Publication
Regulation of STEAP1 gene and its clinical significance in human prostate cancer
| datacite.subject.fos | Ciências Médicas::Biomedicina | pt_PT |
| dc.contributor.advisor | Baptista, Cláudio Jorge Maia | |
| dc.contributor.advisor | Santos, Cecília Reis Alves dos | |
| dc.contributor.author | Gomes, Inês Margarida Amaral Santos | |
| dc.date.accessioned | 2016-02-15T17:33:42Z | |
| dc.date.available | 2016-02-15T17:33:42Z | |
| dc.date.issued | 2014 | |
| dc.description.abstract | The prostate gland is an accessory gland of the male reproductive system and displays a critical role in male fertility. This gland is dependent of sex steroid hormones, namely androgens and estrogens, for the gland morphogenesis, development and cellular homeostasis. Prostate cancer (PCa) is a multifactorial disease, affected by both endogenous and exogenous risk factors, especially family history, age and sex hormones. PCa is the second most common type of cancer among men, and along with BPH, is found in the majority of men over 40 years old. Although PCa etiology is complex, inflammatory processes are thought to be behind the appearance of pre-cancerous lesions. At molecular level, PCa is often described as a two step disease. Initially it is responsive to androgens, but usually, the PCa becomes androgen-independent. In the end, the clinical outcome of PCa is defined by the potential of the tumor to grow, invade and metastasize. Regardless of all the knowledge gathered from prostate cancer pathophysiology and clinical management, identification of genes associated with the pathology, the role of sex steroid hormones in their regulation, and their potential to be used as biomarkers or immunotherapeutic targets is urgent. STEAP1 was firstly identified as being overexpressed in prostate cancer. However, it can also be found overexpressed in several other types of tumors. STEAP1 expression in normal tissues is almost restricted to the prostate, where it is primarily localized in the plasma membrane of epithelial cells, especially at cell-cell junctions. STEAP1 regulation and biological function are yet uncertain, but it is believed to act as an ion channel or transporter protein, regulating inter- and intra-cellular communications. Finally, although its clinical significance is not clear, STEAP1 features stress its potential as biomarker and immunotherapeutic target. This way, it was evaluated if STEAP1 expression is regulated by sex steroid hormones, using both in vitro and in vivo assays. It was found that STEAP1 is down-regulated by DHT and E2 in LNCaP prostate cancer cells and in rat prostate, suggesting that STEAP1 may have a role on prostate cancer progression from androgen-dependent to androgen-independent. Subsequently, it was also evaluated the expression pattern of a STEAP1 related gene (STEAP1B) in cancer cell lines, and whether STEAP1 expression is subjected to posttranscriptional or post-translational regulatory mechanisms. In silico analysis revealed that STEAP1 and STEAP1B1 share high homology, and STEAP1 is more stable in prostate cancer cells rather than in non-malignant ones. Furthermore, it was demonstrated by in silico analysis that STEAP1 expression may be regulated by several post-translational modifications. In order to clarify the role of STEAP1 in prostate cancer, it was used a specific siRNA to decrease the levels of STEAP1 in LNCaP cells. Then, it was evaluated the role of STEAP1 in cell proliferation and apoptosis, as well as the effect of dihydrotestosterone (DHT) in LNCaP cells with low levels of STEAP1. Using MTS assay, flow cytometry and TUNEL assay, it was evident that STEAP1 gene silencing appears to reduce cell viability and growth, and to increase apoptosis of LNCaP cells. On the other hand, the DHT action seems to be dependent of STEAP1 levels as it could not revert the effects induced by STEAP1 knockdown. Much effort has been done to clarify the potential of STEAP1 as biomarker and immunotherapeutic target. Here, it was investigated the association between STEAP1 expression with histologic and clinical data of patients. It was demonstrated that STEAP1 is overexpressed in PCa and PIN lesions, and it is positively associated with