Date of Award

3-2023

Document Type

Thesis

Degree Name

Master of Medical Sciences (Pharmacology and Toxicology)

Department

Pharmacology and Therapeutics

First Advisor

Professor Samir Attoub

Abstract

This thesis is concerned with Triple Negative Breast Cancer (TNBC), which is characterized by lack of estrogen, progesterone, and HER2 receptors expression, making targeted drugs ineffective. TNBC has a high proliferative rate, which results in a poor prognosis. Chemotherapy, the primary treatment for metastatic breast cancer, is not an ideal choice due to its toxicity towards normal cells. Therefore, Cancer-targeted therapy has been developed to improve the specificity and strength of the immune system against cancer cells. PD-L1 is an immunosuppressive protein that inactivates T cells by binding to the inhibitory receptor PD-1. The clinical use of PD-L1 blockade agents has progressed beyond basic mechanistic studies. However, the lack of knowledge on how PD-L1 regulates cancer hallmarks can lead to missed therapeutic opportunities. The main objective of this research is to identify the phenotypic changes in TNBC cells after PD-L1 gene knockout and pinpoint the PD-L1 related intrinsic cellular signaling pathways responsible for promoting cancer growth and migration. The study investigates PD-L1 role in the progression of TNBC MDA-MB-231 cancer by using three designs of CRISPR-Cas9 lentiviral particles to knock out the PD-L1. Our results revealed that PD-L1 knockout significantly inhibited MDA-MB-231 cell proliferation and colony formation in vitro and tumor growth in the chick embryo chorioallantoic membrane (CAM) model in vivo. PD-L1 knockout also decreased the migration and invasion of MDA-MB-231 cells in vitro. We demonstrate a potential mechanism by which PD-L1 promotes MDA-MB-231 cells' malignancy through the regulation of PI3K/AKT and MAPK/ERK pathways. We have also reported that PD-L1 regulate the expression of p21, RhoA, c-Fos, c-Myc, Survivin, COX-2, in TNBC cells. Our findings provide insights into new potential cancer therapeutic strategies and suggest the development of anti-PD-L1 combination therapies for effective TNBC treatment.

Arabic Abstract


دور المُبرمج للوفاة الرابط 1 (PD-L1) في تعزيز تقدم سرطان الثدي السلبي الثلاثي (TNBC)

تتناول هذه الأطروحة سرطان الثدي الثلاثي السلبي (TNBC) الذي يتميز بنقص في مستقبلات هرمون الاستروجين والبروجسترون و HER2 مما يجعل الأدوية المستهدفة غير فعالة. يرتبط TNBC بمعدل تكاثر مرتفع يؤدي إلى سرعة تدهور الحالة الطبية. على الرغم من أن العلاج الكيميائي هو النهج الرئيسي لعلاج سرطان الثدي النقيلي، إلا أنه يظل خياراً غير فعال بسبب سميّته تجاه الخلايا الطبيعية. لذلك، تم تطوير العلاج الموجه للخلايا السرطانية بهدف تصميم علاجات فعالة لتحسين انتقائية وقوة جهاز المناعة ضد الخلايا السرطانية. PD-L1 هو بروتين مثبط للمناعة يعمل على تثبيط الخلايا التائية عن طريق الارتباط بالمستقبل المثبط PD-1. الاستخدام السريري للأدوية الموجهة لقمع مستقبلات PD-L1 أحرزت تقدماً استباقي عن التقدم في الدراسات الأساسية الميكانيكية لهذه المستقبلات. يمكن أن يؤدي نقص المعرفة حول كيفية تأثير PD-L1 للسمات المميزة للسرطان إلى ضياع العديد من الفرص العلاجية. الهدف الرئيسي من هذه الأطروحة هو تحديد التغيرات المظهرية في خلايا TNBC بعد حذف جين PD-L1 وتحديد مسارات الإشارات الخلوية الداخلية المرتبطة بـ PD-L1المسؤولة عن تعزيز تكاثر الخلايا السرطانية والقدرة على الهجرة. بحثت الدراسة في دور PD-L1 في تطور سرطان TNBC MDA-MB-231 عن طريق استخدام تقنية التعديل الوراثي CRISPR-Cas9 بثلاثة تصاميم مختلفة من جزيئات lentiviral موجهة لاقتطاع جين PD-L1. كشفت نتائجنا أن غياب البروتين PD-L1 منع بشكل كبير تكاثر خلايا MDA-MB-231 وقابلية تكوين مستعمرات خلوية في البيئة المختبرية ومنع نمو الورم السرطاني في نموذج الغشاء المشيمي لجنين الدجاج (CAM) في بيئة الجسم الحي. نوضح هنا آلية محتملة يقوم من خلالها PD-L1 بتعزيز خباثة الخلايا MDA-MB-231 من خلال تنظيم مسارات PI3K/AKT و MAPK/ERK. لقد ذكرنا أيضاً أن PD-L1 يمكنه تنظيم البروتينات المسرطنة لـ p21و Rho-A و c-Fosو c-Mycو Survivinو COX-2في خلايا TNBC. نطمح أن تساعد هذه النتائج في توفير استراتيجيات علاجية جديدة للسرطان في المستقبل تطوير علاجات تركيبة مضادة لـ PD-L1 لعلاج TNBC بشكل فعال.

Download
COinS