Cancer as a defective network for NF-κB

In a recent review we addressed the role of the transcription factor NF-κB, in shaping the cancer microenvironment. NF-κB, which interacts with chromatin modulators by cell-specific dynamics, controls cell interactions during inflammation, and its abnormal feedback regulation is implicated in cancer. Inflammation normally reprograms cells through changes in key topological elements of chromosomal DNA. As a result, inflammation overrides cell phenotype: initially, reprogramming cell function halts processes that impede the response of a damaged tissue to the cause of the harm, and eventually, late reprogramming of cells will replenish tissue structure and restore function. Each cell type provides a distinct resource for restoration of tissue integrity, tissue function, and for replenishment of the responsiveness of the immune system. Modulators of NF-κB transcriptional activity alter key aspects of gene expression and tissue integrity. NF-κB network alterations confer transcriptional plasticity to cancer

Dynamic aberrant NF-κB spurs tumorigenesis: A new model encompassing the microenvironment

Recently it was discovered that a transient activation of transcription factor NF-κB can give cells properties essential for invasiveness and cancer initiating potential. In contrast, most oncogenes to date were characterized on the basis of mutations or by their constitutive overexpression. Study of NF-κB actually leads to a far more dynamic perspective on cancer: tumors caused by diverse oncogenes apparently evolve into cancer after loss of feedback regulation for NF-κB. This event alters the cellular phenotype and the expression of hormonal mediators, modifying signals between diverse cell types in a tissue. The result is a disruption of stem cell hierarchy in the tissue, and pervasive changes in the microenvironment and immune response to the malignant cells

Solid-gas phase photo-catalytic behaviour of rutile and TiOn (1<n<2) sub-oxide phases for self-cleaning applications

The solid-gas phase photo-catalytic activities of rutile TiO2 and TiOn (1 < n < 2) sub-oxide phases have been evaluated. Varying concentrations of Ti3+ defects were introduced into the rutile polymorph of titanium dioxide through carbo-thermal reduction at temperatures ranging from 350 °C to 1300 °C. The resulting sub-oxides formed were characterized by X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy, scanning electron microscopy, impedance spectroscopy and UV-visible diffuse reflectance spectroscopy. The presence of Ti3+ in rutile exposed to high reduction temperatures was confirmed by X-ray diffraction. In addition, a Ti3+-Ti4+ system was demonstrated to enhance the photo-catalytic properties of rutile for the degradation of the air pollutants NO2 and CO2 under UV irradiation of wavelengths (λ) 376–387 nm and 381–392 nm. The optimum reduction temperature for photo-catalytic activity was within the range 350–400 °C and attributed to improved charge-separation. The materials that were subject to carbo-thermal reduction at temperatures of 350 °C and 400 °C exhibited electrical conductivities over one hundred times higher compared to the non-reduced rutile. The results highlight that sub-oxide phases form an important alternative approach to doping with other elements to improve the photo-catalytic performance of TiO2. Such materials are important for applications such as self-cleaning where particles can be incorporated into surface coatings

