Characterızatıon of the effects of ıdh1 mutatıon on monocyte dıfferentıatıon at transcrıptome level ın early stages of glıoma formatıon

Abstract

Gliomalar, farklı histolojik ve genom kökenli olan en yaygın primer beyin tümörleridir. IDH mutasyonları, düşük dereceli gliomalarda en yaygın genetik değişimdir ve hemen hemen her zaman IDH enzimine yeni işlevler veren aynı bölgeyi (R132H) etkiler. IDH1 R132H, 2-hidroksilütre (2-HG) adlı bir onkometabolit üretir ve bu onkometabolitin birikimi, genom genelinde epigenetik değişikliklere yol açar. Tümör başlangıcındaki hücre içi rollerine ek olarak, 2-HG, parakrin şekilde etki ederek tümör mikro ortamını etkileyebilmektedir. Bu çalışmada, IDH1 R132H gliomaların erken evrelerini taklit eden astrositlerden salgılanan faktörlerin monosit farklılaşması üzerindeki etkilerini araştırmayı amaçladık. Bu amaçla, doksisiklin ile indüklenebilir bir şekilde IDH1R132H'yi eksprese eden ölümsüz insan astrositleri, tümör başlangıcını taklit etmek için kullanılmış ve farklı zaman noktalarında koşullu ortam (CM) toplanmış ve primer monositler makrofajlara farklılaşma sırasında toplanan koşullu ortama maruz bırakılmıştır. RNA sekanslama sonucunda elde edilen verilere göre, farklılaştırılmış makrofajların transkriptom analizi, 124 genin IDH1 mutasyonuna cevap olarak farklı şekilde eksprese edildiğini ortaya koymaktadır. Gen ontoloji analizi ile IDH1 mutasyonunun p53 sinyal yolunu etkileyebileceği gösterilmiştir. Literatür ile uyumlu olarak, IDH1 R132H astrosit hücrelerinden toplanan koşullu ortama maruz kalan farklılaşmış monosit hücrelerinde komplement sistemin negatif regule edildiği transkriptom düzeyinde ortaya konmuştur. Gen ontoloji analizinde, Thl ve Th2 hücre farklılaşması, sitotoksik T hücresi homeostazı, belirgin olarak etkilenen diğer yollaklardır. Glioma oluşumunun erken evrelerinde astrositlerden salgılanan faktörlerin, tümör mikro ortamını şekillendirmek için transkriptomik değişikliklere neden olarak monositlerin makrofaj hücrelerine farklılaşmasını etkileyebileceği düşünülmektedir.

Gliomas are the most common primary brain tumors with a distinct histological and genomic background. IDH mutations are the most common genetic alteration in lower grade gliomas and almost always effect the same residue (R132H) that confer new function to the IDH enzyme. IDH1 R132H produces an oncometabolite namely 2-hydroxygluterate (2-HG) and its accumulation leads to genome wide epigenetic changes. In addition to its cell intrinsic roles in tumor initiation, 2-HG have been proposed to effect the tumor microenvironment acting in a paracrine manner. In this study, we aimed to investigate the effects of secreted factors from astrocytes that mimic the early stages of IDH1 R132H gliomas on monocyte differentiation. To this end immortal human astrocytes that express IDH1 R132H in a doxycycline-inducible manner were used to mimic tumor initiation and conditioned media (CM) were collected in different time points and primary monocytes were exposed to it during differentiation to macrophages. Transcriptome wide analysis of differentiated macrophages by RNA sequencing reveal that 124 genes are differentially expressed in response to IDH1 mutation. Gene ontology analysis indicating that IDH1 mutation may interfere with p53 signaling pathway. In consistent with the literature, negative regulation of complement activation signatures elevated in IDH1 R132H exposed time point cases. Th1 and Th2 cell differentiation, cytotoxic T cell homeostasis are the other significantly enriched pathways in given genes of interest. It has been speculated that secreted factors from astrocytes in early stages of glioma formation may affect the macrophages resulting transcriptomic changes to shape tumor microenvironment.