MicroRNA-mediated regulation of mitosis and taxane sensitivity in breast and ovarian cancer - Aakko, Sofia (fi=Turun yliopisto|en=University of Turku|, 2017)
Taxanes are microtubule targeting chemotherapeutics that block cell division (mitosis) and induce cell death. Taxanes are commonly used in the neoadjuvant chemotherapy for breast and ovarian cancer. However, the patient responses are hindered by the compounds’ cytotoxicity and the commonly observed drug resistance. One route for an improved therapy outcome would be to determine the tumor cells’ sensitivity to taxanes before starting the therapy. MicroRNAs (miRNAs) are central components of the post-transcriptional gene regulation. They are also potential biomarker molecules as their expression is known to differ between malignant and normal tissue. The aim of this thesis work was to identify mitosis-regulating miRNAs, characterize their cellular functions, and evaluate their potency in the prediction of tumor cells’ taxane sensitivity. Two miRNAs, miR-493-3p and let-7b, were discovered to regulate the mitotic checkpoint and the sensitivity of cancer cells to a taxane (paclitaxel) in vitro by controlling the expression of MAD2 and AURKB, respectively. Moreover, the expression of the miRNAs was found to be significantly altered in aggressive breast and ovarian tumors, which also correlated with reduced patient survival. A third mitosis-regulating miRNA, miR-193a-3p, was found to control cytokinesis via targeting the tumor suppressor RASSF1A. Excess of miR-193a-3p induced polyploidization and multipolarity in the next M-phase. Finally, a fourth miRNA, miR-203b-3p, was identified that sensitized breast and ovarian cancer cells to clinically relevant doses of paclitaxel through suppression of the anti-apoptotic protein Bcl-xL. Interestingly, this miRNA is a possible mediator of the previously reported c-Myc-induced sensitization to taxane therapy. Overall, the results presented here provide new information on the role of mitosisregulating miRNAs in tumorigenesis and the drug sensitivity of breast and ovarian cancers. Profiling the expression of these miRNAs from tumors may advance cancer diagnostics and help to stratify the patients that would benefit most from taxane therapy.

MikroRNA-välitteinen mitoosin ja taksaaniherkkyyden säätely rinta- ja munasarjasyövässä Taksaanit ovat mikrotubulusten toimintaa estäviä syöpälääkkeitä, joiden sytotoksinen vaikutus perustuu solujaon (mitoosi) salpaamiseen. Taksaaneja käytetään yleisesti etenkin rinta- ja munasarjasyöpien liitännäisterapiassa. Taksaanien vakavat sivuvaikutukset potilaissa ja yleisesti havaittu lääkeresistenssi kuitenkin heikentävät terapian tehoa. Yksi mahdollinen keino parantaa hoidon tehoa olisi määrittää kasvaimen taksaaniherkkyys ennen terapian aloittamista. MikroRNA:t (miRNA) ovat tärkeitä geenien ilmentymisen säätelijöitä. Ne ovat myös lupaavia syövän biomarkkereita, koska niiden ilmentymisessä on havaittu merkittäviä eroja kasvainten ja normaalikudoksen välillä. Tässä väitöskirjassa on pyritty tunnistamaan mitoosia sääteleviä miRNA:ita, tutkimaan niiden toimintamekanismeja ja arvioimaan niiden käyttökelpoisuutta kasvainten taksaaniherkkyyden ennustamisessa. Kahden miRNA:n, miR-493-3p:n ja let-7b:n, todettiin säätelevän kohdegeeniensä MAD2 ja AURKB kautta mitoottisen tarkastuspisteen toimintaa ja herkkyyttä taksaanille (paklitakseli) syöpäsoluviljelmissä. Molempien miRNA:iden ilmentymisen havaittiin muuttuneen aggressiivisemmissa rinta- ja munasarjasyöpäkasvaimissa sekä korreloivan potilaiden selviytymisennusteen kanssa. Kolmannelle mitoosia säätelevälle miRNA:lle, miR-193a-3p:lle, tunnistettiin uusi kohdegeeni, RASSF1A, jonka kautta miRNA säätelee sytokineesiä. Ylimäärä miR-193a-3p:tä aiheutti soluissa polyploidiaa sekä epänormaalien mitoottisten sukkuloiden määrän lisääntymisen. Neljännen tässä työssä tarkastellun miRNA:n, miR-203b-3p:n, havaittiin puolestaan alentavan solukuolemaa estävän BCL2L1 geenin ilmentymistä ja siten herkistävän syöpäsolut paklitakselille. miR-203b-3p toimii mahdollisesti osana c-Myc–proteiinin ohjaamaa signalointireittiä, jonka on raportoitu kontrolloivan syöpäsolujen taksaanivastetta. Tämä väitöskirja tarjoaa uutta tietoa mitoosia säätelevien miRNA:iden roolista tuumorigeneesin ja taksaaniherkkyyden säätelyssä rinta- ja munasarjasyövissä. Näiden miRNA:iden tasojen määrittäminen tuumoreista voi tulevaisuudessa auttaa syövän diagnostiikassa sekä tunnistamaan potilaat, jotka hyötyvät eniten taksaaniterapiasta.