Análise do perfil de mRNAs diferencialmente traduzidos no carcinoma renal de células claras / Analysis of differentially translated mRNA profile in clear cell renal cell carcinoma

RESUMO

O carcinoma renal de células claras (CRCC) é o tipo de neoplasia renal com maior incidência, cerca de 80%. A maioria dos casos são curados após cirurgia, porém, cerca de um terço dos pacientes apresentam recidiva da doença com metástase à distância. O tratamento para este tumor evoluiu muito nas últimas duas décadas, entretanto, pacientes metastáticos ainda apresentam baixas taxas de resposta aos tratamentos devido a resistência adquirida pelo tumor para escapar da terapia alvo. Identificar os mecanismos moleculares associados à carcinogênese do CRCC é essencial para entender as características tumorais que estão associadas a progressão da doença e resistência aos tratamentos. Entre as alterações mais frequentes no CRCC está a perda do gene VHL, um supressor tumoral e principal regulador da resposta à hipóxia. VHL tem dois principais alvos, o fator induzido por hipóxia 1α (HIF-1α) e o fator induzido por hipóxia α (HIF-2α). Em normóxia, VHL é responsável pela degradação das subunidades de HIF. Em hipóxia, VHL deixa de reconhecer e marcar HIF-1α e HIF-2α para degradação e, uma vez estabilizadas, ativam vias de sinalização associadas a sobrevivência celular. As informações sobre alterações encontradas em tumores normalmente são estudadas a partir do sequenciamento da população total de mRNAs, oferecendo uma visão do transcriptoma. Nossa abordagem metodológica coleta e analisa apenas a população de mRNAs ativamente traduzidos, oferecendo uma visão mais próxima da expressão proteica final. A via de mTOR regula o início da tradução de mRNAs e está frequentemente mutada em CRCC. A hipóxia afeta a expressão de genes tanto via transcrição quanto via tradução. Alterações no controle traducional em CRCC afetam a expressão gênica contribuindo para a formação do tumor e progressão da doença. Assim, nosso objetivo principal foi identificar o perfil de genes diferencialmente traduzidos dependendo do status de VHL e da via de mTOR. Para isso utilizamos um modelo celular de CRCC deficiente em VHL e sua contraparte onde VHL foi restituído. Realizamos o perfil polissomal em modelos celulares de CRCC para separar e coletar a população de mRNAs ativamente traduzidos que foram posteriormente sequenciados. Nossos dados mostraram perfis distintos de tradução entre as células VHL- deficientes e VHL-proficientes. Além disso, após a inibição de mTOR, ambas as células também apresentaram respostas diferentes ao tratamento. Além disso, observamos alterações na resposta imune e aumento do ciclo celular na ausência de VHL, que podem contribuir para a progressão tumoral. Em modelo com tecido tumoral congelado, nossos resultados parciais indicam que alterações na tradução global podem interferir principalmente no estadiamento clínico de pacientes com CRCC. Por fim, também analisamos a expressão de HIF-2α, um dos alvos de VHL, em tecidos de pacientes com CRCC. Nossos resultados mostram que HIF-2α pode ser utilizado na estratificação de pacientes com maior risco de recidiva, dependendo do estadiamento clínico.

ABSTRACT

Clear cell renal cell carcinoma (ccRCC) is the most common type of renal neoplasia with 80% of incidence. Most cases are cured after surgery, however, one third of all patients will have disease recurrence with distant metastasis. ccRCC treatment had evolved in the past two decades, however, metastatic patients still have low response rates due to tumor resistance. The identification of molecular mechanisms associated with ccRCC carcinogenesis is essential to understand the characteristics associated with disease progression and treatment resistance. The most frequent alteration in ccRCC is the loss of VHL gene, a tumor suppressor and the main regulator in response to hypoxia. VHL has two main target, hypoxia-induced factor 1 α (HIF-1 α) and hypoxia-induced factor α (HIF-2 α). In normoxic conditions, VHL can lead HIF subunits to degradation. In hypoxia, HIF-1α and HIF-2α stabilize and activate cell survival associated signaling pathways. Studies about tumor alterations usually provides a view of the transcriptome. Our approach is based on the actively translated mRNAs collection and analysis, which provides a closer view from protein expression. mTOR pathway regulates translation initiation and is frequently mutated in ccRCC. Hypoxia affects gene expression in both transcriptional and translational regulation. Alteration in translational control in ccRCC affect gene expression which contributes to tumor progression. Our main objective was to identify the differentially translated gene profile depending on VHL status and mTOR pathway activation. To assess this, we used a VHL-deficient and a VHL-proficient ccRCC cell line. We used the polysome profiling technique to separate and collect the population of mRNAs actively translated that were subsequently sequenced. Our data showed distinct translation profiles between VHL-deficient and VHL-proficient cells. In addition, after mTOR inhibition, both cells showed different responses to treatment. We observed changes in immune response and increased cell cycle pathways in VHL deficient cells, which may contribute to tumor progression. In tumor tissue, our polysome profiling analysis indicate that changes in global translation may interfere in clinical staging of ccRCC patients. Finally, we analyzed the expression of HIF-2α, a VHL target, in ccRCC patient's tissues. Our results showed that HIF-2α can distinct patients at higher recurrence risk depending on clinical staging.