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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.42.2020.tde-19022020-095741
Document
Author
Full name
Paola Marino Dantônio
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2019
Supervisor
Committee
Kimura, Edna Teruko (President)
Debbio, Carolina Beltrame Del
Giannocco, Gisele
Martins, Joao Roberto Maciel
Title in Portuguese
O papel de NODAL, membro da superfamília TGF-ß no câncer de tiroide.
Keywords in Portuguese
Câncer de tiroide
Diferenciação celular
Nodal
TGF-ß
Abstract in Portuguese
O câncer de tiroide é uma neoplasia endócrina cuja incidência tem aumentado ao longo dos últimos anos. Mais de 80% dos casos consiste em carcinomas papilíferos (PTC), que são geralmente bem diferenciados e apresentam bom prognóstico. No entanto, uma fração dos pacientes é diagnosticada com doença agressiva e mau prognóstico. Estes casos são frequentemente resistentes à terapia convencional e apresentam baixo grau de diferenciação celular, sendo considerados pouco diferenciados ou anaplásicos (ATC). A perda de diferenciação se caracteriza pela ausência da expressão de marcadores de diferenciação tiroidiana como tiroglobulina (Tg), tiroperoxidase (TPO), simportador sódio/iodo (NIS), entre outros. A aquisição de características de células-tronco por células tumorais tem sido reportada em diversos cânceres, sendo a reativação de vias de sinalização embrionárias um dos possíveis mecanismos envolvidos nesse processo. A via de sinalização Nodal é crucial para a indução do mesoderma e formação do eixo ântero-posterior durante a embriogênese. Nodal é um ligante pertencente à superfamília TGF-ß, a qual possui membros que apresentam expressão desregulada em tumores da tiroide, tais como TGF-ß 1 e activinas A e B. A reativação da sinalização Nodal tem sido reportada no câncer e associada a fenótipos mais agressivos. Mostramos através de coloração por imunohistoquímica que NODAL está presente nas células foliculares de PTC, mas não de ATC. A superexpressão de NODAL em linhagem de PTC diminui a proliferação celular, mas não afeta a capacidade de formação de esferas nem a expressão de genes de pluripotência e diferenciação tiroidiana, enquanto o silenciamento parcial de NODAL aumenta a expressão de SOX2 e NIS. Tanto a superexpressão quanto silenciamento de NODAL não influenciam a ativação da via Smad. Identificamos, ainda, microRNAs com expressão reduzida em amostras de PTC e potencialmente envolvidos na regulação da via Nodal, além de discutirmos os desafios de mensuração de Nodal a níveis proteico e de mRNA. Nossos resultados mostram que NODAL está expresso em carcinomas bem diferenciados da tiroide, mas não em ATC, ao contrário do que se observa em outros tipos de câncer. Além disso, a superexpressão de NODAL não promove fenótipo de célula-tronco em linhagem de câncer diferenciado de tiroide. Em conjunto, nossos dados sugerem que a perda da expressão de NODAL pode estar associada a fenótipos menos diferenciados de câncer de tiroide, como evidenciado pelos resultados de imunohistoquímica. Dessa forma, experimentos adicionais como superexpressão de NODAL devem ser conduzidos em linhagens de ATC. Além disso, o uso de modelos mais avançados como animal ou cultura 3D pode ser empregado para estudar o envolvimento do microambiente tumoral, uma vez que o modelo de linhagens celulares apresenta limitações e não recapitula a heterogeneidade tumoral observada no câncer in vivo.
Title in English
The role of NODAL, member of the TGF-ß superfamily, in thyroid cancer.
Keywords in English
Cell differentiation
Nodal
TGF-ß
Thyroid cancer
Abstract in English
Thyroid cancer is an endocrine neoplasia with increasing incidence over the last years. More than 80% of cases consist of papillary carcinomas (PTC), which are usually well differentiated and present good prognosis. However, a fraction of patients is diagnosed with aggressive disease and bad prognosis. These cases are frequently resistant to conventional therapy and present low-grade cell differentiation, being considered poorly differentiated or anaplastic (ATC). The loss of differentiation is characterized by the loss of expression of thyroid differentiation markers such as thyroglobulin (Tg), thyroperoxidase (TPO), sodium/iodine symporter (NIS), among others. The acquisition of stem cell features by cancer cells has been reported in several cancers, and reactivation of embryonic signaling pathways is one of the possible mechanisms involved in this process. The Nodal signaling pathway is crucial for mesoderm induction and anterior-posterior axis formation during embryogenesis. Nodal is a ligand belonging to TGF-ß superfamily, which has members with deregulated expression in thyroid tumors, such as TGF-ß 1 and activins A and B. Reactivation of Nodal signaling has been reported in cancer and associated with more aggressive phenotypes. We show through immunohistochemistry staining that NODAL is present in follicular cells of PTC, but not ATC. NODAL overexpression in PTC cell line decreases cell proliferation but does not affect sphere formation capacity or the expression of pluripotency and thyroid differentiation genes, while NODAL knock down increases expression of SOX2 and NIS. Both NODAL overexpression and knock down do not influence the activation of Smad signaling. We also identified microRNAs with reduced expression in PTC samples and potentially involved in the regulation of Nodal pathway, besides discussing the challenges of measuring Nodal protein and mRNA expression. Our results show that, contrary to what is observed in other types of cancer, NODAL is expressed in well differentiated thyroid carcinomas rather than in ATC. Moreover, NODAL overexpression does not promote stem cell-like phenotype in differentiated thyroid cancer cell line. Together, our data suggest that NODAL loss might be associated with less differentiated phenotypes in thyroid cancer, as evidenced by our immunohistochemistry results. Thus, further experiments such as NODAL overexpression should be conducted with ATC cell lines. Furthermore, the use of more advanced models such as animal and 3D culture could be employed to study the involvement of tumor microenvironment, once cell line model is limited and do not recapitulate the tumor heterogeneity found in câncer in vivo.
 
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Release Date
2022-02-18
Publishing Date
2020-02-20
 
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