Identificatie van OTX1 en OTX2 als twee mogelijk moleculaire merkers voor Sinonasal carcinomen en olfactorische Neuroblastomas
Summary
Homeobox genen zijn regelgevende genen vaak geassocieerd met tumoren in de volwassen organismen. We onderzochten hun vergelijkende expressie door immunohistochemische en real-time PCR analyse, in normale en inflammatoire nasale mucosae en in sinonasal gezwellen om ze te gebruiken als mogelijk diagnostische en therapeutische doelen.
Abstract
OTX homeobox (HB) genen worden uitgedrukt tijdens de embryonale genuitdrukking en tijdens de ontwikkeling van olfactorische epitheel in volwassen organismen. Mutaties die zich voordoen in deze genen zijn vaak gerelateerd aan tumorigenesis in mens. Er zijn geen gegevens over het mogelijke verband tussen OTX genen en tumoren van de neusholte die vandaag beschikbaar zijn. Het doel van dit werk is te begrijpen als OTX1 en OTX2 kan worden beschouwd als moleculaire merkers in de ontwikkeling van tumoren van de neus. We kozen de nasale en sinonasal adenocarcinomas te onderzoeken van de expressie van genen die OTX1 en OTX2 door middel van immunohistochemical en real-time PCR-analyses. Zowel de OTX1 als de OTX2 afwezig waren in alle monsters van sinonasal Intestinal-Type Adenocarcinomas (ITACs). OTX1 mRNA werd geïdentificeerd alleen in niet-intestinale Type Adenocarcinomas (NITACs), terwijl OTX2 mRNA kwam tot uitdrukking alleen in olfactorische Neuroblastomas (ONs). We hebben aangetoond dat de differentiële genexpressie voor zowel OTX1 als OTX2 genen zou een nuttige moleculaire marker te onderscheiden van de verschillende soorten sinonasal tumoren.
Introduction
OTX HB genen zijn de gewervelde homologe van de Drosophila orthodenticle genen (otd) en ze coderen voor transcriptiefactoren, die normaal gesproken tijdens de embryonale morfogenese worden uitgedrukt, maar ze kunnen ook worden uitgedrukt in het volwassen organisme met verschillende functies . Tijdens de embryonale ontwikkeling bepalen ze de specificatie van de cel identiteit, celdifferentiatie en de positionering van het lichaam axis¹. De familie OTX bevat OTX1 en OTX2 genen die verschillende functies weergeven. OTX1 is betrokken in de hersenen en orgel van de zintuiglijke ontwikkeling. In het volwassen organisme, het wordt uitgedrukt in zintuiglijke organen en wordt omgezet op een laag niveau in de voorste kwab van de slijmachtige klier2; het speelt ook een rol in Haematopoiese, worden uitgedrukt in de hematopoietische pluripotente en voorlopercellen cellen3. OTX2 is betrokken bij de ontwikkeling van de rostraal hoofd en haar vertaalde eiwit fungeert als een morphogen want het genereert een verloop via welke andere genen worden geactiveerd of onderdrukt wijze spatio-temporele, ten behoeve van cel proliferatie en differentiatie. OTX2 komt voor in het volwassen organisme, uitsluitend in de choroideus plexus en pijnappelklier4.
Mutaties in de genen van de OTX zijn vaak gerelateerd aan de verschijning van de mens aangeboren, somatische of metabole defecten. Winst of verlies mutaties in OTX genen kunnen tumorvorming bevorderen als zij niet kundig voor zeggenschap goed cellulaire groei en/of differentiatie5. In leukemieën en lymfomen zo goed zoals in vele solide tumoren (bijvoorbeeld, medulloblastomas6, agressief non-Hodgkin lymfomen2, borst carcinomen7, colorectal kanker8en Retinoblastoom9), de gedereguleerde expressie van genen die OTX HB is goed gedocumenteerd10. Daarnaast zijn OTX2 mutaties aangetoond in gevallen van anophthalmia en microphtalmia11 vanwege de cruciale rol voor dit gen in de controle van de ontwikkeling van het oog.
