Expression of aquaporins in pancreatic tumors: new targets for cancer therapy?

Tese de mestrado, Biologia Molecular e Genética, Universidade de Lisboa, Faculdade de Ciências, 2015Background: Aquaporins (AQPs) belong to a group of membrane proteins involved in the transport of water and small solutes such as glycerol, through the plasma membranes of many tissues and cell types. The 13 AQPs found in mammals are present in many epithelial, endothelial and other tissues. Interestingly, some isoforms such as aquaporin-5 (AQP5), proved to be highly expressed in different tumor types having a role in tumorigenesis. In view of the wide range of cancer malignancies in which AQP5 has been detected, an increasing interest in its implication in carcinogenesis has emerged. Recent publications suggest that AQP5 is up-regulated in a variety of systemic malignancies being related with tumor recurrence, metastasis and poorer patients prognosis by enhancing cancer cell proliferation, migration and survival. Pancreatic cancer is the fourth most common cause of cancer deaths worldwide and has a 5 year survival rate of <5%. The high mortality rates can, in part, be attributed to diagnosis only at advanced stage. The disclosure of specific prognosis biomarkers enabling to predict the outcome of the patient after surgery and thus to establish adequate therapeutics is therefore desirable. In normal pancreatic tissue AQP5 is expressed at the apical membrane of intercalated and intralobular pancreatic ductal cells, playing an important role in transcellular water flux for final isotonic pancreatic fluid production. Despite AQP5 physiological role in pancreas, little is known about its expression and roles in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA). The aim of the present study was to investigate the expression pattern of AQP5 in PDA and its clinical significance. Methods: To evaluate the potential of AQP5 as a novel biomarker for PDA, we performed immunohistochemical studies in 35 human PDA and in correspondent normal pancreatic tissues (control samples). Statistical analysis was also performed to investigate associations between AQP5 expression and the expression of a proliferative cell marker (Ki-67), a PDA marker (Cytokeratin 7), an epithelial cell marker (E-cadherin) and a mesenchymal cell marker (Vimentin). Results: AQP5, Ki-67, CK7 and Vim are overexpressed in PDA samples while E-cad protein levels are down-regulated when compared with control samples. AQP5 and E-cad expression were found to be related with moderately histological differentiation while Ki-67 expression was correlated with tumor location and Vim expression. AQP5 and CK7 were also detected in some scattered cells in duodenum that do not express these proteins in normal conditions suggesting the presence of infiltrative tumor cells. Conclusions: AQP5 is up-regulated in PDA and is associated with a loss of polarity in ductal epithelial cells and with tumor differentiation/ grade. Our results suggest that AQP5 might be used as a biomarker for PDA aggressiveness allowing the detection of early disease stages. Due to its putative role in PDA tumorigenesis AQP5 may also represent a potential drug target for this disease.Introdução: As aquaporinas (AQPs) pertencem a um grupo de proteínas membranares envolvidas no transporte de água e pequenos solutos, tais como glicerol, através das membranas plasmáticas de diferentes tipos celulares, desempenhando um papel fundamental na homeostasia da água que é crucial para todas as células vivas. Nos mamíferos foram já identificadas 13 AQPs, presentes nos mamíferos, estando estas 13 isoformas amplamente distribuídas pelos diversos tecidos do corpo humano, tais como epitélios, endotélios e outros. Curiosamente, algumas destas isoformas são altamente expressas em diferentes tipos de tumores, desempenhando um papel relevante na tumorigénese. Uma destas isoformas, a Aquaporina-5 (AQP5), tem vindo a ser detetada numa grande variedade de tumores, pelo que o interesse no estudo das suas possíveis implicações na carcinogénese tem vindo a crescer nos últimos anos. Publicações recentes sugerem que a AQP5 está relacionada com a recorrência da doença, com o aparecimento de metástases e, consequentemente, um pior prognóstico para os doentes. A sua sobre-expressão tem vindo ainda a ser implicada na promoção da proliferação das células tumorais, na sua capacidade de migração e sobrevivência. Apesar de não serem ainda totalmente conhecidos os mecanismos pelos quais esta proteína participa na tumorigénese, sabe-se que a AQP5 poderá interagir com oncoproteínas, tais como RAS e c-Src. A interação com oncoproteínas promove a sinalização intracelular, a qual poderá resultar na proliferação das células tumorais, na sua sobrevivência, no aumento da sua capacidade de migração bem como no aumento da sua resistência a fármacos. No tecido pancreático normal a AQP5 é expressa na membrana apical das células dos ductos intercalares e intralobulares, onde desempenha uma importante função no fluxo transcelular de água necessário à produção do fluido pancreático final com características isotónicas. Apesar do papel fisiológico que esta isoforma desempenha no tecido pancreático normal, pouco se sabe acerca da sua expressão e possíveis funções no Adenocarcinoma ductal do Pâncreas (PDA). A nível mundial, o cancro do pâncreas é a quarta causa mais comum de mortes causadas por cancro, tendo uma taxa de sobrevivência a 5 anos inferior a 5%. As altas taxas de mortalidade podem, em parte, ser atribuídas ao diagnóstico tardio, já em fases avançadas da doença (cerca de 50% dos doentes apresenta focos metastáticos distantes aquando do diagnóstico). Devido à localização retroperitoneal do pâncreas os estadios precoces deste tipo de cancro normalmente não produzem sintomas. A descoberta de biomarcadores específicos que permitam prever o prognóstico