Molecular, biological and clinical implications of hydroxyolite system in breast cancer

Resum

El càncer de mama és el càncer més freqüent entre les dones amb dos milions de casos nous diagnosticats el 2018. La comprensió del seu origen i la seva progressió a través de nous enfocaments té un gran interès. En aquesta tesi, contribuïm amb una nova línia de recerca basada en la biomineralització natural dels àcids nucleics, que transfereix coneixements de la ciència dels materials a la investigació clínica. Ens centrem en el contingut molecular de les calcificacions que s’observen en el càncer de mama, el seu paper com a vectors de transfecció no virals naturals (NVT) i la relació esperada amb la multifocalitat del càncer de mama._x000D_ _x000D_ La viabilitat de la biomineralització dels àcids nucleics ha estat demostrada recentment pel nostre grup mitjançant mètodes experimentals i computacionals amb la intenció última d’explorar la relació entre les calcificacions que es troben en el teixit tumoral, el procés de biomineralització de l’ADN i la seva funció biològica. Ho demostrem a Revilla-López et al. (Langmuir. 2019; 35(36): 11912-11922 https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.9b01566), mitjançant les simulacions de Dinàmica Molecular, on es reporta que l’adsorció d’àcids nucleics és viable tant en hidroxiapatita (HAp) com en oxalat de calci (CaOx). Tot i això, només la HAp pot encapsular aquests biopolímers. Aquesta estructura híbrida integrada per HAp i àcids nucleics, anomenada hidroxiolita (HOli), és idèntica a un NVT inorgànic que és capaç d’introduir els àcids nucleics transportats pel mineral a una cèl·lula diana. Demostrem que la biomineralització de l’ADN, independentment del seu grau de metilació, és afavorida en HAp en comparació amb CaOx. A més, estudiem la influència dels ions Mg2+ i revelem que faciliten l’encapsulació de l’ADN a l’HAp però l’inhibeix a CaOx._x000D_ _x000D_ En segon lloc, explorem l’existència d’hidroxiolites en teixits humans de càncer de mama extirpats mitjançant l’espectroscòpia Raman. Fent ús d’un nou algoritme avançat d’imatge Raman en combinació amb tècniques d’anàlisi multivariant avançada (Marro et al., Cancers. 2021; 13(11):2658 https://doi.org/10.3390/cancers13112658), confirmem que les microcalcificacions d’HAp contenen ADN adsorbit i encapsulat demostrant la hipòtesi que el teixit natural crea estructures híbrides equivalents a un NVT._x000D_ _x000D_ En tercer lloc, investigem si les calcificacions naturals (és a dir, el fosfat de calci amorf (ACP), HAp i CaOx) poden actuar com a NVT (Rodríguez-Rivero et al., 2021 – preparat per enviar). Concloem, utilitzant un model de transfecció conegut (cèl·lules humanes epitelials de pulmó A549), que tots els vectors són capaços de transfectar, però l’eficiència de transfecció de l’ACP, precursor de les calcificaciones d’HAp, és molt superior a l’HAp i el CaOx. Estudiem l’efecte de l’addició de Ca2+ i Mg2+, demostrant que el Ca2+ millora la transfecció de tots ells i fins i tot fa factible la transfecció d’ADN nu. D’altra banda, confirmem que aquest NVT poden migrar a una distància determinada (fins a 50 mm), abans de transfectar la cèl·lula destí, simulant l’escenari clínic de multifocalitat._x000D_ _x000D_ L’estudi de la biomineralització de l’ADN en el teixit tumoral, la migració de partícules de DNA-HAp que protegeixen l’ADN de la degradació enzimàtica i la capacitat de transfecció de NVT naturals obren noves vies en la investigació del càncer. Els resultats d’aquesta tesi contribueixen a la comprensió de l’escenari clínic relacionat amb la multifocalitat del càncer de mama.

Data del Ajut	23 de jul. 2021
Idioma original	Anglès
Supervisor	Jaume Fernandez Llamazares Rodriguez (Tutor/a)