In het kader van solide gezwellen is de ontdekking van moleculaire en fenotypische markers een belangrijke uitdaging voor de diagnose, classificatie en behandeling van verschillende soorten tumor11, met inbegrip van die van oorsprong uit de neusholte en de neusbijholten zijn sinussen. In feite, ondanks dat deze gebieden bezetten slechts een bescheiden anatomische ruimte, mucosal epitheel, klieren, zachte weefsels, bot, kraakbeen of neurale/neuroectodermal, en hematolymphoid cellen kunnen vaak de site voor de oorsprong van complexe en histologisch verschillende groepen van tumoren. Verschillende typen gezwellen waarbij het sinonasal-darmkanaal presenteren een verscheidenheid aan functies die overwinnen wat wordt meestal gezien in de aerodigestive van de bovenste tractus of zelfs in de meeste delen van het lichaam12hele. Sinonasal maligniteiten zijn zeldzaam en presenteren een jaarlijkse incidentie van bewoners van de 1:100,000 wereldwijd, en dus dit voorkomt dat de studies over de trajecten die betrokken zijn bij de tumorigenesis en het testen van alternatieve behandelingsstrategieën. Ondanks dit, de vooruitgang in de beeldvormende technieken, verbeterd chirurgische benaderingen en radiotherapie de klinische behandeling van kanker van de sinonasal. Bovendien, de ontwikkeling van cellijnen, alsmede diermodellen en kanker genetische profielen momenteel de basis vormen voor de toekomstige gerichte antikanker therapieën13. Tot op heden zijn er geen rapporten met betrekking tot OTX1 en/of OTX2 expressie in gezwellen van de neusholte, de bijholten en de Nasofarynx. Aangezien wij hebben eerder geconstateerd dat de OTX1 en OTX2 zijn betrokken bij borst kanker7, we vroegen ons af als deze genen aanwezig zijn niet alleen in de normale nasale mucosa maar ook in tumoren van de neusholte kon zijn. Dit doel die wij verkregen uit de afdeling pathologie van het “Ospedale di Circolo” in Varese monsters van normaal mucosa en nasaal en sinonasal adenocarcinomas die van 1985 tot 2012 verzameld en ingedeeld volgens de World Health Organization (WHO) te bereiken classificatie van hoofd en hals tumoren. Wij willen door middel van real-time PCR en immunohistochemistry analyses te analyseren en we geëvalueerd uitdrukking van OTX1 en OTX2 om te bepalen als zij moleculaire merkers voor deze soorten tumoren kunnen worden beschouwd.
Protocol
Representative Results
Discussion
Deze studie toont voor de eerste keer dat, op basis van mRNA de niveaus, de HB-genen OTX1 en OTX2 worden uitgedrukt in normale sinonasal mucosa en submucosal klieren, inflammatoire poliepen, sinonasal Schneiderian papillomas, en in de verschillende epitheliale en neuroectodermal gezwellen, met inbegrip van squamous carcinomen, niet-intestinale type sinonasal adenocarcinomas speekselklier-type tumoren, neuro-endocriene gezwellen en ONs.
Wijzigingen en probleemoplossing:
<p class="jove_content"…Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door Centro Grandi Strumenti Università dell’Insubria, Fondazione Comunitaria del Varesotto, Fondazione del Monte di Lombardia en Fondazione Anna Villa e Felice Rusconi.
