The impact of regulatory RNA as diagnostic factors and therapeutic targets in breast cancer

The impact of regulatory RNA as diagnostic factors and therapeutic targets in breast cancerThe impact of regulatory RNA as diagnostic factors and therapeutic targets in breast cancer består av to delprosjekter: i) Studier av små RNA som skilles ut fra brystkreftceller i eksosomer og ii) studier av lange ikke-kodende RNA i epithelial-mesenchymal transisjon og brystkreftprøveri) Kreftceller er vist å skille ut store mengder vesikler som inneholder proteiner, DNA og RNA. Disse kan man detektere i blod og man tror at vesiklene kan tas opp av andre celler. De har dermed en viktig rolle i kommunikasjon mellom celler. Nylig er det vist at ekstracellulære vesikler spiller en stor rolle i metastase av kreft. Slike vesikler har fått mye oppmerksomhet da man tror at molekyler som er assosiert med dem kan brukes som spesifikke biomarkører for ulike krefttyper. Vi har fokusert på små RNA molekyler i slike vesikler. Ved hjelp av nestegenerasjonssekvensering av RNA isolert fra celler og vesikler har vi funnet at brystkreftcellelinjer spesifikt skiller ut enkelte RNA species. Mest påfallende er at det finnes store mengder av et fragment som stammer fra ribosomalt RNA (28S rRNA). Vår teori er at dette fragmentet mulig kan regulere proteinsyntese. Videre har vi funnet at miRNA sammensetniga i vesikler til en store grad gjenspeiler miRNA sammensetnigna inne i cellene, men det er unntak. Blant disse unntakene er miR-21 som er et brystkreftassosiert miRNA. Det virker som om kreftcellene aktivt holder igjen dette miRNAet. Dermed kan det være vanskelig å påvise dette i blod. Vi har også sett at ved å se på sammensetninga av miRNA i vesikler fra ulike brystkreftcellelinjer så skiller brystkreft seg fra andre krefttyper. Det åpner opp for at miRNA signatur kan brukes for å påvise brystkreft i framtida. Arbeidet er skrevet sammen i artikkelen «Distinct small RNA signatures in extracellular vesicles derived from breast cancer cell lines» som submittes i januar. Tonje Fiskaa er både førsteforfatter og corresponding på denne paperen. ii) Ved hjelp av nestegenerasjonssekvensering har vi profilert lange ikke-kodende RNA (lncRNA) i to ulike brystcelle epithelial-mesenchymal transisjon (EMT) modeller. EMT er en prosess der epiteliale celler endrer seg og får egenskaper til mesenchymale celler. Dette er viktig i embryonal utvikling, men også assosiert med metastase og resistens mot terapi i kreft. Vi har funnet mange lncRNA som endrer uttrykk i EMT. Vi studerer spesielt NEAT1 som vi finner oppregulert i 1/3 av brystkreftprøver. Vi skriver sammen et omfattende manuskript på NEAT1 som vil submittes i 2016. Videre har vi plukket ut 3 nye lncRNA som endrer uttrykk i EMT som ingen tidligere har studert. Vi vil bruke tid i 2016 på å studere uttrykk og funksjon til disse med å bruke metoder som er godt etablert på labben hos oss. Tonje Fiskaa er medforfatter på to andre artikler på miRNA som er publisert/akseptert i 2015: Performance Comparison and Data Analysis Strategies for MicroRNA Profiling in Cancer Research Erik Knutsen , Maria Perander, Tonje Fiskaa, Steinar D. Johansen. Next Generation Sequencing in Cancer Research, Volume 2: From Basepairs to Bedsides 01/2015; DOI: 10.1007/978-3-319-15811-2_15 Next Generation Sequencing of MicroRNAs from Isogenic Neuroblastoma Cell Lines Isolated Before and After Treatment, Sarah Andrea Roth, Erik Knutsen, Tonje Fiskaa, Peter Utnes, Swapnil Bhavsar, Cecilie Løkke, Pieter Mestdagh, Steinar D. Johansen,, Trond Flægstad, & Christer Einvik,*. Cancer Letters, Volume 372, Issue 1, 1 March 2016, Pages 128–136

The impact of regulatory RNA as diagnostic factors and therapeutic targets in breast cancerWe have used our in-house sequencing facilities to work out altered RNA networks in breast cancer and to gain new insights into regulatory miRNAs and lncRNAs that upon aberrant expression contribute to the development of invasive breast cancer. Selected RNAs have been analyzed to determine their molecular mechanism of action.Manuscript 1. We used a strategy of smallRNA profiling by Applied Biosystem’s next-generation sequencing system (SOLiD) to analyze the different genome-wide smallRNA expression profiles in breast cancer cell lines and exosomes originating from breast cancer cell lines. Our hypothesis is that some key miRNAs may be detectable in both cell lines and exosomes, and such miRNAs could be useful for early breast cancer detection. We sequenced smallRNA from 9 breast cancer cell lines belonging to three different subtypes, and the exosomal smallRNA from the same cell lines. This was done to investigate the potential differences in the smallRNA expression patterns, both between the different subtypes of breast cancer cell lines and the exosomes originating from the cell lines. We aimed to identify smallRNAs with a consistent high expression among all the cell lines and/or exosomes since such RNAs could have a potential as biomarkers. We also did a comparison of the smallRNA expression pattern between the exosomes and the cell lines in order to investigate whether exosomal secretion of miRNA is a passive or selective process. Overall our results showed that smallRNAs from breast cancer cells are partially selective secreted exosomes. Although the intracellular and exosomal smallRNA expression pattern show a relatively high correlation, a significant number of smallRNAs are differentially expressed. It seems as some smallRNAs are actively retained in the breast cancer cell lines, while others are secreted into the exosomes. Of particular interest is a specific 28S ribosomal clavage product that is selectively processed and present in the exosomes. Our results demonstrate that exosomes released by breast cancer cell lines have distinct smallRNA signatures. Such signatures can potentially be utilized for diagnosis and as biomarkers for early breast cancer detection. Manuscript 2 The RNA and Molecular Pathology research group possesses large RNA-Seq datasets from established breast cancer cell lines, epithelial and mesenchymal MCF10A and HMLE cells, and breast cancer samples. By mining these data, we have identified several lncRNAs that are differentially expressed in cancer compared to normal cells and that change their expression patterns during epithelial-mesenchymal transition. One candidate, Neat1, has turned out as particularly interesting as this transcript is specifically expressed in the mesenchymal cell population of breast cell lines. More intriguingly, it is also highly expressed in breast tumour tissue. Very recently, our findings have been supported by published studies of Neat1 in breast and prostate cancer. The RAMP group has one manuscript in preparation on expression and functions of Neat1. We are also pursuing a story on Neat1 being upregulated by oxidative stress.