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# La biologia# Biologia del cancro

Cambiamenti nel DNA mitocondriale nel colangiocarcinoma

Uno studio rivela che le mutazioni del DNA mitocondriale sono collegate allo sviluppo del colangiocarcinoma.

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DNA mitocondriale nelDNA mitocondriale nelcancrocollegate al colangiocarcinoma.Lo studio analizza le mutazioni del DNA
Indice

Il Colangiocarcinoma (CCA) è un tipo di cancro che parte dai dotti biliari, che sono i tubi che portano la bile dal fegato all'intestino. Questo cancro può essere diviso in tre tipi a seconda di dove si verifica: intraepatico (dentro il fegato), perihilare (dove i dotti biliari escono dal fegato) e distale (parte inferiore dei dotti biliari). Tra questi, il tipo perihilare è il più comune, rappresentando circa il 50-60% dei casi. Il CCA distale conta per il 20-30%, mentre il CCA intraepatico rappresenta il 10-20%. Il CCA è una malattia rara ma seria, costituendo circa il 15% di tutti i tumori primari del fegato. In alcune aree, come nel nord-est della Thailandia, i tassi di CCA sono notevolmente più alti, con circa 85 casi per ogni 100.000 persone ogni anno.

Caratteristiche del CCA

Il CCA è conosciuto per essere complesso e vario. Il cancro varia a seconda della sua posizione, cause, tratti genetici e come si comporta nei pazienti. Queste differenze possono rendere difficile studiare la genetica del CCA. La ricerca si basa spesso su linee cellulari tumorali, che sono cellule coltivate in laboratorio che imitano il cancro. Queste linee cellulari sono essenziali per studiare la biologia del tumore e testare i trattamenti. Nella nostra ricerca, abbiamo utilizzato cinque linee cellulari di CCA, ognuna con diverse capacità di svilupparsi in cancro, per analizzare i profili di DNA mitocondriale (MtDNA). Questa analisi potrebbe aiutare a identificare marcatori che potrebbero prevedere gli esiti per i pazienti con CCA.

Ruolo dei mitocondri

I mitocondri sono conosciuti come le centrali energetiche delle cellule perché producono energia. Generano energia sotto forma di adenosina trifosfato (ATP), che è cruciale per molte funzioni cellulari. I mitocondri hanno il loro DNA circolare, chiamato mtDNA, che ha circa 16.569 coppie di basi. Questo mtDNA porta le istruzioni per alcune proteine necessarie affinché i mitocondri funzionino correttamente. A differenza del DNA trovato nel nucleo cellulare, l'mtDNA muta più rapidamente a causa di meno meccanismi di riparazione. Inoltre, è comune che esistano diverse versioni di mtDNA all'interno della stessa cellula, una situazione nota come eteroplasmia. Questa variazione può influenzare il funzionamento dei mitocondri ed è legata a diverse malattie.

Recenti scoperte suggeriscono che specifiche modifiche nel mtDNA potrebbero aumentare il rischio di morte per cancro, incluso la leucemia, indicando il potenziale delle variazioni di mtDNA come predittori degli esiti del cancro.

Tecnologia Oxford Nanopore

Il nostro studio ha utilizzato un metodo di sequenziamento moderno chiamato Tecnologia Oxford Nanopore (ONT). Questa tecnica consente di leggere lunghe sequenze di DNA in un'unica corsa, utile per esaminare l'intero mtDNA. L'ONT è particolarmente brava a individuare grandi cambiamenti genetici e piccole variazioni che possono essere importanti per comprendere le malattie. Utilizzando l'ONT, abbiamo esaminato il mtDNA di cinque linee cellulari di CCA insieme a una linea cellulare di colangiociti non cancerosa per vedere se potevamo trovare varianti dannose collegate al CCA.

Analisi del DNA mitocondriale

Abbiamo valutato il mtDNA di queste cinque linee cellulari di CCA e della linea cellulare non cancerosa. Abbiamo cercato diversi tipi di cambiamenti genetici, comprese piccole Mutazioni e Variazioni Strutturali più grandi. L'analisi ha rivelato che la maggior parte delle alterazioni genetiche si è verificata in regioni specifiche del mtDNA, soprattutto in aree conosciute per la loro variabilità.

Abbiamo trovato che diverse mutazioni sono apparse nella regione D-loop, che è importante per il controllo della replicazione del mtDNA ed è nota per cambiare frequentemente. Alcune mutazioni identificate sono state associate a diversi tipi di cancro. Nelle regioni codificanti del mtDNA, abbiamo visto un numero significativo di mutazioni in geni responsabili della creazione di proteine nei complessi respiratori mitocondriali, che sono critici per la produzione di energia. Queste mutazioni potrebbero influenzare il funzionamento dei mitocondri e quindi giocare un ruolo nello sviluppo del cancro.

Risultati di ciascuna linea cellulare

Ogni linea cellulare di CCA aveva il proprio set unico di mutazioni. Ad esempio, la linea cellulare KKU-023 aveva un numero elevato di mutazioni, alcune delle quali erano collegate a un alto rischio di patogenicità. Altre linee cellulari, come KKU-055 e KKU-100, avevano anche mutazioni notevoli, principalmente localizzate in geni legati alla produzione di energia. Queste mutazioni potrebbero contribuire a come si comporta il cancro.