Gleason score. Taken together, the results here presented demonstrate that STEAP1 expression is negatively regulated by the two main sex steroid hormones presents on prostate. STEAP1 high stability in prostate tumor cells in comparison to normal ones lead us to believe that post-transcription and translational regulation mechanisms are dependent on the tumor stage. Moreover, STEAP1 gene silencing inhibits cell viability and proliferation, ate the same time that increases apoptosis in LNCaP cells, suggesting that STEAP1 may have an important role on PCa progression from androgen-dependent to hormone refractory. The use of STEAP1 per se may not be sufficient to be used as a biomarker in the daily clinical practice, but may open novel strategies for diagnosis and treatment of prostate cancer. | pt_PT |
| dc.description.abstract | A próstata é uma glândula acessória do sistema reprodutor masculino e desempenha um papel fulcral na fertilidade masculina. A morfogénese, desenvolvimento e homeostase celular desta glândula são altamente dependentes das hormonas esteróides sexuais, nomeadamente androgénios e estrogénios. De um modo geral, o cancro surge de um desequilíbrio entre a proliferação celular e apoptose, conduzindo a um crescimento descontrolado. O cancro da próstata é uma doença multifatorial, afetada por fatores de risco exógenos e endógenos, de entre os quais se destacam a história familiar e a idade. O cancro da próstata é o segundo tipo de cancro mais frequente na população masculina, e em conjunto com a hiperplasia benigna da próstata, é encontrado na maioria dos homens com idade superior a 40 anos. A etiologia do cancro da próstata é complexa, mas acredita-se que processos inflamatórios estejam por detrás do aparecimento de lesões pré-cancerosas. A atrofia inflamatória proliferativa e a neoplasia intraepitelial prostática (PIN) são frequentemente referidas como percursoras do carcinoma prostático localizado, que por sua vez evolui tornando-se invasivo e metastizando para tecidos mais longínquos. O cancro da próstata é muitas vezes descrito como uma doença bi-etápica, uma vez que é inicialmente responsivo aos androgénios (hormono-dependente), mas à medida que progride, torna-se não responsivo (hormonoindependente). No final, o desenlace clínico é definido pelo potencial de crescimento, invasão e metástase do tumor. Disponíveis para a prática clínica, existem vários sistemas de classificação do grau e estadio tumorais que podem ser usados, dentro dos quais os mais frequentes são o sistema de Gleason e o sistema TNM. As vias de sinalização envolvidas na carcinogénese da próstata são complexas. Neste trabalho destacam-se as vias de sinalização ativadas pelos androgénios e estrogénios. A 5- dihidrotestosterona (DHT) apresenta-se como sendo o androgénio mais produzido, potente e o principal com ações fisiológicas na próstata. Também o 17-estradiol (E2) é produzido nesta glândula a partir da aromatização da testosterona, e também ele é o estrogénio mais potente. Tanto os androgénios como os estrogénios têm um papel central na diferenciação, proliferação e sobrevivência de células tumorais prostáticas, contribuindo assim para a origem e desenvolvimento do carcinoma da próstata. A identificação de biomarcadores que permitissem um diagnóstico e tratamento mais precisos revolucionou a prática clínica. Atualmente, o PSA é o biomarcador por excelência no diagnóstico do cancro da próstata. No entanto, apesar de ser um bom indicador clínico, o PSA apresenta várias limitações. Como tal, é necessário que novos biomarcadores sejam identificados. O STEAP1 foi inicialmente identificado como sendo sobre-expresso no cancro da próstata. No entanto, é também encontrado como sobre-expresso em vários outros tipos de tumores. Em tecidos normais, a expressão do STEAP1 é quase que totalmente restrita à próstata, onde está principalmente localizado na membrana plasmática das células epiteliais, especialmente nas junções celulares. A regulação e funções biológicas do STEAP1 estão ainda pouco definidas, mas crê-se que actue como um canal iónico ou proteína transportadora, regulando a comunicação inter- e intra-celular. Finalmente, apesar de o seu significado clínico não ser ainda