Ewing sarcoma and identification of molecular predictors of outcome. J Clin Oncol.

2009;27:2209-16.

2. Husak Z, Dworzak MN. CD99 ligation upregulates HSP70 on acute lymphoblastic leukemia cells and concomitantly increases NK cytotoxicity. Cell Death Dis. 2012;3:e425.

3. Scotlandi K, Zuntini M, Manara MC, Sciandra M, Rocchi A, Benini S, et al. CD99 isoforms dictate opposite

functions in tumour malignancy and metastases by activating or repressing c-Src kinase activity. Oncogene.

2007;26:6604-18.

4. Dufour EM, Deroche A, Bae Y, Muller WA. CD99 is essential for leukocyte diapedesis in vivo. Cell Commun Adhes. 2008 Nov;15(4):351-63.

5. Cerisano V, Aalto Y, Perdichizzi S, Bernard G, Manara MC, Benini S, et al. Molecular mechanisms of CD99-

induced caspase-independent cell death and cell-cell adhesion in Ewing's sarcoma cells: actin and zyxin as key intracellular mediators. Oncogene. 2004;23:5664-74.

6. Rocchi A, Manara MC, Sciandra M, Zambelli D, Nardi F, Nicoletti G, et al. CD99 inhibits neural differentiation of human Ewing sarcoma cells and thereby contributes to oncogenesis. J Clin Invest. 2010;120:668-80.

7. Edlund K, Lindskog C, Saito A, Berglund A, Pontén F, Göransson-Kultima H, et al.. CD99 is a novel prognostic stromal marker in non-small cell lung cancer. Int J Cancer. 2012 Nov 15;131(10):2264-73.

8. Manara MC, Bernard G, Lollini PL, Nanni P, Zuntini M, Landuzzi L, et al. CD99 acts as an oncosuppressor in

osteosarcoma. Mol Biol Cell. 2006;17:1910-21.

9. Bremond A, Meynet O, Mahiddine K, Coito S, Tichet M, Scotlandi K, et al. Regulation of HLA class I surface expression requires CD99 and p230/golgin-245 interaction. Blood. 2009;113:347-57.

10. Sohn HW, Shin YK, Lee IS, Bae YM, Suh YH, Kim MK, et al. CD99 regulates the transport of MHC class I

molecules from the Golgi complex to the cell surface. J Immunol. 2001;166:787-94.

11. Byun HJ, Hong IK, Kim E, Jin YJ, Jeoung DI, Hahn JH, et al. A splice variant of CD99 increases motility and

MMP- expression of human breast cancer cells through the AKT-, ERK-, and JNK-dependent AP-1 activation signaling pathways. J Biol Chem. 2006;281:34833-47.

12. Gellini M, Ascione A, Flego M, Mallano A, Dupuis ML, Zamboni S, et al. Generation of Human single-chain Antibody to the CD99 Cell Surface Determinant Specifically Recognizing Ewing's Sarcoma Tumor Cells. Curr Pharm Biotechnol. 2012.

13. Dworzak MN, Froschl G, Printz D, Zen LD, Gaipa G, Ratei R, et al. CD99 expression in T-lineage ALL:

implications for flow cytometric detection of minimal residual disease. Leukemia. 2004;18:703-8.

14. Khanna C, Wan X, Bose S, Cassaday R, Olomu O, Mendoza A, et al. The membrane-cytoskeleton linker ezrin is necessary for osteosarcoma metastasis. Nat Med. 2004;10:182-6.

15. Patel RA, Liu Y, Wang B, Li R, Sebti SM. Identification of novel ROCK inhibitors with anti-migratory and antiinvasive activities. Oncogene. 2013 Feb 11.

16. Kobori T, Harada S, Nakamoto K, Tokuyama S. Activation of ERM-family proteins via RhoA-ROCK signaling increases intestinal P-gp expression and leads to attenuation of oral morphine analgesia. J Pharm Sci. 2013;102:1095-105.

17. Zhu J, Feng Y, Ke Z, Yang Z, Zhou J, Huang X, et al. Down-regulation of miR-183 promotes migration and

invasion of osteosarcoma by targeting Ezrin. Am J Pathol. 2012;180:2440-51.

18. Jiang L, Liu X, Kolokythas A, Yu J, Wang A, Heidbreder CE, et al. Downregulation of the Rho GTPase signaling pathway is involved in the microRNA-138-mediated inhibition of cell migration and invasion in tongue squamous cell carcinoma. Int J Cancer. 2010;127:505-12.

19. Elgendy M, Sheridan C, Brumatti G, Martin SJ. Oncogenic Ras-induced expression of Noxa and Beclin-1 promotes autophagic cell death and limits clonogenic survival. Mol Cell. 2011;42:23-35.

20. Overmeyer JH, Kaul A, Johnson EE, Maltese WA. Active ras triggers death in glioblastoma cells through

hyperstimulation of macropinocytosis. Mol Cancer Res. 2008;6:965-77.

21. Bellot GL, Liu D, Pervaiz S. ROS, autophagy, mitochondria and cancer: Ras, the hidden master? Mitochondrion. 2012.

22. Nakatani F, Ferracin M, Manara MC, Ventura S, Del Monaco V, Ferrari S, et al. miR-34a predicts survival of Ewing's sarcoma patients and directly influences cell chemo-sensitivity and malignancy. J Pathol. 2012;226:796-805.

23. Genovese G, Ergun A, Shukla SA, Campos B, Hanna J, Ghosh P, et al. microRNA regulatory network inference identifies miR-34a as a novel regulator of TGF-beta signaling in glioblastoma. Cancer Discov. 2012;2:736-49.

24. Hervy M, Hoffman L, Beckerle MC. From the membrane to the nucleus and back again: bifunctional focal adhesion proteins. Curr Opin Cell Biol. 2006;18:524-32.

25. Totsukawa G, Wu Y, Sasaki Y, Hartshorne DJ, Yamakita Y, Yamashiro S, et al. Distinct roles of MLCK and

ROCK in the regulation of membrane protrusions and focal adhesion dynamics during cell migration of fibroblasts. J Cell Biol. 2004;164:427-39.

26. Kassel O, Schneider S, Heilbock C, Litfin M, Gottlicher M, Herrlich P. A nuclear isoform of the focal adhesion LIM-domain protein Trip6 integrates activating and repressing signals at AP-1- and NF-kappaB-regulated promoters. Genes Dev. 2004;18:2518-28.

27. Gorelik G, Richardson B. Key role of ERK pathway signaling in lupus. Autoimmunity. 2010;43:17-22.

28. Kresse SH, Rydbeck H, Skårn M, Namløs HM, Barragan-Polania AH, Cleton-Jansen Integrative analysis reveals relationships of genetic and epigenetic alterations in osteosarcoma. PLoS One. 2012;7(11):e48262.

29. Binda C, Valente S, Romanenghi M, Pilotto S, Cirilli R, Karytinos A,et al. Biochemical, structural, and biological evaluation of tranylcypromine derivatives as inhibitors of histone demethylases LSD1 and LSD2. J Am Chem Soc. 2010 May 19;132(19):6827-33.

30. Franzetti GA, Laud-Duval K, Bellanger D, Stern MH, Sastre-Garau X, Delattre O. MiR-30a-5p connects EWS-FLI1 and CD99, two major therapeutic targets in Ewing tumor. Oncogene. 2012 Sep 17.