In tutte e cinque le linee cellulari di CCA, abbiamo scoperto che alcune mutazioni erano condivise, suggerendo tratti genetici comuni tra di loro. Abbiamo anche notato che una specifica mutazione appariva costantemente ed era stata precedentemente collegata ad altri tipi di cancro.

Importanza delle variazioni strutturali

Oltre alle piccole mutazioni, abbiamo analizzato cambiamenti strutturali più grandi nel mtDNA, che possono includere delezioni, duplicazioni e inversioni. Ogni linea cellulare mostrava diverse quantità e tipi di queste variazioni strutturali. Questi cambiamenti possono interrompere il funzionamento dei geni mitocondriali e si trovano spesso in varie malattie, incluso il cancro. La presenza di tali alterazioni strutturali, particolarmente nel cancro, può indicare una produzione di energia malfunzionante e un aumento dello Stress ossidativo nelle cellule.

Conclusione e direzioni future

In sintesi, questo studio analizza i profili di mtDNA di diverse linee cellulari di CCA, evidenziando la presenza di molti cambiamenti genetici, specialmente in regioni critiche legate alla produzione di energia. Questi risultati contribuiscono a capire come queste mutazioni possano influenzare lo sviluppo e la progressione del CCA. È necessaria ulteriore ricerca per esplorare come questi cambiamenti di mtDNA interagiscano con le alterazioni del DNA nucleare e come possano potenzialmente servire come obiettivi per il trattamento. L'obiettivo sarebbe trovare nuovi modi per affrontare il CCA concentrandosi su specifici fattori genetici che potrebbero guidare la crescita e il comportamento del cancro.

In futuro, puntiamo a approfondire la nostra comprensione dei legami tra mutazioni del DNA mitocondriale e nucleare per scoprire di più sul CCA e potenzialmente trovare nuovi approcci per trattare questo difficile cancro.

Fonte originale

Titolo: Mitochondrial genomic alterations in cholangiocarcinoma cell lines

Estratto: Cholangiocarcinoma (CCA) is a diverse collection of malignant tumors that originate in the bile ducts. Mitochondria, the energy converters in eukaryotic cells, contain circular mitochondrial DNA (mtDNA) which has a greater mutation rate than nuclear DNA. Heteroplasmic variations in mtDNA may suggest an increased risk of cancer-related mortality, serving as a potential prognostic marker. In this study, we investigated the mtDNA variations of five CCA cell lines, including KKU- 023, KKU-055, KKU-100, KKU213A, and KKU-452 and compared them to the non-tumor cholangiocyte MMNK-1 cell line. We used Oxford Nanopore Technologies (ONT), a long-read sequencing technology capable of synthesizing the whole mitochondrial genome, which facilitates enhanced identification of complicated rearrangements in mitogenomics. The analysis revealed a high frequency of SNVs and INDELs, particularly in the D-loop, MT-RNR2, MT-CO1, MT-ND4, and MT-ND5 genes. Significant mutations were detected in all CCA cell lines, with particularly notable non-synonymous SNVs such as m.8462T>C in KKU-023, m.9493G>A in KKU-055, m.9172C>A in KKU-100, m.15024G>C in KKU-213A, m.12994G>A in KKU-452, and m.13406G>A in MMNK-1, which demonstrated high pathogenicity scores. The presence of these mutations suggests the potential for mitochondrial dysfunction and CCA progression. Analysis of mtDNA structural variants (SV) revealed significant variability among the cell lines. We identified 208 SVs in KKU-023, 185 SVs in KKU-055, 231 SVs in KKU-100, 69 SVs in KKU-213A, 172 SVs in KKU-452, and 217 SVs in MMNK-1. These SVs included deletions, duplications, and inversions, with the highest variability observed in KKU-100 and the lowest in KKU-213A. Our results underscore the diverse mtDNA mutation landscape in CCA cell lines, highlighting the potential impact of these mutations on mitochondrial function and CCA cell line progression. Future research is required to investigate the functional impacts of these variants, their interactions with nuclear DNA in CCA, and their potential as targets for therapeutic intervention. Author SummaryBile duct cancer has the highest incidence in northeastern Thailand. In this study, we explored the mtDNA of CCA cell lines, as mitochondria play a key role in cellular energy production. We aimed to identify mutations that could serve as therapeutic targets or biomarkers. Our analysis revealed that each CCA cell line has unique mtDNA profiles, including INDELs, SVs, and SNVs such as m.8462T>C in KKU-023, m.9493G>A in KKU-055, m.9172C>A in KKU-100, m.15024G>C in KKU-213A, m.12994G>A in KKU-452, and m.13406G>A in MMNK-1, which demonstrated high pathogenicity scores. yet they also shared some common mutations. Future research is needed to understand how these mutations affect cell function, interact with nuclear DNA, and their potential for therapeutic intervention.

Autori: Watcharin Loilome, A. Faipan, S. Sitthirak, A. Wangwiwatsin, N. Namwat, P. Klanrit, A. Titapan, A. Jareanrat, V. Thanasukarn, N. Khuntikeo, L. Boulter

Ultimo aggiornamento: 2024-09-11 00:00:00

Lingua: English

URL di origine: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.09.611963

Fonte PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.09.09.611963.full.pdf

Licenza: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

Modifiche: Questa sintesi è stata creata con l'assistenza di AI e potrebbe presentare delle imprecisioni. Per informazioni accurate, consultare i documenti originali collegati qui.

Si ringrazia biorxiv per l'utilizzo della sua interoperabilità ad accesso aperto.

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