Caracterización de la vía de señalización gatillada por TLR4 en carcinomas tiroideos : implicancias en el diagnóstico y pronóstico de la patología tiroidea

• Autores: Geysels, Romina Celeste
• Año de publicación: 2024
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis doctoral
• Colaborador/a o director/a de tesis: Nicola, Juan Pablo; Montesinos, María Del Mar; Prucca, César Germán; Maccioni, Mariana; Roqué Moreno, María
• Materia: Carcinogenos; Receptores Toll-like; Tenascina; Cáncer papilar de tiroides; Bioquímica
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Tesis (Doctora en Ciencias Químicas) - - Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas, 2024.
Fil: Geysels, Romina Celeste. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.
El cáncer de tiroides se caracteriza por poseer una señalización de MAPK/PI3K-AKT desregulada, como consecuencia principalmente de mutaciones en oncogenes o genes supresores tumorales que participan en estas vías moleculares. En este contexto, se ha demostrado una sobreexpresión del receptor tipo Toll 4 (TLR4), cuya estimulación a través de la interacción con ligandos específicos, favorecería la progresión del proceso tumoral mediante la activación de vías de señalización claves en la carcinogénesis tiroidea, en particular, la señalización mediada por el factor de transcripción NF-κB. En el presente trabajo, se editó el gen codificante para TLR4 a través de la metodología de CRISPR/Cas9 en células derivadas de carcinoma papilar tiroideo (TPC-1) y se llevaron a cabo ensayos funcionales y transcriptómicos. La depleción de la expresión proteica de TLR4 (TLR4 KO) genera una disminución en la activación autocrina de NF-κB y en la expresión de marcadores proinflamatorios. El análisis transcriptómico reveló un grupo importante de genes regulados por la señalización mediada por TLR4, mostrando un fenotipo celular carente de activación de múltiples vías de señalización, enriquecidas dentro de los genes sub-expresados en las células TLR4 KO, lo cual destaca la relevancia biológica de este receptor en la patología tiroidea. En la era de la medicina de precisión, el diagnóstico molecular de nódulos tiroideos se ha vuelto esencial dada la creciente prevalencia de estos y la necesidad de una evaluación precisa para guiar la toma de decisión clínica. Los genes regulados por TLR4 se aprovecharon para crear una firma molecular y evaluar su utilidad en el diagnóstico diferencial de nódulos tiroideos. Utilizando bases de datos transcriptómicas de tejidos tiroideos normales, nódulos benignos y cáncer de tiroides se demostró que la firma compuesta por los genes regulados por TLR4 tienen una capacidad diagnóstica teórica aceptable; cuya performance clínica real se propone para ser validada a futuro con muestras de pacientes. En un contexto de transformación tiroidea mediada por la activación oncogénica de BRAF, las células tumorales liberan al medio extracelular factores solubles capaces de activar la vía TLR4/NF-κB en células tiroideas no transformadas. Utilizando bases de datos transcriptómicos y diferentes líneas celulares de cáncer de tiroides, investigamos la identidad de ligandos endógenos de TLR4 secretados por la célula tumoral, entre las cuales se destacaron dos glicoproteínas constituyentes de la matriz extracelular: Tenascina-C (TNC) y Fibronectina (FN1). Se demostró con el análisis de datos clínicos que la sobre expresión de TNC y FN1 se asocia a características tumorales desfavorables, particularmente en el fenotipo molecular BRAF-like. Dada la relevancia potencial de estas proteínas en la progresión del cáncer de tiroides mediada por la activación de la vía TLR4/NF-κB, se generaron células deficientes en TNC (TNC KO) y FN1 (FN1 KO), de igual manera que para TLR4. La depleción de TNC y FN1 condujo a una menor activación de la vía TLR4/NF-κB, mientras que el tratamiento con FN1 o TNC recombinante demostró que la ausencia de expresión de TLR4 limita la activación de la vía de NF-κB. El análisis transcriptómico en células FN1 KO, a su vez, mostró un fenotipo celular caracterizado por procesos relacionados a la matriz extracelular, vías moleculares oncogénicas y procesos inflamatorios enriquecidos dentro de los genes sub-expresados, esto último destaca la relevancia biológica de la activación de TLR4 por FN1 en la progresión de la patología tiroidea. En conclusión, en esta tesis doctoral se profundizó en el conocimiento de la señalización de TLR4/NF-κB en el cáncer de tiroides y se evaluó la utilidad de los genes regulados por TLR4 como firma diagnóstica de nódulos tiroideos. Además, se avanzó en el estudio de la activación de la señalización promovida por TLR4 a través de los ligandos endógenos sobre expresados en el contexto tumoral, proponiéndolos como marcadores de progresión del cáncer de tiroides.
