Skip to main content
Login | Suomeksi | På svenska | In English

The impact of heterozygous Tcf7 deletion on intestinal adenoma development

Show full item record

Title: The impact of heterozygous Tcf7 deletion on intestinal adenoma development
Author(s): Häkkänen, Iina
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Biological and Environmental Sciences
Degree program: Master's Programme in Genetics and Molecular Biosciences
Specialisation: Cell and Developmental Biology
Language: English
Acceptance year: 2022
Abstract:
Suolistosyöpä on maailmanlaajuisesti yksi yleisimmistä syövistä kattaen jopa 10 % kaikista syöpätapauksista. Solujen jakautumisen ja niiden kohtalon säätely on tärkeää sekä solujen homeostaasin ylläpidon että suolistosyövän ehkäisyn kannalta. Tässä prosessissa Wingless (Wnt)/β-kateniini-signalointireitillä tiedetään olevan suuri merkitys. Somaattiset mutaatiot esimerkiksi Apc-geenissä johtavat Wnt/β-kateniini-signalointireitin epänormaaliin aktivoitumiseen. Tämä edelleen johtaa β-kateniinin kertymiseen solun tumaan, jossa TCF/LEF-perheen transkriptiofaktorit, mukaan lukien TCF1, TCF3, TCF4 ja LEF1, sitovat β-kateniinia ja aktivoivat alavirran Wnt-kohdegeenejä edistäen suolistosyövän syntyä. TCF1-proteiini koodataan Tcf7-geenistä, josta voidaan vaihtoehtoisen silmukoinnin avulla tuottaa pitkiä (p45) ja lyhyitä (p33) isoformeja. Näiden eri isoformien toiminta suolistosyövän kehityksessä on kuitenkin huonosti ymmärretty. Tcf7-geenin deleetion on aiemmin havaittu lisäävän suolistokasvainten määrää hiirissä, joilla on jo valmiiksi taipumus kehittää useita suolistokasvaimia yhden Apc-alleelin mutaation (ApcMin/+) vuoksi. Tämä tutkimus pyrki selvittämään, kuinka heterotsygoottinen p45-isoformien deleetio vaikuttaa suolistokasvainten määrään sekä geeni- ja signalointireitteihin ApcMin/+-hiirissä. Projektissa käytettiin ApcMin/+-hiiriä, joilla on lisäksi estetty toisesta Tcf7-alleelista p45-isoformien tuotanto (AmTp45∆/+). Edellisiin kysymyksiin vastatakseen tutkimuksessa hyödynnettiin RT-qPCR- sekä immunohistokemiallisia menetelmiä yhdistettynä yksisolu-RNA-sekvensointiin. Heterotsygoottinen p45-isoformien deleetio lisäsi merkittävästi suolistokasvainten määrää sekä laajensi pernan valkoisia ydinalueita ApcMin/+-hiirissä, mutta sillä ei ollut vaikutusta kasvainsolujen jakautumiseen tai Wnt-kohdegeeni Prox1:n ilmentymiseen suolistokasvaimissa. Tcf7-geenin ekspression todettiin laskeneen AmTp45∆/+-hiirissä RT-qPCR-analyysin avulla. Yksisolu-RNA-sekvensointi puolestaan paljasti, että useiden Wnt-signaloinnin estäjien (antagonistien) sekä kantasolumerkkigeenien ekspressio oli laskenut, kun taas monien aineenvaihduntaan liittyvien geenien ekspressio oli noussut AmTp45∆/+-hiirissä. Ilman Apc-mutaatiota heterotsygoottinen p45-deleetio ei aiheuttanut suolistoon kasvaimia tai pernan poikkeavuuksia. Lisäksi heterotsygoottinen p45- ja Lef1-geenin deleetio ApcMin/+-hiirissä kasvatti merkittävästi suolistokasvainten määrää, mutta ilman Apc-geenin mutaatiota, kasvaimia ei kehittynyt. Yhdessä nämä tulokset osoittavat Tcf7- ja Apc-geenien normaalin toiminnan tärkeyden suolistosyövän kehityksen ehkäisyssä ja tukevat aiempaa hypoteesia, jonka mukaan Tcf7 ja Apc toimisivat yhdessä estääkseen suolistokasvainten kehittymistä. Tässä tutkimuksessa saatuja tuloksia voi tulevaisuudessa käyttää taustatietoina suolistosyöpätutkimuksessa, joka keskittyy tarkemmin selvittämään TCF1-proteiinin roolia suolistosyövän synnyssä.
Colorectal cancer (CRC) is one of the most common types of cancers, encompassing approximately 10 % of all cancer cases worldwide. Regulation of cell proliferation and cell fate decisions is crucial for maintaining cellular homeostasis and preventing CRC initiation, a process in which the Wingless (Wnt)/β-catenin signalling pathway is known to play an important role. For instance, somatic mutations occurring in the Apc gene lead to aberrant activation of the Wnt/β-catenin pathway, which further leads to the accumulation of β-catenin into the nucleus where the TCF/LEF transcription factors, including TCF1, TCF3, TCF4, and LEF1, bind β-catenin to activate downstream Wnt target genes and promote CRC development. TCF1 is encoded by the gene Tcf7 that can be alternatively spliced to produce long (p45) and short (p33) isoforms whose function in CRC development has remained poorly understood. Previously, deletion of Tcf7 has been found to increase intestinal adenoma formation in mice with one mutated Apc allele (ApcMin/+), which are predisposed to development of multiple intestinal adenomas. To study how heterozygous deletion of the p45 isoforms affects intestinal adenoma formation and the cellular transcriptome, we have studied ApcMin/+ mice, which have a heterozygous mutation of Tcf7 gene encoding only the p33 isoform (AmTp45∆/+). In our study, we used immunohistochemistry and RT-qPCR together with a single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) analysis. Heterozygous deletion of the p45 isoforms in the ApcMin/+ mice dramatically increased the numbers of intestinal tumours, spleen size and its white pulp areas but it had no effect on cell proliferation or expression of the Wnt-target gene Prox1 in intestinal adenomas. In addition, ApcMin/+ mice with both heterozygous p45 and Lef1 deletions developed significantly more intestinal tumours. Without the Apc mutation, neither of these mouse models developed intestinal adenomas or spleen abnormalities. RT-qPCR analysis showed decreased expression of Tcf7 in the small intestine of the AmTp45∆/+ mice. scRNA-seq analysis revealed that the AmTp45∆/+ mice downregulated various Wnt antagonists and stem cell markers and upregulated several genes that function in different metabolic pathways. Overall, these results support the concept that Tcf7 functions in synergy with Apc to repress intestinal malignancy. Our results establish a basis for comparison of the relative importance and specific functions of the TCF/LEF1 family members in CRC development.
Keyword(s): TCF1 Tcf7 TCF/LEF colorectal cancer CRC Wnt signalling tumorigenesis adenoma


Files in this item

Files Size Format View
Hakkanen_Iina_pro gradu_2022.pdf 2.881Mb PDF

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record