Doktorsvörn í líf- og læknavísindum - Evangeline Breeta Raja David Isac

Mánudaginn 24. ágúst ver Evangeline Breeta Raja David Isac doktorsritgerð sína í líf- og læknavísindum við Læknadeild Háskóla Íslands. Ritgerðin ber heitið: Svipgerðarbreytingar í sortuæxlum og hlutverk umritunarþáttarins MITF. The role of MITF in regulating phenotype switching in melanoma.

Andmælendur eru dr. Geert Berx, prófessor við Ghent University í Belgíu, og dr. Bylgja Hilmarsdóttir, lektor við Læknadeild HÍ.

Umsjónarkennari og leiðbeinandi var Eiríkur Steingrímsson, prófessor. Auk hans sátu í doktorsnefnd Erna Magnúsdóttir, prófessor, Hans Tómas Björnsson, prófessor, Margrét Helga Ögmundsdóttir, prófessor og Robert A. Cornell, prófessor.

Sædís Sævarsdóttir, prófessor og deildarforseti Læknadeildar, stjórnar athöfninni sem fer fram í Hátíðasal Háskóla Íslands og hefst kl. 9.00.

Ágrip

Svipgerðarbreyting (e. phenotype switching) í sortuæxlum er hugtak sem lýsir hæfni æxlisfrumna til að breyta svipgerð sinni frá því að vera fyrst og fremst í vexti yfir í að taka upp eiginleika sem stuðla að frumufari og innrás í aðra vefi. Í sortuæxlisfrumum er þessari svipgerðarbreytingu að miklu leyti stjórnað af umritunarþættinum MITF, en virkni hans ræður því hvaða eiginleikar eru ríkjandi í frumunni á hverjum tíma.

Markmið þessarar rannsóknar var að greina hvernig MITF stýrir tjáningu gena sem taka þátt í svipgerðarbreytingunni. Sérstök áhersla var lögð á að rannsaka hvernig MITF hefur áhrif á tjáningu gena sem tengjast EMT-ferlinu (epithelial-to-mesenchymal transition), sem lýsir umbreytingu frumna og gegnir mikilvægu hlutverki bæði í fósturþroska og krabbameinum. Sýnt hefur verið að svipgerðarbreyting í sortuæxlum hefur áhrif á tjáningu EMT-tengdra gena og því er mikilvægt að skilja hvernig MITF stjórnar þessari tjáningu. Niðurstöðurnar sýndu að MITF stjórnar tjáningu EMT-gensins CDH1 með því að bindast efliröð í innröð gensins. Þessi stjórnun er óháð umritunarþáttunum ZEB1, SNAI1 og TWIST1, sem allir gegna mikilvægu hlutverki í EMT-ferlinu. Hins vegar hafði MITF ekki bein áhrif á tjáningu genanna CDH2 og SERPINA3, sem bæði tengjast frumufari og innrás í aðra vefi og taka þátt í EMT ferlinu. Líklegt er að MITF hafi áhrif á tjáningu þessara gena með óbeinum hætti.

Til að bera kennsl á gen sem hafa áhrif á starfsemi MITF í svipgerðarbreytingunni var framkvæmd CRISPR-skimun með GeCKO-genasafninu. Skimunin leiddi í ljós hóp hindra sem bæla tjáningu frá CDH1-efliröðinni, hvort sem MITF er til staðar eða ekki. Frekari greiningar eru þó nauðsynlegar til að ákvarða hvaða gen eiga þar hlut að máli. Niðurstöðurnar staðfesta að MITF er lykilstjórnandi svipgerðarbreytingar í sortuæxlum. MITF stuðlar að þessari stjórnun með því að virkja beint tjáningu gena sem tengjast útlagi fruma, en bæla jafnframt tjáningu gena sem stuðla að frumufari og innrás í aðra vefi, oft með óbeinum hætti. Aukinn skilningur á þessum ferlum getur stuðlað að þróun nýrra lyfjamarka og þar með bættri meðferð við sortuæxlum.

Abstract

Melanoma phenotype switching is a form of cellular plasticity where cells transition between a proliferative, differentiated state and an invasive, mesenchymal-like state. This  process is regulated by the Microphthalmia-associated transcription factor (MITF), which acts as a transcriptional rheostat to maintain differentiation and invasion.

This study investigates the molecular mechanisms by which MITF regulates the expression of key epithelial, mesenchymal, and melanocytic genes. The results establish that MITF acts as a direct transcriptional activator of the epithelial marker CDH1 through a specific intronic enhancer. Importantly, MITF activates CDH1 through this intronic element independently of canonical EMT repressors such as ZEB1, SNAI1, and TWIST1. In contrast, while MITF loss leads to gain of the mesenchymal marker CDH2 and invasive phenotype marker SERPINA3, this study suggests that this regulation is mediated through indirect mechanisms. Further mapping of the MITF regulatory network revealed that MITF also binds to intronic enhancers to directly activate the melanocyte marker MLANA and the differentiation promoting factor ZEB2, while its repression of pro-invasive EMT transcription factors remains largely indirect.

To identify novel regulators of this network, a genome-wide CRISPR knockout (GeCKO) screen was performed using newly developed reporter cell lines. The screen identified a pool of upstream repressors wthat actively silence the CDH1 enhancer in both MITF-high and MITF-low conditions. Collectively, these findings establish MITF as a central rheostat that maintains the differentiated state through direct intronic activation of epithelial markers while indirectly suppressing the invasive program, providing a foundation for identifying new therapeutic targets to prevent metastatic progression.

Um doktorsefnið

Evangeline Breeta Raja David Isac er fædd árið 1996 í Coimbatore á Indlandi. Hún lauk Bachelor in Technology-prófi frá Karunya Institute of Technology and Sciences á Indlandi árið 2018 og mastersprófi í líf- og læknisfræði frá Háskólanum í Sheffield í Bretlandi árið 2020. Hún hóf doktorsnám við Læknadeild Háskóla Íslands árið 2021.

Foreldrar Evangeline eru þau Raja David Isac, málmiðnaðarmaður á eftirlaunum, og Jeyakumari Isac, húsmóðir. Eiginmaður Evangeline er Merlin John Paul læknir.