Background
Breast cancer is the most common cause of cancer death among women worldwide and the second leading cause of tumor-related death for women in westernized countries. Most research efforts to find a breast cancer biomarker have focused on the stage after the cancer is diagnosed. To investigate more deeply into mammary cancer prevention, a study of precancerous lesion development seems a priority. Experimentally-induced mammary tumors in rats constitute a powerful tool for studying the pathogenesis of this cancer and the molecular mechanisms involved in neoplastic progression. Furthermore, in vivo experimental animal models provide information not otherwise available in human populations. 7,12-dimethylbenz[a] anthracene (DMBA) induced rat mammary carcinomas have several similarities with human breast cancers including: histopathology, origination in the ductal epithelial cells, and hormone dependence. To better understand the molecular events associated with mammary carcinogenesis, we used a time-course high throughput gene expression approach on a DMBA-induced mammary cancer model to identify the early precancerous events as well as new potential diagnostic biomarkers. Materials and
Discussion
Genes involved in cancer progression, migration, proliferation and oxidative stress were identified in this study. MARK, Wnt and Jak-STAT pathway signaling, known to play a major role at the precancerous stage, were also identified. Two novel less known cancer progression/proliferation related genes, Pcbd1 and Ppil1, upregulated in both liver and mammary glands, were also identified. Background: Il cancro al seno è la causa più comune di morte per cancro tra le donne di tutto il mondo e la seconda causa di morte per tumore per le donne nei paesi occidentalizzati. La maggior parte degli sforzi nell’ambito della ricerca scientifica sono indirizzati alla scoperta di biomarcatori dopo la diagnosi. Per indagare più a fondo sulla prevenzione del cancro della mammella, si ritiene prioritario un più approfondito studio sullo sviluppo delle lesioni precancerose. Il modello sperimentale in vivo dei tumori mammari indotti in ratti costituisce un potente strumento per lo studio della patogenesi di questo tumore e dei meccanismi molecolari coinvolti nella progressione neoplastica. I modelli animali sperimentali in vivo, inoltre, forniscono informazioni non altrimenti disponibili nella popolazione umana. I tumori indotti chimicamente nel ratto con 7,12-dimetilbenz[a]antracene (DMBA) hanno molteplici analogie con tumori al seno umani, tra cui: istopatologia, la sede di origine nelle cellule epiteliali del dotto e l’ormone-dipendenza. Per comprendere meglio gli eventi molecolari della carcinogenesi mammaria, abbiamo usato il modello DMBA associato ad uno studio time-course high throughput gene expression per identificare gli eventi biomolecolari precoci del processo neoplastico e nuovi potenziali biomarcatori diagnostici. Materiali e metodi: Dodici ratte Sprague-Dawley di 7 settimane di età sono state randomizzate in due gruppi sperimentali in base al trattamento: 1) trattate con DMBA (via somministrazione intragastrica di 40 mg/kg di peso corporeo) in olio di mais come veicolo e 2) trattate con olio di mais. A 2 e 4 settimane dopo la somministrazione del DMBA, 3 animali scelti at random da ciascun gruppo sperimentale, sono stati sacrificati e sottoposti a necroscopia. L’RNA totale è stato estratto e le alterazioni dell’espressione genica globale di campioni di ghiandola mammaria e del fegato sono state utilizzate per l’identificazione del profilo molecolare del genoma nella fase precancerosa. I geni significativamente alterati sono stati selezionati dall’analisi multivariata dei risultati ed ulteriormente confermati mediante indagini di real time PCR e siRNA. Risultati e discussione: Lo studio ha consentito l’identificazione di geni coinvolti nella progressione del cancro, la migrazione, e stress ossidativo. Inoltre sono stati identificati i percorsi molecolari MARK, Wnt e Jak-STAT, noti per avere un ruolo importante nella fase precancerosa. Due geni meno conosciuti, correlati a processi di progressione del cancro e proliferazione, Pcbd1 e Ppil1, sono stati ritrovati iper-espressi sia nel fegato che nella mammella.
Methods
Twelve 7 wk-old virgin female Sprague-Dawley rats were randomized into 2 experimental groups: 1) DMBA-treated (40 mg/kg b.w. by intragastric administration (i.g.) in corn oil as the vehicle and 2) treated with corn oil (vehicle) by ig. At 2 and 4 weeks after DMBA administration, 3 animals randomly chosen from each experimental group were sacrificed and necropsied. Total RNA was extracted and the global gene expression patterns from the mammary gland and liver samples collected were used to identify the molecular profile of the precancerous stage genome. Significantly altered genes as evinced by multivariate data analysis were further confirmed by quantitative real time PCR and siRNA knockdown assays.