claro, as características apresentadas pelo STEAP1 fazem dele um potencial biomarcador e alvo imunoterapêutico. Deste modo, foi primeiramente investigado se a expressão do STEAP1 é regulada pelas hormonas sexuais esteróides in vitro e in vivo. Os resultados mostraram que a expressão do STEAP1 é inibida tanto pelo DHT como pelo E2 na linha celular maligna de cancro da próstata LNCaP, assim como na próstata de rato, sugerindo que o STEAP1 poderá desempenhar funções relevantes na progressão do cancro da próstata de responsivo para não-responsivo aos androgénios. Subsequentemente, foi avaliado o padrão de expressão de um gene relacionado com o STEAP1, o STEAP1B, e se a expressão do STEAP1 está sujeita a mecanismos de regulação pós-transcrição e pós-tradução. A análise in silico revelou que o STEAP1 e o STEAP1B1 partilham grande homologia estrutural, e que o STEAP1 é mais estável em células tumorais da próstata do que em células não tumorais. Ainda, foi possível demonstrar in silico que a expressão do STEAP1 poderá ser regulada por várias modificações pós-tradução. Seguidamente, centrou-se o foco nas funções do STEAP1. Utilizando um siRNA específico para reprimir a expressão do STEAP1 na linha celular LNCaP, analisou-se o papel do STEAP1 na proliferação celular e apoptose, assim como o efeito do DHT nas células LNCaP com baixos níveis de expressão do STEAP1. Utilizando as técnicas de MTS, citometria de fluxo e TUNEL, verificou-se que o silenciamento do gene do STEAP1 reduz a viabilidade e crescimento celular, e aumenta o número de células em apoptose. Por outro lado, a ação do DHT parece estar dependente dos níveis de expressão do STEAP1, uma vez que o DHT não foi capaz de reverter os efeitos provocados pela sub-expressão do STEAP1. Muitos esforços têm sido dirigidos para clarificar a potencial utilização do STEAP1 como biomarcador e alvo imunoterapêutico. Neste trabalho investigou-se a associação entre os níveis de expressão do STEAP1 com dados clínicos e histológicos provenientes de doentes com cancro da próstata. Os resultados demonstraram que o STEAP1 é sobre-expresso em casos de PIN e cancro da próstata, e que a sua expressão está positivamente associada com a escala de Gleason. Como principais conclusões deste trabalho, os resultados apresentados demonstram que a expressão do STEAP1 é regulada negativamente pela presença das principais hormonas sexuais esteróides presentes na próstata. Também a elevada estabilidade do STEAP1 em células tumorais da próstata em comparação com células normais leva a crer que os mecanismos de regulação pós-transcrição e pós-tradução são dependentes do estado clínico do tumor. Mais ainda, o silenciamento do gene do STEAP1 inibe a viabilidade e proliferação celulares das células LNCaP, ao mesmo tempo que induz a sua apoptose, levando a crer que STEAP1 poderá desempenhar um papel relevante no cancro da próstata, nomeadamente na iniciação do tumor e no aparecimento de células tumorais hormono-independentes. O uso do STEAP1 per se poderá não ser suficiente para ser usado com biomarcador na prática clínica diária, mas poderá abrir caminho para novas estratégias de diagnóstico e tratamento do cancro da próstata. | |
| dc.identifier.tid | 101477511 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.6/4014 | |
| dc.language.iso | eng | pt_PT |
| dc.subject | Cancro da próstata - Diagnóstico | pt_PT |
| dc.subject | Cancro da próstata - Tratamento | pt_PT |
| dc.subject | Cancro da próstata - Biomarcadores | pt_PT |
| dc.subject | Cancro da próstata - STEAP1 - Biomarcadores | pt_PT |
| dc.title | Regulation of STEAP1 gene and its clinical significance in human prostate cancer | pt_PT |
| dc.type | doctoral thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| person.familyName | Gomes | |
| person.givenName | Inês | |
| person.identifier.orcid | 0000-0001-9809-6191 | |
| person.identifier.scopus-author-id | 55220747200 | |
| rcaap.rights | openAccess | pt_PT |
| rcaap.type | doctoralThesis | pt_PT |
| relation.isAuthorOfPublication | fb3023e9-f9ee-4c57-8867-f93ac25f24ff | |
| relation.isAuthorOfPublication.latestForDiscovery | fb3023e9-f9ee-4c57-8867-f93ac25f24ff | |
| thesis.degree.name | Doutoramento em Biomedicina | pt_PT |