The impact of complex regulatory RNA in breast cancer: Relevance to diagnostic markers and therapeutic targets

I dette prosjektet har vi studert lange ikke-kodende RNA (lncRNA) som er assosiert med utvikling av kreft. Lange ikke-kodende RNA (lncRNA) er en stor og heterogen gruppe regulatoriske RNA molekyler. Mange av dem er involvert i cellulære prosesser som proliferasjon, differensiering, og celleoverlevelse. Generelt vet man lite om virkningsmekanismene og de eksakte funksjonene til lncRNAene, men mange virker å være involvert i regulering av genuttrykk på ulike nivåer. Mer kunnskap om dette er svært viktig da flere lncRNAer er vist å være unormalt uttrykt i ulike sykdommer, inkludert kreft. I løpet av prosjektperioden har vi etablert et vidt repertoar av metoder som muliggjør studier av lncRNAs i cellemodeller og pasientprøver. Dette inkluderer både eksperimentelle og bioinformatiske metoder. Vi har jobbet med flere lncRNAs, men spesielt fokusert på et som heter NEAT1. Det finnes to overlappende isoformer av NEAT1 som kalles NEAT1_1 og NEAT1_2. NEAT1_2 danner sammen med noen bestemte proteiner strukturer i cellekjerna kalt paraspekler. Hvis ei celle utsettes for stress, øker NEAT1_2 nivået og dermed antall paraspekler i cellekjerna. Vår forskning har vist at de 2 ulike NEAT1 isoformene er uttrykt svært forskjellig i ulike brystkrefttyper og at høyt NEAT1_2 er assosiert med høygradig brystkreft og dårlig prognose. Videre har vi vist at NEAT1_2 uttrykk er assosiert med HER2-positiv brystkreft, mens NEAT1_1 ser ut til å være høyt uttrykt i ER-positiv brystkreft. NEAT1 har tidligere blitt vist å være viktig for utvikling av brystkjertel i mus, og NEAT1 oppreguleres under graviditet og laktasjon hos mus. Vi ha verifisert dette i humane prøver da vi har funnet at NEAT1 blir kraftig oppregulert i friskt brystkjertelvev under laktasjon. Disse funnene er beskrevet i en artikkel som ble publisert i Scientific Reports i 2020. Vi tror at grunnen til at vi finner høye NEAT1_2 nivåer i brystkreft er at kreftceller utsettes for mye mer intracellulært stress en normale celler. Vi har i prosjektperioden vist og publisert at NEAT1 induseres som en del av "heat shock" respons veien som aktiveres når celler utsettes for stress som forårsaker opphopning av misfoldete proteiner. Resultatene vi har generert her er grunnlag for et nytt pågående prosjekt på gruppa vår (HNF1456-20). I tillegg til å studere NEAT1, har postdoc Erik Knutsen etablert protokoller for å slå ut uttrykket av ulike lncRNA molekyler i brystkreftcellelinjer ved hjelp av CRISPR/Cas9 teknologien. Knutsen brukte teknologien mye i utenlandsoppholdet sitt i labben til Prof George Calin ved MD Anderson Cancer Center i Houston, USA. Her jobbet Knutsen på en av verdens ledende grupper innenfor ikke-kodende RNA. Han var involvert i mange ulike prosjekter hvor han fikk tilegnet seg ny kunnskap innen eksperimentelle studier av ikke-kodende RNA. Han brukte CRISPR/Cas9 teknologien til å lage knock-out mus for et langt ikke-kodende RNA som er assosiert med CLL, og han laget ulike knock-out cellelinjer for andre lange ikke-kodende RNA og proteinkodende gener. Disse arbeidene ble i 2020 publisert i Nature og Gastroenterology (se for øvrig forskningsproduksjon). Generelt var utenlandsoppholdet svært vellykket for Erik Knutsen, og han har knyttet kontakter for framtida med svært gode forskere. Prosjektet har generert data som ennå ikke er publiserte. Vi har flere manuskripter under utarbeidelse som vi planlegger å publisere i løpet av 2021. I løpet av prosjektperioden har vi generert kunnskap om kreft-assosierte lange-ikke kodende RNAs. Våre data indikerer at NEAT1_2 er unormalt høyt uttrykt i mange brystkrefttilfeller, og vår hypotese er at de beskytter brystkreftcellene og gjør dem resistente mot behandling. Vi finner så å si ikke NEAT1_2 i normale brystkjertelceller eller i stromale celler. Dette tyder på at uttrykket av NEAT1_2 er svært kreftcellespesifikt. Vi tror derfor at NEAT1_2 kan bli et framtidig mål for behandling av brystkreft i kombinasjon med eksisterende terapi. Vi har et pågående samarbeid med en forskningsgruppe ved Cardiff University, UK, som planlegger å bruke noen av våre cellemodeller i screening for inhibitorer mot NEAT1_2 og paraspekler. Å finne et nytt angrepspunkt for behandling av brystkreft, vil være svært gunstig for pasienter, helsetjenesten og samfunnet for øvrig. En stor del av prosjektet har vært brukt til metodeutvikling og implementering. Vi har implementert protokoller som muliggjør mikroskopi-baserte studier av RNA molekyler i paraffin-innstøpte vevsprøver. Den ene protokollen er forholdsvis enkel og kan potensielt implementeres i klinisk diagnostikk på nålebiopsier. Vi har også utviklet protokoller for RNA-sekvensering av brystkreftprøver med påfølgende bioinformatiske analyser. Slik kunnskap er ettertraktet, og det er allerede etablert samarbeid med flere kliniske miljøer ved UNN. Prosjekt HNF1371-17 har finansiert postdoc-stilling til Erik Knutsen. Knutsen er en svært talentfull forsker. Han fikk tildelt prisen for "beste yngre forsker" av det Helsevitenskapelig fakultet, UiT, i 2020. Knutsen har en genuin interesse for translasjons- og klinisk forskning og har nå fått tildelt midler fra Helse Nord (HNF1585-21) til å starte et prosjekt med høyt klinisk tilsnitt. Han har også etablert en link til MD Anderson Cancer Center i Houston, USA, som er ansett som et av verdens beste kreftsykehus. Slike kontaktpunkter vil være gunstig for helsetjenesten i Norge.