Molecular approaches to sensitizing eukaryotic cells to aneuploidy

使真核细胞对非整倍性敏感的分子方法

• 批准号: 10096189
• 负责人: AUDREY P GASCH
• 金额: $ 4.89万
• 依托单位: UNIVERSITY OF WISCONSIN-MADISON
• 依托单位国家: 美国
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 美国
• 起止时间: 2018-06-01 至 2023-05-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://reporter.nih.gov/project-details/10096189
• 关键词: Affect; Aneuploid Cells; Aneuploidy; Biology; Cancer cell line; Cell Line; Cell Nucleus; Cells; Cellular biology; Chromosome Segregation; Chromosomes; Cytosol; Development; Dissection; Drug resistance; Eukaryotic Cell; Exonuclease; Fluorescent in Situ Hybridization; Gene Expression; Genes; Genetic; Genomics; Genotype; Goals; Grant; Heterogeneity; Human; Human Cell Line; Incidence; Infertility; Karyotype; Knock-out; Laboratories; Laboratory Study; Link; Location; Maintenance; Malignant Neoplasms; Maps; Messenger RNA; Methods; Microscopy; Modeling; Molecular; Normal Cell; Organism; Orthologous Gene; Paclitaxel; Patients; Pharmaceutical Preparations; Phenotype; Play; Ploidies; Process; Proteome; Proteomics; RNA; RNA-Binding Proteins; Reporting; Role; Saccharomyces cerevisiae; Saccharomycetales; Solid Neoplasm; System; Testing; Therapeutic; Translational Regulation; Translations; Work; Yeasts; cancer cell; cancer type; chemotherapy; colon cancer cell line; insight; knock-down; live cell imaging; malignant breast neoplasm; novel; novel therapeutic intervention; outcome forecast; paralogous gene; resistance mechanism; response; single molecule; tumor

Abstract     Aneuploidy, the state in which cells carry an incorrect number of chromosomes, is a hallmark of human  cancers.  Over 85% of cancers are aneuploid, and higher rates of aneuploidy are often associated with poor  patient prognosis.  Aneuploid tumors can display heterogeneous karyotypes, which underlie heterogeneity in  cellular phenotypes.  This presents a specific challenge in treating aneuploid tumors, because they can rapidly  evolve mechanisms to evade treatment.  Given the high incidence of aneuploidy in diverse cancer types, an  attractive strategy would be to selectively sensitize cells to the aneuploid state itself, especially in combination  with chemotherapy drugs.  This has been challenging, in large part because it remains unclear how aneuploid  cancer cells can tolerate extra DNA content in the first place.  We have taken a novel perspective to this  challenge, by studying wild strains of budding yeast Saccharomyces cerevisiae that are naturally tolerant to  extra chromosomes.  Yeast is a powerful model for dissecting cellular biology, because many of the  mechanisms and defense strategies are conserved in humans.  By comparing aneuploidy-­tolerant wild strains  to a well-­studied laboratory strain that is unusually sensitive to aneuploidy, we discovered a single gene that,  when deleted, produces little to no phenotype in euploid strains, but renders cells very sensitive to extra  chromosomes.  Thus, we can sensitize cells to aneuploidy without producing major phenotypes in the normal  euploid cells.  The gene – Ssd1 – has been implicated in mRNA localization, translational control, and  chromosome maintenance among other things, but the mechanisms remain unclear.  We believe that the  process of aneuploidy tolerance is conserved between yeast and humans.  The human ortholog of Ssd1,  hDis3L2, shares several features with Ssd1, including links to translational regulation, P-­body localization, and  proper chromosome segregation.  The goal of this proposal is two fold:  1) to identify the mechanism through  which SSD1 deletion sensitizes yeast to aneuploidy and 2) to use this information to test if knockdown of  orthologous functions sensitizes cancer cell lines to aneuploidy, with and without chemotherapy treatment.   Aim 1 will use genomics, proteomics, single-­molecule RNA fluorescence in situ hybridization (FISH), and  singe, live-­cell imaging to test the role of Ssd1 in aneuploidy tolerance.  Aim 2 will leverage these insights to  test if orthologous mechanisms, including knockdown of the human ortholog hDis3L2, can sensitize breast and  colon cancer cell lines to aneuploidy, with and without paclitaxel treatment.  This aim will use a powerful  system to produce isogenic sets of euploid and aneuploid human cells, enabling sensitive dissection of  phenotypes that are specific to the aneuploid state.  Results of this work will expand our understanding of the  function of Ssd1/hDis3L2 and could pave the way to new therapeutic approaches to target aneuploid cells.

