Studi di profili di espressione per la ricerca di biomarcatori genomici in malattie monogeniche e multifattoriali: la fibrosi cistica e il cancro della prostata

Obiettivo di questa tesi di dottorato è la messa a punto di sistemi di analisi dell’espressione genica basati sulla tecnologia dei microarrays per l’identificazione di potenziali biomarcatori genomici quali geni candidati per la comprensione della patogenesi molecolare, e la predittività fenotipica in una malattia monogenica, la Fibrosi Cistica e una patologia complessa ad eziologia multifattoriale, il cancro della prostata. In particolare, per quanto concerne la fibrosi cistica, lo studio ha riguardato l’analisi dell’espressione genica in due linee cellulari di epitelio bronchiale (CuFi1 F508del/F508del; CuFi3 F508del/R553X). A tal fine abbiamo ideato e utilizzato un oligoarray a bassa densità (CF-chip) contenente 144 geni selezionati in accordo a specifici criteri biochimici. Il maggior numero di geni trovati differenzialmente espressi in CuFi3 (26 su un totale di 38) suggerisce come la presenza di un allele di classe 1 (R553X) determini una maggiore alterazione del pattern di espressione genica rispetto alla sola presenza di alleli di classe II (F508del). Relativamente al cancro della prostata, lo studio è stato focalizzato all’identificazione di biomarcatori genomici propri di pattern specifici di espressione per la valutazione prognostica e terapeutica di cellule tumorali, androgeno-responsive (LNCaP) e non responsive (DU145), trattate con farmaci (acido valproico e dutasteride). Abbiamo osservato che l’acido valproico (VPA), un inibitore dell’istone deacetilasi (HDAC), promuove nelle LNCaP una differenziazione di tipo neuroendocrina caratterizzata da un aumento nell’espressione dell’enolasi neurone-specifica (NSE), una diminuzione di PSA e dell’espressione del recettore degli androgeni (AR), suggerendo un ruolo di tale farmaco nella risposta agli androgeni. Inoltre l’analisi del profilo di espressione genica usando un microarray a bassa densità (Androchip 1) contenente 103 geni coinvolti nell’omeostasi del cancro della prostata, ha mostrato che VPA è in grado di modulare l’espressione di differenti geni del metabolismo degli androgeni. Gli effetti cellulari e molecolari del trattamento con Dutasteride, un potente inibitore delle due isoforme della 5α-reduttasi (tipo I e tipo II ), nelle due linee cellulari umane di carcinoma prostatico LNCaP e DU145 sono stati investigati mediante lo sviluppo di un chip a bassa densità (Androchip 2) con 190 geni coinvolti nel pathway degli androgeni. I nostri risultati mostrano che la Dutasteride è in grado di ridurre la vitalità e la proliferazione in entrambe le due linee cellulari testate. Tuttavia il trattamento farmacologico è in grado di indurre un’alterazione del profilo dell’espressione genica esclusivamente nella linea cellulare LNCaP che, a differenza delle DU145, è androgeno responsiva e AR positiva. In conclusione, è interessante osservare che il nostro studio ci ha portato ad identificare biomarcatori genomici che proprio nella variazione dei livelli di espressione genica possono costituire dei veri e propri nuovi biomarcatori di interesse nella diagnostica e nella prognosi delle malattie mendeliane e complesse.