Qiong Wang doktor í líf- og læknavísindum

Þriðjudaginn 24. maí varði Qiong Wang doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum við Læknadeild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Auðkenning efnaskiptabreytinga samfara EMT í brjóstaþekjuvef. Defining the metabolic phenotype of epithelial-mesenchymal transition in breast epith

Andmælendur voru dr. Sarah-Maria Fendt, prófessor við VIB Center for Cancer Biology, KU Leuven í Belgíu og dr. Paolo Ceppi, dósent við Syddansk Universitet í Danmörku.

Umsjónarkennari og leiðbeinandi var dr. Óttar Rolfsson, prófessor. Auk hans sátu í doktorsnefnd Margrét Þorsteinsdóttir, prófessor, Skarphéðinn Halldórsson, prófessor og Sævar Ingþórsson, dósent.

Þórarinn Guðjónsson, prófessor og deildarforseti Læknadeildar, stjórnaði athöfninni sem fór fram í Hátíðasal Háskóla Íslands.

Ágrip

Brjóstakrabbamein er ein helsta orsök krabbameinsdauða meðal kvenna á Íslandi og um heim allan. Ein forsenda meinvarpsmyndunar er talin vera sú að æxlisfrumur virki þroskunarferli sem kallast bandvefsumbreyting (EMT). Bandvefsumbreyting (EMT) er frumuþroskunarferli þar sem þekjufrumur umbreytast í bandvefsfrumur með minni viðloðun og aukna skriðgetu. Talið er að æxlisfrumur geti virkjað EMT, sem auki þá dreifingu æxlisfrumna milli vefja. EMT einkennist þó af fjölda frumusvipgerða (EMP) sem hafa mismunandi getu til meinvarpsmyndunar. Efnaskiptabreytingar sem eiga sér stað samfara EMT og EMP eru illskilgreindar. Þetta grunnrannsóknarverkefni miðaði að því að einkenna efnaskiptasvipgerðir EMT og EMP í þeim tilgangi að auka skilning á framgangi brjóstakrabbameins, stuðla að framtíðarlyfjaþróun og greina hugsanleg lífmörk fyrir illkynja æxli í brjóstum.

Proteingreining á EMT og EMP frumulíkönum leiddu í ljós breytingar í efnaskiptaferlum sykrunga. Ensímin UDP-glucose dehydrogenase (UGDH) og glutamine-fructose-6-phosphate transaminase 2 (GFPT2) sýndu mikinn breytileika í tjáningu samfara EMT annars vegar og EMP hins vegar. UGDH breytir UDP-glúkósa í UDP-glúkúrónsýru og tekur þátt í myndun hýalúrónans í utanfrumuefni. GFPT2 er hraðatakmarkandi ensímið í nýmyndun sykrunga og hvatar myndun UDP-N-asetýlglúkósamíns (UDP-GlcNAc) og O-GlycNAcylation proteina. Fylgni var á milli tjáningar UGDH og lífslíkum sjúklinga. Bæling á tjáningu UGDH hafði áhrif á frumufjölgun, frumuinnrás, og tjáningu EMT merksins SNAI1 og myndun glycerophosphocholines og n-acetylaspartats. Tjáning GFPT2 hafði einnig áhrif á frumufjölgun, frumuinnrás og stjórnun á EMT merkinu vimentin. Tjáning á GFPT2 sýndi fylgni við illkynja æxli í brjóstum með claudin-lág einkenni sérstaklega. GFPT2 tjáning eykst við oxunarálag og bæling á GFPT2 hafði áhrif á innanfrumumagn cystathionines og á hvatberaensímið SQOR. Tjáningu á GFPT2 var stýrt af EGF og insúlíni boðskiptaferli, hugsanlega í gegnum GSK-3β. Að lokum voru boðskiptaferli skoðuð sérstaklega með skimun á fosfóryleringu próteina. Breytileiki í fosfóryleringu próteina samfara EMT og EMP var mestur vegna mismunandi virkni PDHKs og PAK1 prótein kínasa. Á heildina litið hefur verkefnið sýnt fram á að UGDH og GFPT2 eru veigamikil í efnaskiptum sykra samfara EMT og í EMP, í framgangi brjóstakrabbameins og að þessar breytingar eru mismunandi eftir undirflokkum brjóstakrabbameins.

English abstract

Breast cancer is the leading cause of cancer deaths among women in Iceland and worldwide. Epithelial-mesenchymal transition (EMT) is a cellular developmental process where epithelial cells assume mesenchymal-like phenotypes through degradation of the extracellular matrix, loss of adhesions, and increased mobility. It is believed that dissemination of cancer cells occurs partly following EMT. EMT contains a spectrum of epithelial-mesenchymal intermediate cell states that impart different degrees of malignancy. The ability of cells to assume these states is termed epithelial-mesenchymal plasticity (EMP). This project aimed at characterizing the metabolic phenotypes of EMT and EMP to obtain knowledge of breast cancer progression and to identify biomarkers and potential therapeutic targets for breast cancer treatment.

Proteomics analysis of cell models of EMT and EMP revealed changes to enzymes involved in glycan metabolism. UDP-glucose dehydrogenase (UGDH) and glutamine-fructose-6-phosphate transaminase 2 (GFPT2) were identified as the topmost altered glycan metabolic enzymes in EMT and EMP, respectively. UGDH converts UDP-glucose into UDP-glucuronic acid and is involved in the formation of hyaluronan in the extracellular matrix. GFPT2 influences the downstream formation of UDP-N-acetylglucosamine (UDP-GlcNAc) and protein O-GlycNAcylation. UGDH was associated with patient survival, affected cell proliferation, cell invasion, and the expression of the EMT marker SNAI1. siRNA-mediated knockdown of UGDH influenced glycerophosphocholine (GPC) and increased N-acetylaspartate (NAA) levels. GFPT2 similiarly influenced cell proliferation, migration, invasion, and expression of the EMT marker vimentin and was associated with claudin-low breast cancer. GFPT2 was shown to be a marker of oxidative stress, and knockdown of GFPT2 affected cystathionine levels and the mitochondrial enzyme sulfide quinone oxidoreductase (SQOR). Phosphoproteomics analysis indicated distinct phosphorylation profiles of epithelial versus mesenchymal cells. Specifically, pyruvate dehydrogenase kinases (PDHKs), serine/threonine-protein kinase (PAK1), and protein kinase A catalytic subunit α (PKACA) were differentially regulated across the mesenchymal cell lines tested.

In conclusion, these results suggest that UGDH and GFPT2 are central to changes that occur within glycan metabolism following EMT and EMP, respectively. Both enzymes were associated with cancer progression and GFPT2, specifically, may serve as a biomarker for cellular oxidative stress and claudin-low breast cancer. The work furthermore implicates UGDH in GPC and NAA metabolism.

Um doktorsefnið

Qiong Wang fæddist í Hebei-héraði í Kína 9. maí 1988. Árið 2011 lauk hún BS-prófi í líftækni frá JiLin Agricultural University í Kína og vann eftir það í þrjú ár hjá lyfjafyrirtækjum í Peking sem rannsakandi við forklínískar og klínískar rannsóknir. Árið 2014 innritaðist hún í meistaranám í lífvísindum við Linköpings Universitet í Svíþjóð en eyddi öðru árinu í meistaranámi í FH TECHNIKUM WIEN, Vín í lífverkfræði og útskrifaðist með tvöfalda meistaragráðu árið 2016. Qiong hóf síðan doktorsnám í lífvísindum við Háskóla Íslands árið 2017 undir leiðsögn Óttars Rolfssonar. Þessa stundina er Qiong skráð í þjálfunaráætlun hjá prófessor Alexandre Gaspar Maia í Mayo Clinic, Bandaríkjunum.

Þess má geta að dr. Qiong Wang varð þúsundasti doktorinn sem útskrifast frá Háskóla Íslands, sjá frétt.