摘要： 这是一个很大的问题。 非整倍体是人类的一个标志，在这种状态下，细胞携带的染色体数量可能不正确。 癌症。超过85%的癌症是非整倍体，而且非整倍体的高比率通常与贫穷有关。 患者的预后。非整倍体肿瘤可以显示出异质性的核型，这是肿瘤异质性的基础。 细胞表型。这项研究在治疗非整倍体肿瘤方面提出了一个特殊的挑战，因为它们可以快速生长。 发展新的机制以避免逃避治疗。鉴于非整倍体基因在多种癌症类型中的高发病率，他说。 有吸引力的基因策略可能不会被用来选择性地使细胞变得敏感，以改变非整倍体的状态本身，特别是在这种组合中。 随着化疗和药物的增加，这种情况一直很具挑战性，这在很大程度上是因为目前还不清楚非整倍体是如何产生的。 首先，癌症细胞不能耐受额外的DNA和内容缺失。我们已经采取了一个全新的视角来解决这一问题。 挑战，通过研究发芽酵母和酿酒酵母的野生菌株来解决，这些菌株天生就对细菌不耐受。 额外的染色体。酵母菌是一种非常强大的研究细胞和生物学的模型，这是因为许多生物都是如此。 在人类中，它们的机制和防御策略是非常保守的。这是通过比较非整倍体耐受的野生菌株来实现的。 为了培育一种对非整倍体异常敏感的实验室菌株，我们发现了一种新的单一基因。 当基因被删除时，它几乎不会产生在整倍体菌株中不产生任何表型差异的基因，但它会使细胞对额外的基因变得非常敏感。 染色体。因此，我们可以更好地使细胞对非整倍体敏感，而不需要在正常情况下产生主要的染色体表型。 整倍体是细胞中的一种基因，也就是Ssd1基因，已经被发现与其基因的定位、翻译调控、基因调控以及基因表达密切相关。 染色体的维护是一件很重要的事情，但其机制仍不清楚。我们不认为这是关键。 非整倍体和耐受性基因的过程在酵母和人类之间是非常保守的。这是第一个人类基因组Ssd1，。 HDis3L2与Ssd1共享了几个新功能，包括与翻译法规、P-Body和本地化相关的链接。 正确对待染色体和种族隔离。这项建议的主要目标是两个方面：第一，通过政策来确定新的机制。 其中SSD1的缺失和使酵母对非整倍体的敏感性增加，以及2)需要使用这些信息来测试是否有基因被敲除。 同种异体基因功能可使癌细胞系对非整倍体致敏，对非整倍体敏感，对化疗和治疗不敏感。 AIM-1将继续使用基因组学、蛋白质组学、单分子核糖核酸和荧光原位杂交技术(FISH)、技术和基因工程。 SINE是一种活细胞成像技术，旨在测试Ssd1基因在非整倍体和耐受性中的重要作用。该公司将进一步利用这些新的见解来提高耐受性。 测试是否有矫形机制，包括敲除第一个人类乳房同源基因hDis3L2，是否能使乳房和乳房变得敏感。 结肠癌细胞系出现异倍体，有紫杉醇治疗的和没有紫杉醇治疗的，这一目标将不会使用一种强大的药物。 该系统将生产一组非整倍体细胞和非整倍体人类胚胎细胞，从而能够对人类胚胎细胞进行敏感的基因解剖。 表型表明，这是建立非整倍体状态的特有基因。这项工作的成果将进一步扩大我们对这一现象的认识。 Ssd1/hDis3L2基因和DNA的功能可能会为开发针对非整倍体干细胞的新的药物治疗方法铺平道路。