Identification of molecular targets specific to pediatric astrocytomas

• Main Author: Haque, Takrima
• Other Authors: Nada Jabado (Supervisor)
• Format: Others
• Language: en
• Published: McGill University 2012
• Subjects: Biology - Genetics
• Online Access: http://digitool.Library.McGill.CA:80/R/?func=dbin-jump-full&object_id=110377

Brain tumours are currently the leading cause of cancer related mortality and morbidity in the pediatric years and astrocytomas are the most common type of central nervous system tumours. High grade astrocytomas in children are rare; however, they have a high rate of morbidity and mortality. Our first focus was to identify gene expression profiles specific to grade IV pediatric astrocytomas also known as glioblastomas (GBM). We demonstrated that pGBM is distinct from adult GBM in their gene expression profile and also showed that there are at least two subsets of pGBM that can be distinguished based on their association or lack of association with an aberrantly active Ras and Akt pathway in a sample. These results were further confirmed using an independent data set consisting of formalin-fixed paraffin embedded (FFPE) pGBM samples. We further aimed to characterize whether grade III and IV pediatric astrocytomas had distinct gene expression profiles. Our results indicate that Grade III astrocytomas have unique gene expression signatures when compared to pGBM, including upregulation of the mTOR pathway, which was found to be the most differentially regulated between the two tumour grades. Analysis of our microarray results to identify genes differentially regulated specifically in pGBM and accounting for gliomagenesis led us to focus on sorting nexin 3 (SNX3), a protein involved in endosomal trafficking, based on its role in modulating EGFR, Ras and PI3K/Akt activation; which are major targets and signaling pathways in GBM. We showed that SNX3 is upregulated specifically in primary GBM tumours, and that this upregulation correlates with increased EGFR and MET expression in samples. Overexpression of SNX3 in pGBM cell lines, delayed EGFR degradation, sustained EGFR and MET signaling, increased cell proliferation, and induced tumorigenesis in vivo. Our work indicate that there are specific targets in gliomagenesis in children and identify the mTOR pathway and deregulation of endosomal recycling as potential drivers of gliomagenesis in respectively pediatric grade III and IV astrocytomas. === Les tumeurs cérébrales sont actuellement la principale cause de mortalité et de morbidité liée au cancer chez l'enfant. Parmi elles, les astrocytomes sont le type de tumeur le plus fréquent. Les astrocytomes de haut grade sont rares à l'âge pédiatrique, avec cependant, un taux de morbidité et de mortalité particulièrement élevé. Durant ma thèse, le principal objectif a initialement été d'identifier les profils d'expression génétique spécifiques aux astrocytomes de grade IV ou glioblastomes pédiatriques (pGBM). Nous avons montré que les pGBM diffèrent des GBM adultes par leur profil d'expression génique et nous avons également identifié deux sous-ensembles de pGBM, distincts par l'activation ou non des voies de signalisation Ras et Akt. Ces résultats ont été validés sur un échantillon indépendant de pGBM fixés dans du formol et inclus dans la paraffine. Cette thèse a eu également pour but de caractériser les profils d'expression génique des astrocytomes pédiatriques de grade III et IV. L'analyse des données obtenues par microarray a identifié une signature unique aux astrocytomes de grade III par rapport aux pGBM, notamment par une suractivation de la voie mTOR. . Parmi les gènes spécifiquement dérégulés dans le groupe des pGBM, nous avons identifié Sorting Nexin 3 (SNX3) comme potentiellement impliqué dans l'oncogénèse des pGBM avec une activation des voies Ras et Akt. SNX3 est une protéine jouant un rôle dans le trafic endosomal des plusieurs récepteurs membranaires, dont EGFR. Par immunohistochimie, nous avons confirmé la surexpression de SNX3 et sa corrélation avec celle de récepteur tyrosine kinases telles que EGFR et MET. In vitro, la surexpression de SNX3 dans des lignées cellulaires de GBM entraine un retard de la dégradation d'EGFR, augmentant la signalisation de la voie Ras. Les cellules acquièrent ainsi un avantage de prolifération in vitro et de tumorigenèse in vivo. Nos travaux ont identifié de nouvelles cibles potentielles impliquées dans l'oncogenèse de ces tumeurs, telles que la voie mTOR dans les astrocytomes de grade III et SNX3 et la dérégulation du trafic endosomal dans les pGBM.