Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/10316/32872
Title: On the development of a novel targeted miRNA-based therapy towards glioblastoma
Authors: Cunha, Pedro Miguel Pacheco de Jesus da 
Orientador: Jurado, Maria Amália da Silva
Lima, Maria da Conceição Pedroso de
Keywords: Glioblastoma (GBM); Chemotherapy; MicroRNA modulation; Chlorotoxin-coupled stable; Nucleic acid lipid particles (CTX-SNALPs)
Issue Date: 2015
Place of publication or event: Coimbra
Abstract: Glioblastoma (GBM) is a fast growing, highly vascularized and chemoresistant cancer, being the most common and malignant type of brain tumor. Despite recent advances in the identification of genomic/molecular alterations that fuel the tumor and the aggressive standard post-surgery treatment regimen of radiotherapy and concomitant or adjuvant chemotherapy with temozolomide (TMZ), the average patient survival post-diagnosis remains very low (14.6- months). In this work, we aim at finding new therapeutic targets for GBM treatment and eradication. Abnormal microRNA (miRNA) expression has been clearly associated with cancer development and progression, including GBM pathogenesis and resistance to therapy. Therefore, we hypothesized that a gene therapy based on the modulation of miRNAs aberrantly expressed in GBM cells might promote cancer cell killing and tumor eradication, either per se or in combination with chemotherapy. We have found that the transient increase in the levels of miR-128 and miR-302a, downregulated in two human GBM cell lines (U87 and DBTRG), including isolated CD133+ cells, promoted anti-proliferative effects, which were strengthened upon cell treatement with TMZ, sunitinib and axitinib. On the other hand, we have demonstrated that miR-302a arrested cell cycle in S phase, which was further potentiated by chemotherapeutic drug combination. Next, we conducted in vivo studies using an orthotopic GBM mouse model to test the anti-tumoral potential of the combined therapy involving miR- 21 modulation and sunitinib treatment, which previous studies in our laboratory had demonstrated to constitute a promising approach for GBM treatment. We demonstrated that stable nucleic acid lipid particles targeted to GBM cells, through covalent coupling of chlorotoxin (CTX-SNALPs) were able to specifically deliver nucleic acids to intracranial tumors in mice upon intravenous injection, without causing toxicity. Moreover, silencing of miR-21 (overexpressed in GBM) via CTX-SNALPs containing anti-miR-21 oligonucleotides rendered GBM cells highly susceptible to the anti-angiogenic drug sunitinib. Altogether, our results clearly show that miRNA modulation working alongside chemotherapy constitutes a promising strategy towards GBM eradication. Importantly, the CTX-SNALP formulations show to be an appropriate vehicle for a clinical application towards GBM.
O glioblastoma (GBM) é o tipo de cancro cerebral mais comum e mais maligno, caracterizandose por elevada taxa de proliferação, abundante vascularização e alta resistência à quimioterapia. Apesar dos recentes avanços científicos na identificação das alterações genómicas e moleculares responsáveis pela progressão deste tumor e do agressivo tratamento pós-cirúrgico, que tipicamente alia à radioterapia a administração do fármaco temozolomide (TMZ), a verdade é que a sobrevivência dos pacientes após diagnóstico desta patologia permanece muito baixa (em média 14,6 meses). O objetivo do presente trabalho reside em encontrar novos alvos para o tratamento de GBM, com vista à sua erradicação. A expressão anómala de microRNAs (miRNAs) tem sido claramente associada ao desenvolvimento e progressão de tumores, incluindo GBM, e à aquisição de resistência aos tratamentos convencionais. Desta forma, o trabalho realizado no âmbito da presente tese emergiu da hipótese de que uma terapia génica, baseada na manipulação dos níveis de expressão de miRNAs em GBM, per se ou coadjuvada com quimioterapia, seria capaz de conduzir à morte das células cancerígenas e, assim, à erradicação do tumor. Consistentemente, demonstrou-se neste trabalho que um aumento transitório dos níveis de miR-128 e miR-302a, que se encontravam sub-expressos em duas linhas celulares humanas de GBM (U87 e DBTRG), e inclusivamente nas células CD133+ isoladas a partir dessas linhas, promovia efeitos antiproliferativos que se tornavam mais acentuados após tratamento das células com TMZ, sunitinib e axitinib. Por outro lado, verificou-se que miR-302a induzia a paragem do ciclo celular na fase S, efeito que era potenciado pela combinação com fármacos antitumorais. Posteriormente, foram conduzidas experiências in vivo, com recurso a um modelo animal ortotópico de GBM, de forma a testar o potencial antitumoral de uma estratégia combinada, envolvendo regulação dos níveis de expressão de miR-21 e administração de sunitinib, que estudos prévios in vitro, levados a cabo no nosso laboratório, haviam demonstrado constituir uma abordagem promissora para o tratamento de GBM. Partículas lipídicas estáveis de ácidos nucleicos, endereçadas a células de GBM através da conjugação de clorotoxina (CTX-SNALPs), mostraram a capacidade de entregar os ácidos nucleicos a tumores intracranianos em murganhos, após administração intravenosa, sem causarem toxicidade. Para além disso, o silenciamento de miR-21 (sobreexpresso em GBM) através de CTX-SNALPs contendo oligonucleótidos anti-miR-21 tornou as células de GBM mais susceptíveis ao fármaco antiangiogénico sunitinib. No seu conjunto, os nossos resultados mostraram claramente que a manipulação dos níveis de miRNAs em paralelo com quimioterapia constitui uma estratégia promissora visando a erradicação de GBM. Adicionalmente, CTX-SNALPs revelaram-se formulações adequadas ao transporte de fármacos, com potencial aplicação clínica para o tratamento de GBM.
Description: CUNHA, Pedro Miguel Pacheco de Jesus da - On the development of a novel targeted miRNA-based therapy towards glioblastoma. Coimbra : [s.n.], 2015. Dissertação de Mestrado em Biologia Celular e Molecular.
URI: http://hdl.handle.net/10316/32872
Rights: openAccess
Appears in Collections:FCTUC Ciências da Vida - Teses de Mestrado
UC - Dissertações de Mestrado

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