p73 in colorectal cancer

• Colorectal cancer (CRC) is the third most common cancer in the world, with about 5000 new cases in Sweden every year. CRC is caused by mutation (inherited or acquired) in genes, by gene variants and changed expression of proteins. The primary way to achieve a curative result for CRC is to remove the tumor by surgery. To reduce risk of recurrence chemo- or radiotherapy are given as a complement to surgery. p73 is a structural and functional homologue of tumor suppressor p53. However, p73 is rarely mutated in tumors, but rather overexpressed as compared to normal tissue. There are two main isoforms of p73, the transactivation capable TAp73 and the truncated ΔNp73, which are involved in an autoregulatory loop with TAp73 and p53.The aim of this study was to investigate the role of p73 and related proteins in the development and treatment of CRC. A G4C14-to-A4T14 polymorphism of p73 was studied in CRC patients and healthy controls (Paper I), and rectal cancer patients who were randomized to treatment with either surgery alone or preoperative radiotherapy and surgery (Paper II). The AT/AT genotype of the p73 polymorphism may increase risk of CRC development and CRC patients with the AT allele had a better prognosis. When dividing the cases into colon and rectal cancer it was seen that in colon cancer the AT allele tended to be more favorable for overall survival, while in rectal cancer the GC allele seemed to be more favorable. Rectal cancer patients, with a combination of GC/GC genotype, wild type p53 and weak survivin expression survived longer after preoperative radiotherapy. This was not observed in the patients only receiving surgery. The protein expression of p73 was further studied in the rectal cancer patients randomized to treatment with either surgery alone or preoperative radiotherapy and surgery (Paper III). p73 was expressed higher in tumor tissue than in normal mucosa. Patients with p73 negative tumors had a lower risk of local recurrence after radiotherapy, as opposed to patients that had p73 positive tumors or patients with p73 negative tumors that did not receive radiotherapy. Effects of γ-radiation was further studied in colon cancer cell lines KM12C, KM12SM and KM12L4a regarding cell cycle, survival fraction (clonogenicity), apoptosis and protein expression patterns of mutated p53, TAp73, ΔNp73, survivin and PRL-3 (Paper IV). KM12C displayed low survival fraction, low apoptosis, no cell cycle arrest and an upregulation of the antiapoptotic ΔNp73 after irradiation. KM12L4a showed a high survival fraction, but high apoptosis, arresting of the cell cycle and upregulation of the radio-resistance factor survivin. The effects of overexpression and knockdown of survivin on TAp73, ΔNp73 and p53 expression in colon cancer cell lines HCT-116p53+/+ and HCT-116p53-/- with and without γ-radiation were studied (Paper V). Overexpression of survivin decreased wild type p53, whilst downregulation of survivin lead to a simultaneous downregulation of TAp73 and ΔNp73, mRNA and protein, both with and without γ- radiation. Knockdown of survivin also demonstrated an increase in apoptosis.In conclusion, we showed that the G4C14-to-A4T14 polymorphism of p73 and p73 protein expression may be involved in CRC development, radiotherapy response and survival. We further showed that TAp73, ΔNp73 and p53 were regulated by survivin in colon cancer cells.

• Cancer i tjocktarmen (kolon) och ändtarmen (rectum) är den tredje vanligaste cancerformen i världen och i Sverige drabbas varje år ca 5000 personer av tjockoch ändtarmscancer. Antalet drabbade individer är högre i de industrialiserade länderna än övriga världen, vilket tyder på att vissa omgivnings- och livsstilsfaktorer påverkar risken för tjock- och ändtarmscancer. Även vissa genetiska faktorer påverkar risken för insjuknande i dessa cancerformer.En gen är mallen för ett eller flera proteiner och en förändring (mutation) i en gen kan innebära att motsvarande protein förändrar eller förlorar sin normala funktion. En del gener har också nedärvda naturliga variationer, så kallade polymorfier, vilka i sin tur kan leda till variation i funktionen hos motsvarande protein. Proteiner som förändrat eller förlorat sin normala funktion bidrar till de speciella egenskaper som finns hos cancerceller. Cancerceller till skillnad från normala celler delar sig okontrollerat, är motståndskraftiga mot den programmerade celldöd (apoptos) som normalt förstör skadade celler och kan sprida sig via blodbanan till andra organ (metastasera).Tjock- och ändtarmscancer behandlas främst med kirurgi, cellgifter och strålning och tack vare förbättrade behandlingar har dödligheten minskat de senaste årtiondena. Genom att studera olika genetiska varianter, proteiner och förhållandet mellan proteiner i cancerceller får vi större insikt i vilka faktorer som ökar risken för tjock- och ändtarmscancer, men också vilka faktorer som påverkar hur effektiv en behandling är för varje individuell patient.Målet med denna avhandling var att studera proteinet p73 och hur den påverkar risken för tjock- och ändtarmscancer och behandlingseffekten av sjukdomen. p73 tillhör samma proteinfamilj som “genomets väktare” p53 och båda har förmågan att skydda cellen genom att stoppa celldelning och inducera apoptos i skadade celler. Dock är p53 muterat i ungefär 50 % av alla tjock- och ändtarmscancrar.Genom att studera en polymorfi i p73 hos tjock- och ändtarmscancerpatienter och friska blodgivare såg vi att de individer som har dubbel uppsättning av variantgenen har ökad risk att utveckla tjock- och ändtarmscancer och att de patienter som är bärare av variantgenen hade en längre överlevnad (Paper I). Ändtarmscancerpatienter som fått strålbehandling överlevde längre om de hade dubbel uppsättning av den ursprungliga p73-genen, icke-muterat p53 och lågt uttryck (mängd) av survivin. Survivin är ett protein som normalt hindrar cancerceller från att dö (Paper II). De ändtarmscancerpatienter som behandlats med strålning och som hade p73 negativa tumörer fick mycket färre återfall än de patienter som hade p73 negativa tumörer men inte fått strålbehandling, eller som hade p73 positiva tumörer (Paper III). För att närmare studera tjocktarmscancercellers motståndsmekanismer mot strålbehandling mättes bland annat olika typer av celldöd och uttrycket av två olika varianter av p73, kallade TAp73 och ΔNp73, survivin och PRL-3. PRL-3 är ett protein som uttrycks starkast i metastatiska tumörer och leder till ökat motstånd mot strålbehandling. Den cellinje som inte dog genom apoptos hade högt uttryck av ΔNp73, vilket är en variant av p73 som hindrar celler från att dö, medan den som trots strålning i hög grad fortsatte dela sig hade ett högt uttryck av survivin (Paper IV). Efter indikationer om att uttrycket av p73 proteinerna TAp73 och ΔNp73 är kopplade till survivin undersöktes ett eventuellt förhållande mellan dessa proteiner i tjocktarmscancerceller. I de fall där uttrycket av survivin minskades i cellerna minskade också uttrycket av TAp73 och ΔNp73. Detta fenomen sågs även i celler som behandlats med strålning. En minskning av survivin i cellerna ledde även till att fler celler dog genom apoptos (Paper V).Sammanfattningsvis pekar våra resultat på att p73 spelar en viss roll i utvecklingen av tjock- och ändtarmscancer, men också avseende effekterna på strålbehandling av ändtarmscancer. Vi har också visat att TAp73, ΔNp73 och p53 regleras av survivin. 

Nyckelord

MEDICINE

MEDICIN

Publikations- och innehållstyp

vet (ämneskategori)

dok (ämneskategori)