Análise in silico do secretoma do neuroblastoma e caracterização da comunicação intercelular dentro do microambiente tumoral

Abstract

O microambiente tumoral (TME) é um complexo ecossistema, um nicho especializado, criado durante a progressão tumoral através da interação de proteínas secretadas (secretoma) pelas células cancerosas com o tecido circundante. As células tumorais controlam, através de redes de sinalização complexas, os componentes celulares e não celulares do microambiente tumoral, e desta forma, conseguem modular processos de angiogênese, evasão, metástase e entre outros. O neuroblastoma (NB) é um tumor sólido extracraniano, considerado um câncer pediátrico e a neoplasia maligna mais comum diagnosticada no primeiro ano de vida, representando 7% dos casos pediátricos e 15% de todas as mortes por câncer pediátrico. Suas características mais notáveis são sua heterogeneidade clínica, pois podem se desenvolver em qualquer parte do sistema nervoso simpático. O objetivo deste trabalho busca caracterizar o secretoma do neuroblastoma e identificar as interações e ligantes/genes relevantes à patogênese do neuroblastoma. A metodologia utilizou-se de dados de amostras disponibilizados em bancos de dados e artigos relacionados, priorizando aos dados de single-cell publicamente disponíveis. As análises foram conduzidas no RStudio utilizando os pacotes de programação ClusterProfiler, Seurat, DOSE e FUSCA, com os algoritmos do CellRouter e CellComm. Utilizando o CellRouter, foram identificados 16 genes comumente expressos dentre os grupos tumorais e interações ligante-receptor interessantes, como a RTN4/CD99 e MAPT/PRNP. Com o CellComm, identificou-se possíveis vias de sinalização relacionadas ao NB, muitas iniciadas pelo NTKR1. A análise de genes diferencialmente expressos revelou os genes STMN2, RTN4, TUBA1A e MAPT como uma das células com maior expressão no grupo tumoral, dentre o grupo controle, destaca-se a presença dos genes CD99 e APP. O enriquecimento funcional apresentou em sua maioria genes envolvidos na regulação do desenvolvimento neuronal, mitocondrial, resposta a ions metálicos, destacando-se o gene MAPT. Os genes MAPT e RTN4 mostraram-se promissores para um aprofundamento de estudos relacionados ao neuroblastoma. Esses resultados auxiliam a compreender o mecanismo molecular da patogênese do NB, investigando sobre as interações celulares e estabelecendo relações a serem exploradas em futuras pesquisas.

Abstract: The tumor microenvironment (TME) is a complex ecosystem, a specialized niche, created during tumor progression through the interaction of secreted proteins (secretome) by cancer cells with the surrounding tissue. Tumor cells control, through complex signaling networks, the cellular and non-cellular components of the tumor microenvironment, and in this way, manage to modulate processes of angiogenesis, evasion, metastasis, among others. Neuroblastoma (NB) is an extracranial solid tumor, considered a pediatric cancer and the most common malignancy diagnosed in the first year of life, representing 7% of pediatric cases and 15% of all pediatric cancer deaths. Its most notable characteristics are its clinical heterogeneity, as it can develop in any part of the sympathetic nervous system. The objective of this work is to characterize the neuroblastoma secretome and identify the interactions and ligands/genes relevant to the pathogenesis of neuroblastoma. The methodology used sample data available in databases and related articles, prioritizing publicly available single-cell data. Analyzes were conducted in RStudio using the ClusterProfiler, Seurat, DOSE and FUSCA programming packages, with CellRouter and CellComm algorithms. Using CellRouter, 16 genes commonly expressed among tumor groups and interesting ligand-receptor interactions were identified, such as RTN4/CD99 and MAPT/PRNP. With CellComm, possible NB-related signaling pathways were identified, many initiated by NTKR1. The analysis of differentially expressed genes revealed the STMN2, RTN4, TUBA1A and MAPT genes as one of the cells with the highest expression in the tumor group, among the control group, the presence of CD99 and APP genes stands out. The functional enrichment presented mostly genes involved in the regulation of neuronal and mitochondrial development, response to metallic ions, highlighting the MAPT gene. The MAPT and RTN4 genes showed promise for deepening studies related to neuroblastoma. These results help to understand the molecular mechanism of NB pathogenesis, investigating cellular interactions and establishing relationships to be explored in future research.