Thyroid cancer is characterized by deregulated MAPK/PI3K-AKT signaling, mainly because of mutations in oncogenes or tumor suppressor genes involved in these molecular pathways. In this context, an overexpression of Toll-like receptor 4 (TLR4) has been demonstrated, whose stimulation through interaction with specific ligands would favor the progression of the tumor process through the activation of key signaling pathways in thyroid carcinogenesis signaling mediated by the transcription factor NF-κB. In the present work, the gene coding for TLR4 was edited through CRISPR/Cas9 methodology in papillary thyroid carcinoma-derived cells (TPC-1) and functional and transcriptomic assays were performed. Depletion of TLR4 protein expression (TLR4 KO) generates a decrease in autocrine NF-κB activation and proinflammatory marker expression. Transcriptomic analysis revealed an important group of genes regulated by TLR4-mediated signaling, showing a cellular phenotype lacking activation of multiple signaling pathways, enriched within genes under-expressed in TLR4 KO cells, highlighting the biological relevance of this receptor in thyroid pathology. In the era of precision medicine, molecular diagnosis of thyroid nodules has become essential given the increasing prevalence of thyroid nodules and the need for accurate assessment to guide clinical decision making. TLR4-regulated genes were exploited to create a molecular signature and evaluate their utility in the differential diagnosis of thyroid nodules. Using transcriptomic databases of normal thyroid tissues, benign nodules and thyroid cancer, the signature composed of TLR4-regulated genes was shown to have an acceptable theoretical diagnostic capability; its actual clinical performance is proposed to be validated in the future with patient samples. In a context of thyroid transformation mediated by oncogenic BRAF activation, tumor cells release into the extracellular milieu soluble factors capable of activating the TLR4/NF-κB pathway in non-transformed thyroid cells. Using transcriptomic databases and different thyroid cancer cell lines, we investigated the identity of endogenous TLR4 ligands secreted by the tumor cell, among which two glycoproteins constitutive of the extracellular matrix Tenascin-C (TNC) and Fibronectin (FN1) were highlighted. It was demonstrated by analysis of clinical data that overexpression of TNC and FN1 is associated with unfavorable tumor characteristics, particularly in the BRAF-like molecular phenotype. Given the potential relevance of these proteins in thyroid cancer progression mediated by TLR4/NF-κB pathway activation, cells deficient in TNC (TNC KO) and FN1 (FN1 KO) were generated in the same manner as for TLR4. TNC and FN1 depletion led to reduced activation of the TLR4/NF-κB pathway, whereas treatment with recombinant FN1 or TNC demonstrated that the absence of TLR4 expression limits NF-κB pathway activation. Transcriptomic analysis in FN1 KO cells, in turn, showed a cellular phenotype characterized by extracellular matrix-related processes, oncogenic molecular pathways and inflammatory processes enriched within the under-expressed genes, the latter highlighting the biological relevance of TLR4 activation by FN1 in the progression of thyroid pathology. In conclusion, this PhD thesis deepened our understanding of TLR4/NF-κB signaling in thyroid cancer and assessed the utility of TLR4-regulated genes as a diagnostic signature of thyroid nodules. In addition, the study of TLR4-promoted signaling activation through endogenous ligands overexpressed in the tumor context was advanced, proposing them as markers of thyroid cancer progression.
2026-05-31
Fil: Geysels, Romina Celeste. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas; Argentina.