Investigation of the hematopoietic regulatory genes in childhood leukemogenesis

The most frequent targets of genetic alterations in human leukemias are transcription factor genes with essential functions in normal blood cell development. It has already been demonstrated that a subset of genes expressed in normal hematopoietic stem cells (HSCs) are highly reactivated in leukemic stem cells (LSCs), thus indicating that the leukemic transformation of progenitor cells is associated with the ectopic reactivation of genes that are responsible for normal cell renewal. In the present study we have investigated the expression levels of four such genes, namely HOXA9, MEIS1, AML1 and IRF4, which are potent regulators of normal hematopoiesis and thus possibly implicated in the development of childhood leukemia. High expression levels of all four genes, albeit in different percentages, were detected in a broad range of leukemic subtypes, both immunophenotypically and cytogenetically. Aberrant activation of HOXA9, MEIS1 and AML1 was observed in cytogenetic subgroups other than the ones known to be associated with the expression of these genes, thus suggesting an implication of the genes in a broader range of leukemic subtypes than previously thought. Moreover, statistically significant correlations were observed between abnormally high gene expression patterns and relapse, overall survival, and minimal residual disease. More specifically, aberrant expression patterns of HOXA9 and MEIS1 could be used as markers of relapse and dismal overall survival, respectively, while IRF4 overexpression could become an important predictor of good prognosis and response to therapy. Collectively, our results have shown that three of the four genes studied could be further investigated for their potential to be used as additional prognostic markers of the disease at diagnosis. The identification of abnormal gene expression patterns can provide important information on the role that certain genes play in the development of childhood acute leukemia, and help us gain a better understanding of the steps that lead to leukemia. This may in turn reveal new molecular targets for the development of novel, patient-tailored therapeutic approaches, based on the molecular profile at diagnosis. Only through the identification of such molecular targets can we hope for successful treatment in cases of unfavorable prognosis or resistant disease.Οι πιο συχνοί στόχοι των γενετικών αλλοιώσεων στις ανθρώπινες λευχαιμίες είναι τα γονίδια μεταγραφικών παραγόντων που έχουν βασικές λειτουργίες στην φυσιολογική ανάπτυξη των κυττάρων του αίματος. Φαίνεται ότι ένα υποσύνολο των γονιδίων που εκφράζονται στα φυσιολογικά αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα (HSCs) επανενεργοποιούνται στα αρχέγονα λευχαιμικά κύτταρα (LSCs), υποδεικνύοντας έτσι ότι ο λευχαιμικός μετασχηματισμός των προγονικών κυττάρων σχετίζεται με τη μη φυσιολογική επανενεργοποίηση των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την φυσιολογική κυτταρική αυτοανανέωση. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε τα επίπεδα έκφρασης τεσσάρων γονιδίων, και ειδικότερα των HOXA9, MEIS1, AML1 και IRF4, τα οποία είναι ισχυροί ρυθμιστές της φυσιολογικής αιμοποίησης και που ενδέχεται να εμπλέκονται στη «γένεση» της λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας. Υψηλά επίπεδα έκφρασης και των τεσσάρων γονιδίων, σε διαφορετικά ποσοστά, ανιχνεύθηκαν σε εύρος λευχαιμικών υποτύπων, που τυποποιήθηκαν ανοσο-φαινοτυπικά και κυτταρογενετικά. Η μη φυσιολογική ενεργοποίηση των HOXA9, MEIS1 και AML1 παρατηρήθηκε σε υποομάδες με διαφορετικές κυτταρογενετικές διαταραχές που δεν έχουν συσχετισθεί με την έκφραση των εν λόγω γονιδίων μέχρι σήμερα. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει τη συμμετοχή των γονιδίων αυτών σε ένα ευρύτερο φάσμα λευχαιμικών υποτύπων. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντικοί συσχετισμοί μεταξύ των υψηλών προτύπων γονιδιακής έκφρασης και της υποτροπής, της συνολικής επιβίωσης, και της υπολειπόμενης νόσου. Συγκεκριμένα, η υπερέκφραση του MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης παρακολούθησης του λευχαιμικού φορτίου και της ελάχιστης υπολειπόμενης νόσου (ΕΥΝ), η υπερέκφραση των HOXA9 και MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης κακής πρόγνωσης της νόσου, αφού συνδέεται με υψηλά ποσοστά υποτροπής και χαμηλότερη συνολική επιβίωση αντίστοιχα, ενώ η υπερέκφραση του IRF4 θα μπορούσε να αποτελέσει σημαντικό δείκτη καλής πρόγνωσης και απόκρισης στη θεραπεία. Τα αποτελέσματά μας κατέδειξαν πως τα τρία από τα τέσσερα γονίδια που μελετήθηκαν θα μπορούσαν να διερευνηθούν περαιτέρω για τη χρησιμότητά τους ως επιπρόσθετοι προγνωστικοί δείκτες της νόσου κατά τη διάγνωση. Η ταυτοποίηση των μη φυσιολογικών προτύπων έκφρασης μπορεί να επιφέρει σημαντικές πληροφορίες για τον ρόλο των γονιδίων αυτών στη δημιουργία της οξείας λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας, καθώς και την βαθύτερη κατανόηση των βημάτων που οδηγούν στη νόσο. Κατά συνέπεια, θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν νέοι μοριακοί στόχοι για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων που θα είναι προσαρμοσμένες στις ανάγκες του εκάστοτε ασθενούς, ανάλογα με το μοριακό προφίλ του ασθενή και της νόσου. Μέσα από την ταυτοποίηση τέτοιων μοριακών στόχων μπορούμε να ελπίζουμε σε επιτυχή θεραπεία στις δύσκολες θεραπευτικά περιπτώσεις ανθεκτικής νόσου ή λευχαιμιών με υψηλό κίνδυνο υποτροπών

Διερεύνηση των ρυθμιστικών γονιδίων της αιμοποίησης στη λευχαιμογένεση της παιδικής ηλικίας

