Dissezione funzionale del signaling di STAT3 nel Linfoma Anaplastico a Grandi Cellule (ALCL)

Ectopic expression of Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) gene plays a key role in the development and progression of Anaplastic Large Cell Lymphoma (ALCL). The oncogenic role of NPM-ALK fusion proteine and other chimeras described in ALCL, is a consequence of increased proliferation and survival caused by the constitutive activation of the catalitic domain of ALK. Among the diverse signaling pathways activated by the abberrante expression of ALK, the transcription factor STAT3 (Signal Transduction Activator of Transcription 3) plays a crucial role. STAT3 is in fact required for ALK-mediated transformation, proliferation, survival and maintenance of tumor phenotype. Recently, an experiment of Gene Expression Profiling (GEP) conducted in our laboratory has shown that about 2/3 of differentially expressed genes by NPM-ALK overlaps with genes regulated by STAT3, suggesting that STAT3 is the key effector of ALK-mediated transcriptional regulation. The main objective of this study is the dissection of signaling pathways regulated by STAT3 in order to identify transcriptional targets responsible for the maintainance of tumor phenotype and survival of ALCL cells. For this purpose, we have combined GEP experiments with functional validation approaches using RNA interference (RNAi). Initially, we have defined the modulation kinetics of ALCL cells transcriptome after STAT3 inducible silencing. Statistical analysis identified 1730 differentially expressed genes. Among these, we focused on early regulated genes enriched for conserved STAT3 binding sites, assuming that their direct regulation by STAT3 may promote proliferation and/or survival of ALCL cells. Through literature researches and bioinformatic predictions we have further restricted the number of candidate genes up to thirteen. These genes were then subject of a functional screening throughout RNAi approach. Subsequent validation experiments have demonstrated that the transcriptional factor IRF4 (Interferon Regulatory Factor 4) partially mediated the oncogenic properties of STAT3, thus promoting the survival of ALCL cells. In progress biochemical studies and gene expression analysis, will allow us to better understand the IRF4 molecular mechanisms of action in Anaplastic Large cell Lymphomas.

L'espressione ectopica del gene Anaplastic Lymphoma Kinase (ALK) ha un ruolo chiave nello sviluppo e nella progressione del Linfoma Anaplastico a Grandi Cellule (ALCL). L'oncogenicità della proteina di fusione NPM-ALK, e di altre chimere descritte negli ALCL, è una conseguenza dell'aumentata proliferazione e sopravvivenza causata dalla costitutiva attivazione del dominio catalitico di ALK. E' stato dimostrato che tra le numerose vie di segnalazione attivate dall'espressione abberrante di ALK, il fattore di trascrizione STAT3 (Signal Transduction Activator of Transcription 3) svolge un ruolo determinante. STAT3 è infatti richiesto sia per iniziare la trasformazione ALK-dipendente, sia per stimolare la proliferazione, la sopravvivenza e il mantenimento del fenotipo tumorale. Recentemente, un esperimento di Gene Expression Profiling (GEP) condotto nel nostro laboratorio ha dimostrato che circa 2/3 dei geni differenzialmente espressi da NPM-ALK si sovrappone ai geni regolati da STAT3, indicando che STAT3 è l'effettore chiave della regolazione trascrizionale mediata da ALK. Il principale obiettivo del presente studio è la dissezione delle vie di segnalazione regolate da STAT3 allo scopo di identificare bersagli treascrizionali responsabili del mantenimento del fenotipo tumorale e della sopravvivenza delle celule di ALCL. A tale scopo abbiamo combinato esperimenti di GEP con approcci di validazione funzionale mediante interferenza a RNA (RNAi). Inizialmente, abbiamo definito la cinetica di modulazione del trascrittoma delle cellule di ALCL in seguito a silenziamento inducibile di STAT3. Le analisi statistiche hanno identificato 1730 geni differenzialmente espressi. Tra questi, ci siamo focalizzati su un gruppo di geni regolato precocemente ed arricchito in siti di legame per STAT3. Attraverso ricerche bibliografiche e predizioni bioinformatiche abbiamo ulteriormente ristretto il numero di geni candidati a promuovere la proliferazione e/o la sopravvivenza delle cellule di ALCL mediante regolazione diretta da parte di STAT3. I tredici geni selezionati sono stati oggetto di uno screening funzionale realizzato tramite l'approccio dell'RNAi. Successivi esperimenti di validazione hanno portato a dimostrare che il fattore di trascrizione IRF4 (Interferon Regulatory Factor 4) media parzialmente le funzioni oncogeniche di STAT3 promuovendo la sopravvivenza delle cellule di ALCL. Studi biochimici e analisi di espressione genica in corso di svolgimento permetteranno di comprendere i meccanismi molecolari attraverso i quali si esplica l'azione di IRF4 nelle cellule di ALCL.