Διερεύνηση των μηχανισμών που εμπλέκονται στην παθογένεια των Τ δερματικών λεμφωμάτων και των υποψήφιων φαρμάκων, με τη χρήση μοριακών τεχνικών και βιοπληροφορικής ανάλυσης με σκοπό τη βελτίωση της πρόγνωσης, της διάγνωσης και της θεραπείας

Abstract

Cutaneous T-cell lymphomas (CTCL) represent a heterogeneous group of extranodal non-Hodgkin lymphomas, originating from malignant clonal mature T lymphocytes that infiltrate the skin. The pathogenesis of Mycosis fungoides (MF) and Sézary syndrome (SS) remains poorly understood, while their early diagnosis is challenging since their clinical presentation shares key similarities with inflammatory skin diseases. Identifying biomarkers for the early diagnosis of the disease has become a priority today. In addition, the resistance of CTCL to chemotherapy requires further investigation and necessitates the development of new targeted therapies. The discovery of new drugs is a time-consuming and costly process that does not always lead to the desired outcome. A large number of drug candidates entering clinical trials are deemed ineffective in phases I or II and thus never reach the market. As a result, in recent years, pharmaceutical companies have shifted away from investing in drug discovery and instead focused on drug repurposing. The identification through bioinformatics of the genetic signature of cutaneous T-cell lymphomas (disease signature) and its correlation with drug signatures offers a simple and cost-effective way to assign new indications to already existing drugs (drug repurposing). In the present doctoral dissertation, through the use of bioinformatics tools as well as molecular analysis, the aim was to investigate the mechanisms involved in the pathogenesis of cutaneous T-cell lymphomas, to identify new therapeutic strategies (by repurposing existing drugs), and to discover biomarkers for the improved and less invasive diagnosis of CTCL. Specifically, using bioinformatics analysis, we highlighted differentially expressed genes and miRNAs in CTCL, as well as pathways implicated in the disease’s pathogenesis. Subsequently, using computational tools, we selected a subset of miRNAs (miR-26a, miR-92a, miR-106b, miR-142, miR-146a, miR-155, miR-181a, miR-222, and miR-494) and measured their expression in biopsies, cells, and patient blood samples. All miRNAs were found to be overexpressed in CTCL patients compared to control groups. In all CTCL patients, elevated levels of miR-146a, miR-142, and miR-155 were detected compared to each control group and the healthy cohort, suggesting that these could serve as promising biomarkers. Furthermore, when we used inhibitors of miR-142, miR-146a, and miR-155 to downregulate their expression in CTCL cell lines, a reduction in malignant cell proliferation and induction of apoptosis was observed. This implies a potential therapeutic role of these miRNAs. Finally, through bioinformatics and specifically drug repurposing approaches, we identified three lists of pharmaceutical agents that could, after further study, be used as treatments for CTCL.

Τα Τ-Δερματικά λεμφώματα (CTCL) αντιπροσωπεύουν μια ετερογενή ομάδα εξωλεμφαδενικών non-Hodgkin λεμφωμάτων, προερχόμενα από κακοήθη κλωνικά ώριμα Τ λεμφοκύτταρα τα οποία διηθούν το δέρμα. Η παθογένεση των Mycosis fungoides (MF) και Sézary syndrome (SS) παραμένει ελάχιστα κατανοητή, ενώ η έγκαιρη διάγνωση τους είναι δύσκολη αφού η κλινική τους εικόνα έχει βασικές ομοιότητες με φλεγμονώδεις δερματικές παθήσεις. Η ανάγκη για εύρεση βιοδεικτών για την έγκαιρη διάγνωση της ασθένειας αποτελεί προτεραιότητα στις μέρες μας. Επιπλέον, η αντίσταση των CTCL στη χημειοθεραπεία απαιτούν περαιτέρω διερεύνηση και επιβάλλουν την εύρεση νέων στοχευμένων θεραπειών. Η ανακάλυψη νέων φαρμάκων είναι μια χρονοβόρα και αρκετά δαπανηρή διαδικασία η οποία δεν οδηγεί πάντα στο επιθυμητό αποτέλεσμα. Πολύ μεγάλος αριθμός υποψήφιων φαρμάκων που περνάνε στις κλινικές δοκιμές κρίνονται αναποτελεσματικά στις φάσεις Ι ή ΙΙ με αποτέλεσμα να μη κυκλοφορήσουν. Απόρροια αυτού: οι φαρμακοβιομηχανίες τα τελευταία χρόνια δεν επενδύουν πια στην ανακάλυψη νέων φαρμάκων (drug discovery) αλλά έχουν στραφεί στον επαναπροσδιορισμό (drug repurposing). Η ανάδειξη μέσω βιοπληροφορικής του γενετικού αποτυπώματος των Τ-Δερματικών λεμφωμάτων (disease signature) η συσχέτιση του με αυτή των φαρμάκων (drug signature) αποτελεί έναν εύκολο, οικονομικό τρόπο να προσθέσουμε νέες ενδείξεις σε ήδη υπάρχοντα φάρμακα (drug repurposing). Στη παρούσα διδακτορική διατριβή με τη βοήθεια εργαλείων βιοπληροφορικής αλλά και μοριακής ανάλυσης, στόχος ήταν η διερεύνηση των μηχανισμών που εμπλέκονται στη παθογένεια των Τ-Δερματικών λεμφωμάτων, η ανακάλυψη νέων θεραπειών (με χρήση παλιών φαρμάκων) αλλά και βιοδεικτών για τη καλύτερη διάγνωση των CTCL με λιγότερο επεμβατικές μεθόδους. Συγκεκριμένα χρησιμοποιώντας βιοπληροφορική ανάλυση αναδείξαμε διαφορικώς εκφρασμένα γονίδια και miRNAs στο CTCL καθώς και μονοπάτια που εμπλέκονται στην παθογένεια της νόσου. Στη συνέχεια, με χρήση εργαλείων πληροφορικής, επιλέξαμε ένα υποσύνολο miRNAs (miR-26a, miR-92a, miR-106b, miR-142, miR-146a, miR-155, miR-181a, miR-222 και miR-494) και μετρήσαμε την έκφραση τους σε βιοψίες, κύτταρα και αίμα ασθενών. Όλα τα miRNAs βρέθηκαν υπερεκφρασμένα στους ασθενείς με CTCL σε σχέση με τις ομάδες ελέγχου. Σε όλους τους ασθενείς με CTCL εντοπίσαμε αυξημένα επίπεδα miR-146a, miR-142 και mir-155 σε σχέση με κάθε έναν ασθενή από τις ομάδες ελέγχου αλλά και με τη φυσιολογική κοόρτη, γεγονός που υποδηλώνει ότι θα μπορούσαν να παρουσιάζουν πολλά υποσχόμενους βιοδείκτες. Επιπλέον, όταν χρησιμοποιώντας αναστολείς των miR-142, miR-146a και miR-155 υποεκφράσαμε αυτά τα miRs στις κυτταρικές σειρές CTCL, υπήρξε μείωση στον πολλαπλασιασμό των κακοήθων κυττάρων και επαγωγή της απόπτωσης. Αυτό συνεπάγεται έναν θεραπευτικό ρόλο αυτών των miRs. Τέλος, μέσω βιοπληροφορικής και συγκεκριμένα του drug repurposing (επαναστόχευση φαρμάκων) καταλήξαμε σε λίστες φαρμακευτικών ουσιών που θα μπορούσαν μετά από μελέτη να χρησιμοποιηθούν σαν θεραπεία για το CTCL.