do paciente após cirurgia e estabelecer uma terapêutica adequada é, portanto, necessária. Assim sendo, o principal objetivo do presente estudo foi investigar o padrão de expressão da AQP5 e a sua significância clínica no PDA. Metodologia: Foram realizados testes imunohistoquímicos para determinar a expressão de AQP5, Ki-67 (marcador de proliferação celular), Citoqueratina 7 (CK7) (marcador de PDA), E-caderina (E-cad) (marcador de células epiteliais) e Vimentina (Vim) (marcador de células mesenquimais) em 35 amostras de PDA (com diagnóstico histológico bem estabelecido) e respetivos tecidos pancreáticos normais (controlo para fins comparativos) recolhidas de pacientes submetidos a ressecção cirúrgica. As amostras foram avaliadas ao microscópio consoante os seguintes critérios: intensidade da marcação imunohistoquímica (0, sem marcação; 1, marcação fraca; 2, marcação moderada; 3, marcação forte) e percentagem de células marcadas (0, <10% células marcadas; 1, ≥10% <50% células marcadas e 2, ≥50% células marcadas. A expressão de cada marcador foi definida como um score imunohistoquímico final como resultado da soma dos dois critérios avaliados. Os marcadores foram considerados sobreexpressos nas amostras de PDA quando o score imunohistoquímico final foi superior ao valor médio do score imunohistoquímico final nas amostras controlo. Testes estatísticos relevantes foram aplicados para o estabelecimento de correlações entre os marcadores analisados e as variáveis clinicas dos doentes. Resultados e discussão: Verificou-se que nas amostras de PDA os marcadores AQP5, Ki-67, CK7 e Vim estão sobreexpressos, ao passo que a E-cad se encontra subexpressa, por comparação com as amostras controlo. Verificou-se que a expressão de Ki-67 se relaciona com a localização do tumor (cabeça do pâncreas) e com a expressão de Vim. Por sua vez, a expressão de AQP5, bem como a expressão de E-cad relacionam-se com a diferenciação histológica do tumor, sendo os níveis de expressão mais elevados encontrados em tumores moderadamente diferenciados. Sabe-se que os tumores moderadamente diferenciados recapitulam melhor as características morfológicas dos ductos do pâncreas normal do que os tumores pouco diferenciados, estes últimos com uma morfologia mais desagregada, menos coesa, o que está de acordo com os níveis de E-cad mais reduzidos. Deste modo, e apesar de serem necessários estudos adicionais, estas observações preliminares sugerem que a AQP5 poderá ser utilizada como um biomarcador para os estadios mais precoces da doença e que a sua expressão poderá estar relacionada com um melhor prognóstico para os doentes, uma vez que os tumores moderadamente diferenciados apresentam um comportamento menos agressivo do que os tumores pouco diferenciados. Observou-se uma perda de polaridade na expressão de AQP5 nas células das amostras de PDA: esta deixou de estar apenas expressa nas membranas apicais das células dos ductos intercalares e intralobulares do pâncreas passando a expressar-se em toda a membrana plasmática e mesmo intracelularmente. Uma vez que a tumorigénese ocorre nas células epiteliais ductais estes achados sugerem que a AQP5 poderá estar envolvida na progressão do PDA, podendo representar um potencial drug target para esta doença. Observou-se ainda a marcação de AQP5 e de CK7 em algumas células dispersas no epitélio duodenal, em casos com infiltração intestinal. Uma vez que em condições normais as células epiteliais do duodeno não expressam nenhuma destas proteínas, estes resultados indicam a presença de células tumorais infiltrativas. É ainda importante salientar que se observou uma imunomarcação mais forte destas células com AQP5 do que com CK7, o que sugere que a utilização de AQP5 como biomarcador para deteção de células tumorais infiltrativas poderá ser mais sensível que a sua deteção com CK7. Conclusões e perspetivas: A sobreexpressão de AQP5 tem sido extensamente reportada em diversos tipos de tumores. Observações consistentes sugerem uma forte implicação desta isoforma na carcinogénese em diferentes órgãos e sistemas. Neste estudo, é verificado pela primeira vez, que a AQP5 se encontra sobreexpressa no PDA, associada a uma perda da polaridade na membrana apical das células ductais. A sobreexpressão de AQP5 está ainda associada à diferenciação histológica do tumor. Devido ao involvimento da AQP5 na migração, proliferação e adesão celular em cancros humanos, esta proteína surge com um alvo farmacológico promissor e os seus moduladores como agentes ati-tumorais vantajosos. Apesar dos mecanismos pelos quais a AQP5 participa na tumorigénese ainda não serem completamente conhecidos, a informação disponível suporta a sua interação com ocoproteínas e o seu envolvimento em cascatas intracelulares de transdução de sinal. A sua função como canal, responsável pelo transporte de água ou de outra qualquer molécula sinalizadora poderá também ser crucial para a tumorigénese. A complexidade do uso terapêutico da AQP5 é ainda ilustrada pelo seu envolvimento em mecanismos tumorais de sensibilidade e resistência a fármacos. Em conclusão, existem diversas evidências que suportam a potencial aplicação da AQP5 como alvo terapêutico e como ferramenta de diagnóstico. Tendo em conta os inúmeros tipos de cancro em que esta proteína se encontra envolvida a potencial utilização da AQP5 como biomarcador na deteção de tumores e no estabelecimento de diagnósticos e prognósticos deverá continua a ser explorada. Os nossos resultados sugerem que esta isoforma poderá ser um promissor biomarcador no que concerne à agressividade do PDA, permitindo a deteção de estadios precoces da doença. Devido ao seu aparente papel na tumorigénese do PDA a AQP5 poderá também representar um potencial alvo terapêutico para esta doença. No entanto, é ainda necessária investigação e validação para que a AQP5 seja aceite como biomarcador para a deteção e seguimento do PDA

