Abstract

In the kidney, Wnt is involved in ureteric bud branching and nephrogenesis. Wnt mutation may lead to specific developmental dysfunctions and diseases. As part of this thesis, I show that Wnt11 is expressed in the renal tubules, except for the ureteric epitheliums, and I examine the function of Wnt11 in renal tubule organization using the new C57Bl6 Wnt11^-/- mouse model. Convoluted and dilated tubules were observed in the Wnt11 mutated kidneys that may cause glomerular cysts and kidney dysfunction. More specifically, a lack of Wnt11 in the kidney reduced Six2, Hoxd1, and Hox10 expression, which may have contributed to the anomalies in the kidney tubular system.

Embryogenesis and carcinogenesis share molecular characteristics. Gene expression changes take place during development to meet the demands of the tissue formation, but ectopic expression of embryonic genes by deletion, SNPs, or epigenetic modification in adult may lead to cancer. The research carried out as part of this thesis identified genes that were differentially expressed in both induced metanephric mesenchymes (MM) and human ccRCC. Gene silencing of Bnip3, Gsn, Lgals3, Pax8, Cav1, Egfr, and Itgb2 mediated by siRNA inhibited the migration, viability and invasion capacity of Renca cells (RCC). Furthermore, by using the novel 3D in vitro MM-Renca co-culture setup, the result revealed that downregulation of Bnip3, Cav1 or Gsn in Renca cells partly rescued the RCC-mediated inhibition epithelial tubules formation during nephrogenesis.

Altogether, the data demonstrates that renal ontogenesis control genes play a role both in normal kidney development and in kidney cancer. The 3D RCC-MM chimera organoids developed as part of the research may also serve as a novel model for kidney cancer study.

Tiivistelmä

Wnt-viestit ohjaavat munuaisen kehityksen yhteydessä sekä virtsanjohtimen että munuaiskeräsen kasvua. Virhe Wnt-proteiinia tuottavassa geenissä johtaa puolestaan vakavaan kehityshäiriöön ja syöpään, jos geeni aktivoituu aikuisvaiheessa. Tässä väitöskirjassa osoitetaan, että Wnt11-geeni osallistuu alkion munuaisen epiteeliputkiston kehityksen säätelyyn. Wnt11-signaalin tehtävää tutkittiin munuaisen putkiston rakenteen synnyssä poistogeenisen C57Bl6-hiirimallin avulla. