Doktorsvörn í líf- og læknavísindum - Eiríkur Briem

Þriðjudaginn 3. júlí ver Eiríkur Briem doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum við Læknadeild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Hlutverk microRNA í formgerð brjóstkirtils og bandvefsumbreytingu þekjuvefjar. Functional role of microRNAs in breast morphogenesis and epithelial to mesenchymal transition.

Andmælendur eru dr. James B. Lorens, prófessor við háskólann í Bergen, og dr. Zophonías Oddur Jónsson, prófessor í sameindaerfðafræði við Líf- og umhverfisvísindadeild Háskóla Íslands.

Umsjónarkennari og leiðbeinandi var Þórarinn Guðjónsson, prófessor við Læknadeild Háskóla Íslands og meðleiðbeinandi var Magnús Karl Magnússon, prófessor við sömu deild. Auk þeirra sátu í doktorsnefnd Erna Magnúsdóttir, dósent við Læknadeild Háskóla Íslands, Hans Tómas Björnsson, yfirlæknir á Landspítala og Þórunn Rafnar, yfirmaður krabbameinsrannsókna hjá Íslenskri erfðagreiningu.

Engilbert Sigurðsson, prófessor, deildarforseti Læknadeildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Öskju, stofu 132, og hefst kl. 13:00.

Ágrip af rannsókn

Brjóstakrabbamein á upptök í þekjufrumum í endum greinóttra kirtilganga. Í æxlisvexti nýta krabbameinsfrumur sér ferli sem kallast bandvefsumbreyting þekjuvefjar (e. epithelial to mesenchymal transition, EMT) til að skríða í gegnum bandvef í átt að sogæðum og eða háræðum sem þær nýta sér til meinvarpamyndunar til annarra líffæra. Aukinn skilningur á ferlum sem stýra greinóttri formgerð og EMT er mikilvægur þar sem sú vitneskja getur varpað ljósi á fyrstu skref í myndun brjóstakrabbameina. Í verkefninu var notast við brjóstastofnfrumulínuna D492 sem myndar kirtilganga og kirtilber í þrívíðri frumurækt. Þegar D492 er ræktuð í þrívíðri samrækt með æðaþelsfrumum eykst geta hennar til greinóttrar formmyndunar og EMT. D492M frumulínan er komin frá D492 í gegnum EMT.  Í doktorsverkefninu var genatjáningarmynstur D492 og D492M í myndun greinóttrar formgerðar og EMT rannsakað. Sýnt var fram á mikinn mun í tjáningu smásærra RNA sameinda (miRNA) milli D492 og D492M. Genatjáning sem einkennir þekjuvef er ríkjandi í D492 en genatjáning bandvefs er ríkjandi í D492M. Við greiningu miRNA tjáningar kom í ljós að mest minnkun í D492M var á tjáningu miRNA sem tilheyra miRNA-200 fjölskyldunni ásamt miR-203a. Þessi miRNA gegna mikilvægu hlutverki í viðhaldi þekjuvefsformgerðar og minnkuð tjáning þeirra hefur verið tengd EMT. Þegar miR-200c-141 var yfirtjáð í D492M olli það umbreytingu frá bandvefsformgerð yfir í kirtilþekjuformgerð. Þegar umritunarþátturinn ΔNp63 var yfirtjáður í D492MmiR-200c-141 voru stofnfrumueiginleikar frumulínunnar endurheimtir. Við rannsóknir á hlutverki miR-203a í greinóttri formgerð og EMT kom í ljós að tjáning miR-203a í D492 eykst við myndun kirtilberja samhliða aukinni þroskun og sérhæfingu frumanna. Þegar miR-203a var yfirtjáð í D492M breyttist svipgerð að hluta til í átt til þekjuvefsformgerðar. Niðurstöður á samanburði genatjáningar milli D492M og D492MmiR-203a leiddu til uppgötvunar á peroxidasin (PXDN) sem markgens miR-203a. PXDN getur myndað krosstengi í kollagen IV (COL4A1) sem er mikilvægt fyrir stöðugleika grunnhimnunar. Einnig var sýnt fram á að hindrun á prótín týrósín fosfatasa, án-viðtaka gerðar 1 (PTP1B) truflaði millifrumutengi og olli frumudauða í D492 frumum. Samantekið, þá hefur verkefnið varpað ljósi á mikilvæga ferla sem koma að stýringu greinóttrar formgerðar og EMT í brjóstkirtli.

Abstract

Gene expression in branching morphogenesis and epithelial to mesenchymal transition (EMT) was investigated in the breast epithelial progenitor cell line D492. D492 generates luminal- and myoepithelial cells and in three-dimensional reconstituted basement membrane matrix (3D-rBM) it generates structures reminiscent of the terminal duct lobular units (TDLUs) of the breast. When co-cultured with endothelial cells, subset of D492 cells undergo EMT. We have established an endothelial-induced mesenchymal subline from D492 referred to as D492M. In this work, D492 and D492M was cultivated in 3D-rBM as a model to investigate gene expression of noncoding RNAs (mainly miRNAs) and protein coding genes during different stages of branching morphogenesis and in EMT. Of the most downregulated miRNAs in D492M were members of the miR-200 family and miR-203a. These miRNAs have been shown to be important for epithelial integrity and their downregulation linked to EMT. Overexpression of miR-200c-141 in D492M demonstrated reversion towards the epithelial phenotype. When the transcription factor ΔNp63 was overexpressed in D492MmiR-200c-141 branching morphogenesis was restored. Next the role of miRNA-203a was studied, its expression during branching and EMT, and the identification of potential novel targets of miR-203a. Interestingly, miR-203a showed a gradual increase in expression accompanied by increased complexity of the branching structures. MiR-203a was not detected in D492M and when it was overexpressed in D492M, cells partially changed phenotype towards the epithelial phenotype. Gene expression analysis of D492M and D492MmiR-203a revealed peroxidasin (PXDN), a collagen IV cross-linking agent, as a novel target of miR-203a. Treatment of the D492 and D492M with a specific PTP1B inhibitor was also shown to induced anoikis with D492M being more sensitive to PTP1B inhibition. Collectively, in this work isogenic breast epithelial cell lines were used to explore processes important in branching morphogenesis and EMT.

Um doktorsefnið            

Eiríkur Briem er fæddur í Reykjavík 11. apríl 1979. Eiríkur lauk stúdentsprófi frá Menntaskólanum í Reykjavík 1999, B.Sc.-prófi  í líffræði frá Háskóla Íslands 2002 og MS-prófi í líf- og matvælatækni frá Háskólanum í Lundi 2005. Eiríkur hefur fjölbreytta reynslu af rannsóknum og var rannsóknarstofustjóri hjá Johns Hopkins University þar sem hann vann að uppbyggingu rannsóknarstofu í raðgreiningar- og örflögutækni. Eiríkur vann áður hjá Roche NimbleGen og hjá Prokaria. Í dag starfar Eiríkur sem deildarstjóri Erfða- og sameindalæknisfræðideildar á Lanspítala.
Foreldrar Eiríks eru Guðrún R. Briem og Eiríkur Briem. Sambýliskona Eiríks er Hanna Kristín Pétursdóttir og eiga þau fjögur börn.