Οι πιο συχνοί στόχοι των γενετικών αλλοιώσεων στις ανθρώπινες λευχαιμίες είναι τα γονίδια μεταγραφικών παραγόντων που έχουν βασικές λειτουργίες στην φυσιολογική ανάπτυξη των κυττάρων του αίματος. Φαίνεται ότι ένα υποσύνολο των γονιδίων που εκφράζονται στα φυσιολογικά αρχέγονα αιμοποιητικά κύτταρα (HSCs) επανενεργοποιούνται στα αρχέγονα λευχαιμικά κύτταρα (LSCs), υποδεικνύοντας έτσι ότι ο λευχαιμικός μετασχηματισμός των προγονικών κυττάρων σχετίζεται με τη μη φυσιολογική επανενεργοποίηση των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την φυσιολογική κυτταρική αυτοανανέωση. Στην παρούσα μελέτη διερευνήσαμε τα επίπεδα έκφρασης τεσσάρων γονιδίων, και ειδικότερα των HOXA9, MEIS1, AML1 και IRF4, τα οποία είναι ισχυροί ρυθμιστές της φυσιολογικής αιμοποίησης και που ενδέχεται να εμπλέκονται στη «γένεση» της λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας. Υψηλά επίπεδα έκφρασης και των τεσσάρων γονιδίων, σε διαφορετικά ποσοστά, ανιχνεύθηκαν σε εύρος λευχαιμικών υποτύπων, που τυποποιήθηκαν ανοσο-φαινοτυπικά και κυτταρογενετικά. Η μη φυσιολογική ενεργοποίηση των HOXA9, MEIS1 και AML1 παρατηρήθηκε σε υποομάδες με διαφορετικές κυτταρογενετικές διαταραχές που δεν έχουν συσχετισθεί με την έκφραση των εν λόγω γονιδίων μέχρι σήμερα. Το γεγονός αυτό υποδηλώνει τη συμμετοχή των γονιδίων αυτών σε ένα ευρύτερο φάσμα λευχαιμικών υποτύπων. Επιπλέον, παρατηρήθηκαν στατιστικώς σημαντικοί συσχετισμοί μεταξύ των υψηλών προτύπων γονιδιακής έκφρασης και της υποτροπής, της συνολικής επιβίωσης, και της υπολειπόμενης νόσου. Συγκεκριμένα, η υπερέκφραση του MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης παρακολούθησης του λευχαιμικού φορτίου και της ελάχιστης υπολειπόμενης νόσου (ΕΥΝ), η υπερέκφραση των HOXA9 και MEIS1 θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως δείκτης κακής πρόγνωσης της νόσου, αφού συνδέεται με υψηλά ποσοστά υποτροπής και χαμηλότερη συνολική επιβίωση αντίστοιχα, ενώ η υπερέκφραση του IRF4 θα μπορούσε να αποτελέσει σημαντικό δείκτη καλής πρόγνωσης και απόκρισης στη θεραπεία. Τα αποτελέσματά μας κατέδειξαν πως τα τρία από τα τέσσερα γονίδια που μελετήθηκαν θα μπορούσαν να διερευνηθούν περαιτέρω για τη χρησιμότητά τους ως επιπρόσθετοι προγνωστικοί δείκτες της νόσου κατά τη διάγνωση. Η ταυτοποίηση των μη φυσιολογικών προτύπων έκφρασης μπορεί να επιφέρει σημαντικές πληροφορίες για τον ρόλο των γονιδίων αυτών στη δημιουργία της οξείας λευχαιμίας της παιδικής ηλικίας, καθώς και την βαθύτερη κατανόηση των βημάτων που οδηγούν στη νόσο. Κατά συνέπεια, θα μπορούσαν να αποκαλυφθούν νέοι μοριακοί στόχοι για την ανάπτυξη νέων θεραπευτικών προσεγγίσεων που θα είναι προσαρμοσμένες στις ανάγκες του εκάστοτε ασθενούς, ανάλογα με το μοριακό προφίλ του ασθενή και της νόσου. Μέσα από την ταυτοποίηση τέτοιων μοριακών στόχων μπορούμε να ελπίζουμε σε επιτυχή θεραπεία στις δύσκολες θεραπευτικά περιπτώσεις ανθεκτικής νόσου ή λευχαιμιών με υψηλό κίνδυνο υποτροπών.The most frequent targets of genetic alterations in human leukemias are transcription factor genes with essential functions in normal blood cell development. It has already been demonstrated that a subset of genes expressed in normal hematopoietic stem cells (HSCs) are highly reactivated in leukemic stem cells (LSCs), thus indicating that the leukemic transformation of progenitor cells is associated with the ectopic reactivation of genes that are responsible for normal cell renewal. In the present study we have investigated the expression levels of four such genes, namely HOXA9, MEIS1, AML1 and IRF4, which are potent regulators of normal hematopoiesis and thus possibly implicated in the development of childhood leukemia. High expression levels of all four genes, albeit in different percentages, were detected in a broad range of leukemic subtypes, both immunophenotypically and cytogenetically. Aberrant activation of HOXA9, MEIS1 and AML1 was observed in cytogenetic subgroups other than the ones known to be associated with the expression of these genes, thus suggesting an implication of the genes in a broader range of leukemic subtypes than previously thought. Moreover, statistically significant correlations were observed between abnormally high gene expression patterns and relapse, overall survival, and minimal residual disease. More specifically, aberrant expression patterns of HOXA9 and MEIS1 could be used as markers of relapse and dismal overall survival, respectively, while IRF4 overexpression could become an important predictor of good prognosis and response to therapy. Collectively, our results have shown that three of the four genes studied could be further investigated for their potential to be used as additional prognostic markers of the disease at diagnosis. The identification of abnormal gene expression patterns can provide important information on the role that certain genes play in the development of childhood acute leukemia, and help us gain a better understanding of the steps that lead to leukemia. This may in turn reveal new molecular targets for the development of novel, patient-tailored therapeutic approaches, based on the molecular profile at diagnosis. Only through the identification of such molecular targets can we hope for successful treatment in cases of unfavorable prognosis or resistant disease