Materials
| RecoverAll Total Nucleic Acid Isolation | Applied Biosystem | AM1975 | |
| High-Capacity cDNA Reverse Transcription Kit | Applied Biosystem | 4368814 | |
| TaqMan Universal PCR Master Mix, no AmpErase UNG | Applied Biosystem | 4326614 | |
| ABI Prism 7000 | Applied Biosystem | 270001857 | |
| ACTB probe | Applied Biosystem | Out of production. Sequence protected by copyright | |
| OTX1 probe | Applied Biosystem | Out of production. Sequence protected by copyright | |
| OTX2 probe | Applied Biosystem | Out of production. Sequence protected by copyright | |
| Acqueous Hydrogen Peroxide | Merk | 1072090250 | |
| Citrate Buffer | Sigma-Aldrich | 20276292 | |
| Triton | Sigma-Aldrich | 101473728 | |
| Tris | Merk | 108382 | |
| NaCl | Merk | 106404 | |
| Goat Anti-OTX2 Antibody | Vector Laboratories | Out of production. Catalog number not available | |
| Rabbit Anti-Goat Antibody | Vector Laboratories | BA5000 | |
| ABC-Peroxidase Complex | Vector Laboratories | PK6100 | |
| 3,3'-diaminobenzidine tetrahydrocloride (DAB) | Sigma-Aldrich | D5905 | |
| Harris Hematoxylin | Bioptica | 0506004/L | |
| Pertek | Kaltek SRL | 1560 | |
| BioClear | Bioptica | W01030799 |
Riferimenti
- Boncinelli, E., Simeone, A., Acampora, D., Gulisano, M. Homeobox genes in the developing central nervous system. Ann genet. 36 (1), 30-37 (1993).
- Omodei, D., et al. Expression of the Brain Transcription Factor OTX1 Occurs in a Subset of Normal Germinal-Center B Cells and in Aggressive Non-Hodgkin Lymphoma. American J. Pathol. 175, 2609-2617 (2009).
- Levantini, E., et al. Unsuspected role of the brain morphogenetic gene Otx1 in hematopoiesis. Proc. Natl. Acad. Sci USA. 100 (18), 10299-10303 (2003).
- Larsen, K. B., Lutterodt, M. C., Mollgard, K., Moller, M. Expression of the homeobox OTX2 and OTX1 in the early developing human brain. J. Histochem. Cytochem. 58, 669-678 (2010).
- Abate-Shen, C. Deregulated homeobox gene expression in cancer: cause or consequence?. Nat. Rev. Cancer. 2, 777-785 (2002).
- de Haas, T., et al. OTX1 and OTX2 expression correlates with the clinicopathologic classification of medulloblastomas. J. Neuropathol. Exp. Neurol. 65, 176-186 (2006).
- Terrinoni, A., et al. OTX1 expression in breast cancer is regulated by p53. Oncogene. 30 (27), 3096-3103 (2001).
- Yu, K., et al. OTX1 promotes colorectal cancer progression through epithelial-mesenchymal transition. Biochem. Biophys Res Commun. 44 (1), 1-5 (2014).
- Glubrecht, D. D., Kim, J. H., Russel, L., Bamforth, J. S., Godbout, R. Differential CRX and OTX2 expression in human retina and retinoblastoma. J. Neurochem. 111 (1), 250-263 (2009).
- Coletta, R. D., Jedlicka, P., Gutierrez-Hartamn, A., Ford, H. L. Transcriptional control of the cell cycle in mammary gland development and tumorigenesis. J. mammary gland Biol. Neoplasia. 9, 39-53 (2004).
- Cordes, B., et al. Molecular and phenotypic analysis of poorly differentiated sinonasal neoplasms: an integrated approach for early diagnosis and classification. Hum Pathol. 40, 283-292 (2009).
- Stelow, E. B., Bishop, J. A. Update from the 4th Edition of the World Health Organization Classification of Head and Neck Tumours: Tumors of the Nasal Cavity, Paranasal Sinuses and Skull Base. Head Neck Pathol. 11 (1), 3-15 (2017).
- Llorente, J. L., et al. Sinonasal carcinoma: clinical, pathological, genetic and therapeutic advances. Nat. Rev. Clin. Oncol. 11 (8), 460-472 (2014).
- Sidransky, D. . World health organization classification of tumors. Pathology and genetics of head and neck tumors. 9, (2005).
- Radulesku, T., et al. Endoscopic surgery for sinonasal tumors: The transcribriform approach. J Stomatol Oral Maxillofac Surg. 118 (4), 248-250 (2017).
- Muller, P. A. J., Vousden, K. H. p53 mutations in cancer. Nature cell biology. 15 (1), 2-8 (2013).
- Holmila, R., et al. Profile of TP53 gene mutations in sinonasal cancer. Mutat Res. 686 (1-2), 9-14 (2010).
