Investigação de mutações hotspot nos genes KRAS, BRAF e CTNNB1 no ameloblastoma adenoide e dos padrões de expressão de KRAS E BRAF na odontogênese murina

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Universidade Federal de Minas Gerais

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Tese de doutorado

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Bruno Augusto Benevenuto de Andrade
Karuza Maria Alves Pereira
Marina Gonçalves Diniz
Geraldo Brasileiro Filho

Resumo

Cistos e tumores odontogênicos representam um grupo heterogêneo de lesões que derivam do aparato odontogênico. Mutações oncogênicas são reportadas nestas lesões, sendo que as alterações moleculares ocorrem principalmente em três vias de sinalização celular: MAPK/ERK, Wnt/beta-catenina e Sonic Hedgehog. O ameloblastoma adenoide é uma neoplasia odontogênica recentemente incluída na 5ª edição da Classificação de Tumores de Cabeça e Pescoço da OMS. Ele apresenta similaridade histológica com o ameloblastoma, com o tumor odontogênico adenomatoide e com lesões que possuem células fantasmas. Sua patogênese molecular ainda é incerta. Assim, investigamos a presença de mutações nos genes BRAF, KRAS e CTNNB1, comumente mutados nestas lesões, em uma coorte de 11 amostras de ameloblastoma adenoide, derivadas de 9 casos, por meio do sequenciamento de Sanger. Reações de imuno-histoquímica para beta-catenina foram realizadas a fim de explorarmos o padrão de marcação no ameloblastoma adenoide. Dada a alta prevalência de mutações hotspot nos genes KRAS e BRAF em alguns tumores odontogênicos, e ao desconhecimento dos padrões de expressão de tais genes durante a odontogênese, em um segundo momento, propusemo-nos à investigação dos padrões de expressão dos homólogos murinos Braf e Kras durante a odontogênese em embriões de camundongos CD1 (E12.5–E19.5) utilizando hibridização in situ de RNA com riboprobes marcadas com digoxigenina. A análise molecular do ameloblastoma adenoide revelou ausência de mutações hotspot nos genes KRAS e BRAF na coorte investigada, ao mesmo tempo em que mutações no éxon 3 do gene CTNNB1 (p.Ser33Cys, p.Gly34Arg e p.Ser37Phe) foram detectadas em 4 de 9 casos de ameloblastoma adenoide. Imunopositividade nuclear para beta catenina foi observada em todos os casos avaliados por imuno-histoquímica. A análise dos padrões de expressão dos genes Kras e Braf em molares murinos revelou que a expressão de Kras foi principalmente observada no epitélio dental durante os estágios de botão tardio, capuz e campânula, começando na região mesial do germe dentário e, posteriormente, se localizando na região do nó do esmalte. A expressão de Braf atingiu seu pico em E14.5 no nó do esmalte, expandindo-se em direção ao epitélio interno do órgão esmalte e ao retículo estrelado em E15.5. Células ectomesenquimais dispersas também exibiram expressão de ambos os genes. Assim, neste estudo, demonstramos de forma inédita a presença de mutações em CTNNB1 no ameloblastoma adenoide, dando suporte à classificação deste tumor como entidade separada, em vez de um subtipo de ameloblastoma. Também descrevemos os padrões de expressão de Kras e Braf durante a odontogênese de molares de camundongos, fornecendo conhecimentos que podem contribuir para uma melhor compreensão dos papéis desses genes no desenvolvimento dental, na patogênese de lesões odontogênicas induzidas por mutações na via MAPK/ERK e em sua potencial aplicação na odontologia e medicina regenerativa.

Abstract

Odontogenic cysts and tumours comprise a heterogeneous group of lesions arising from the odontogenic apparatus. Oncogenic mutations have been reported in these lesions, with molecular alterations predominantly affecting three major signalling pathways: MAPK/ERK, Wnt/beta-catenin, and Sonic Hedgehog. Adenoid ameloblastoma is a recently recognised odontogenic neoplasm, included in the fifth edition of the WHO Classification of Head and Neck Tumours. Histologically, it resembles ameloblastoma, adenomatoid odontogenic tumour, and lesions containing ghost cells. However, its molecular pathogenesis remains poorly understood. In this study, we investigated the presence of mutations in BRAF, KRAS, and CTNNB1 — genes commonly mutated in odontogenic tumours — in a cohort of 11 adenoid ameloblastoma samples derived from 9 cases, using Sanger sequencing. Immunohistochemistry for beta-catenin was also performed to assess its staining pattern in adenoid ameloblastoma. Given the high prevalence of hotspot mutations in KRAS and BRAF in certain odontogenic tumours, and the limited knowledge regarding the expression patterns of these genes during odontogenesis, we further explored the expression of the murine homologues Braf and Kras in developing CD1 mouse embryos (E12.5–E19.5) via digoxigenin-labelled RNA in situ hybridisation. Molecular analysis of the adenoid ameloblastoma cases revealed no hotspot mutations in KRAS or BRAF in the cohort examined. In contrast, exon 3 mutations in CTNNB1 (p.Ser33Cys, p.Gly34Arg, and p.Ser37Phe) were identified in 4 of 9 cases. Nuclear immunopositivity for beta-catenin was observed in all cases assessed by immunohistochemistry. The analysis of Kras and Braf expression in developing murine molars demonstrated that Kras was predominantly expressed in the dental epithelium during the late bud, cap, and bell stages, initially localised in the mesial region of the tooth germ and subsequently concentrated in the enamel knot. Braf expression peaked at E14.5 in the enamel knot and expanded towards the inner enamel epithelium and stellate reticulum by E15.5. Scattered ectomesenchymal cells also exhibited expression of both genes. This study is the first to report CTNNB1 mutations in adenoid ameloblastoma, providing molecular evidence in support of its classification as a distinct pathological entity rather than a subtype of ameloblastoma. Furthermore, we characterised the spatial and temporal expression patterns of Kras and Braf during murine molar odontogenesis, offering insights into the potential developmental roles of these genes and contributing to a deeper understanding of the MAPK/ERK pathway in odontogenic lesion pathogenesis, as well as their prospective implications for regenerative dentistry and medicine.

Assunto

Tumores Odontogênicos, Ameloblastoma, Mutação, Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno, beta Catenina, Odontogênese, Dissertação Acadêmica

Palavras-chave

Tumores Odontogênicos, Ameloblastoma, Mutação, Quinases de Proteína Quinase Ativadas por Mitógeno, beta Catenina, Odontogênese, Ameloblastoma adenoide

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