Progress in treatment of viral infections in children with acute lymphoblastic leukemia

In children, the most commonly encountered type of leukemia is acute lymphoblastic leukemia (ALL). An important source of morbidity and mortality in ALL are viral infections. Even though allogeneic transplantations, which are often applied also in ALL, carry a recognized risk for viral infections, there are multiple factors that make ALL patients susceptible to viral infections. The presence of those factors has an influence in the type and severity of infections. Currently available treatment options do not guarantee a positive outcome for every case of viral infection in ALL, without significant side effects. Side effects can have very serious consequences for the ALL patients, which include nephrotoxicity. For this reason a number of strategies for personalized intervention have been already clinically tested, and experimental approaches are being developed. Adoptive immunotherapy, which entails administration of ex vivo grown immune cells to a patient, is a promising approach in general, and for transplant recipients in particular. The ex vivo grown cells are aimed to strengthen the immune response to the virus that has been identified in the patients’ blood and tissue samples. Even though many patients with weakened immune system can benefit from progress in novel approaches, a viral infection still poses a very significant risk for many patients. Therefore, preventive measures and supportive care are very important for ALL patients

CRISPR therapeutic tools for complex genetic disorders and cancer (Review)

One of the fundamental discoveries in the field of biology is the ability to modulate the genome and to monitor the functional outputs derived from genomic alterations. In order to unravel new therapeutic options, scientists had initially focused on inducing genetic alterations in primary cells, in established cancer cell lines and mouse models using either RNA interference or cDNA overexpression or various programmable nucleases [zinc finger nucleases (ZNF), transcription activator-like effector nucleases (TALEN)]. Even though a huge volume of data was produced, its use was neither cheap nor accurate. Therefore, the clustered regularly interspaced short palindromic repeats (CRISPR) system was evidenced to be the next step in genome engineering tools. CRISPR-associated protein 9 (Cas9)-mediated genetic perturbation is simple, precise and highly efficient, empowering researchers to apply this method to immortalized cancerous cell lines, primary cells derived from mouse and human origins, xenografts, induced pluripotent stem cells, organoid cultures, as well as the generation of genetically engineered animal models. In this review, we assess the development of the CRISPR system and its therapeutic applications to a wide range of complex diseases (particularly distinct tumors), aiming at personalized therapy. Special emphasis is given to organoids and CRISPR screens in the design of innovative therapeutic approaches. Overall, the CRISPR system is regarded as an eminent genome engineering tool in therapeutics. We envision a new era in cancer biology during which the CRISPR-based genome engineering toolbox will serve as the fundamental conduit between the bench and the bedside; nonetheless, certain obstacles need to be addressed, such as the eradication of side-effects, maximization of efficiency, the assurance of delivery and the elimination of immunogenicity

Role of the CRISPR system in controlling gene transcription and monitoring cell fate (Review)

Even though the accrual of transcripts is implicated in distinct disease states, our knowledge regarding their functional role remains obscure. The CRISPR system has surged at the forefront of genome engineering tools in the field of RNA modulation. In the present review, we discuss some exciting applications of the CRISPR system, including the manipulation of RNA sequences, the visualization of chromosomal loci in living cells and the modulation of transcription. The CRISPR system has been documented to be very reliable and specific in altering gene expression, via leveraging inactive catalytically dead CRISPR-associated protein 9 (Cas9). In the present review, the CRISPR system is presented as an eminent tool for the meticulous analysis of gene regulation, loci mapping and complex pathways