Memória prospectiva em crianças : análise do efeito da saliência da pista

Dissertação de mestrado em Psicologia (área de especialização em Ciências Cognitivas)A Memória Prospectiva é definida como a capacidade de recordar uma acção que se pretende realizar no futuro (intenção). São vários os factores que afectam este tipo de memória, nomeadamente os atributos das pistas de memória prospectiva ou as características da actividade decorrente. Neste sentido, conduzimos dois estudos, com tarefas de memória prospectiva baseadas em acontecimentos, com o objectivo de analisar o efeito da saliência da pista no desempenho da memória prospectiva de crianças com 8 anos de idade, durante a realização de uma actividade muito exigente do ponto de vista atencional (prova de interferência “palavra-cor” do teste de Stroop). Os resultados do primeiro estudo, realizado com um design experimental inter-sujeito, revelaram que, tal como nos estudos com adultos, pistas mais salientes potenciam o desempenho da memória prospectiva das crianças. Ou seja, as crianças da condição “pista muito saliente” foram capazes de realizar um maior número de intenções comparativamente às crianças da condição “pista pouco saliente”. No segundo estudo, com manipulação intra-sujeito da variável saliência da pista, as pistas mais salientes também conduziram a um melhor desempenho da memória prospectiva, isto é, todas as crianças identificaram a totalidade das pistas muito salientes, mas nem todas identificaram a totalidade das pistas pouco salientes. A ausência de custos atencionais na actividade decorrente, em ambos os estudos, sugere que as pistas foram recuperadas de forma automática, o que apoia a teoria da recuperação espontânea da memória prospectiva.Prospective Memory has been defined by many authors as the ability of a person to recall and perform an intended action in future (intention). Multiple factors influence this type of memory, such as attributes of prospective memory cues and ongoing activity characteristics. In this study we conducted two experiments, concerning event-based prospective memory, in order to analyse the cue salience effect in 8 years-old children’s prospective memory performance, during a rather difficult attentional ongoing task (third task of Stroop Test). Results from the first experiment, with an inter-subject experimental design, revealed that, as well as with adults, more salient cues increase children’s performance in prospective memory tasks. In other words, children assigned to condition “high salient cues” performed a larger number of intentions in comparison with children assigned to condition “low salient cues”. Second experiment, with an intrasubject design, consolidates first experiment results. In fact, children supported by high salient cues are more successful performing prospective memory tasks than children supported by low salient cues. In this experiment all children were able to recall the totality of the high salient cues, but only some children recalled the total number of low salient cues. The lack of attentional costs in ongoing activity (in terms of accuracy and length of time) verified in both experiments suggests that prospective memory cues were automatically recalled, and this fact supports the theory of spontaneous recovery of prospective memory

Women Studying Engineering Abroad: Intersectionality and Student Support

What is it like to study engineering in Ireland when you are female and you come from somewhere far away, in the Middle East, which has different social customs and norms? What is your lived experience? What aspects of the experience are common to Middle Eastern women across your course? As education researchers, we aim to understand the essence of the experience these foreign women have had studying engineering in Ireland-what life has been like for them and what unique challenges they have faced that may be invisible to us as instructors. This article reports preliminary analysis of 13 interviews that we conducted with eight women from Kuwait and Oman during their first three years studying engineering in Ireland. It is geared toward educators-teachers, administrative staff, and support providers-who want to better understand the experiences and perspectives of international students. The paper culminates with advice distilled from literature and our own analyses regarding how to support students working in groups, with an eye toward helping international students achieve success and feel supported and included

The Study of Grit in Engineering Education Research: a Systematic Literature Review

Researchontheroleofgrit–definedasbothperseveranceandpassionfor long-termgoals–onhumanperformancehasbeenconductedforthepast decade. It has been suggested that this non-cognitive factor is a better predictor of students’ retention than traditional academic measures. These findings hold relevance for engineering education research but studies on this area are still scarce. This paper provides a systematic review of the current state of research on grit and its correlates in engineering higher education research. Publications were identified using three types of databases specific to engineering education; a final set of 31 relevant records was analysed by type of population, methods, research topics and main results. Most of the reviewed studies implemented quantitative methodologies to assess grit and also used one of the two versions of Duckworth’s Grit scale. Key findings are that in engineering education research, both the conceptualisation of grit and research reporting procedures have been inconsistent. Such inconsistency hinders interpretation of the impact of grit in engineering education. In response, new research avenues and best practices for reporting are proffered

The study of grit in engineering education research: a systematic literature review

Researchontheroleofgrit–definedasbothperseveranceandpassionfor long-termgoals–onhumanperformancehasbeenconductedforthepast decade. It has been suggested that this non-cognitive factor is a better predictor of students’ retention than traditional academic measures. These findings hold relevance for engineering education research but studies on this area are still scarce. This paper provides a systematic review of the current state of research on grit and its correlates in engineering higher education research. Publications were identified using three types of databases specific to engineering education; a final set of 31 relevant records was analysed by type of population, methods, research topics and main results. Most of the reviewed studies implemented quantitative methodologies to assess grit and also used one of the two versions of Duckworth’s Grit scale. Key findings are that in engineering education research, both the conceptualisation of grit and research reporting procedures have been inconsistent. Such inconsistency hinders interpretation of the impact of grit in engineering education. In response, new research avenues and best practices for reporting are proffered

Using the Hero’s Journey Monomyth Framework to Understand Students’ Engineering Experiences

The Hero’s Journey framework has been used by prior scholars to conduct research in engineering and science education. This framework, when used for motif coding, can help identify and organize crucial aspects of a student’s narrative about their trajectory in engineering education. Following this coding technique with narrative smoothing provides a way to convey the story meaningfully and memorably. Our research team recently used this method to study a longitudinal set of interviews conducted with an Irish woman, and we herein extend the value of that work by analyzing the interview of a Kuwaiti woman studying at the same institution in Ireland. By using the Hero’s Journey framework to analyze these women’s stories, we distill core meanings and share findings that are significant for engineering educators. Their stories can help readers empathize with underrepresented students, and better understand the joys, challenges, and realities these students face. Our Kuwaiti protagonist chose to leave engineering, but the story she told can help break through existing cultural stereotypes and help us realize how much more there is to any student’s experience than first meets the eye

Opportunities and barriers faced by early-career civil engineers enacting global responsibility

The term ‘global responsibility’ projects a holistic sense of ethics, sustainability, and obligation. To achieve the long-term viability of human life on Earth, civil engineering must be conducted in increasingly responsible ways, and civil engineers must value and enact global responsibility in their work. Interviews conducted with nine civil engineers in London provide insight regarding engineers’ familiarity with the term, how they learned about it, what opportunities and barriers they face, and what might be done by professional and educational institutions to help them practice more responsibly. Results indicate: the term itself is novel but underlying concepts are not; continuing professional development has played a crucial role in their understanding; material selection and Health & Safety represent primary avenues for contributing responsibly at work. This paper provides advice to professional institutions regarding transparencies, procedures, and metrics to enhance the UK workplace and ideas for educational institutions preparing engineering students for practice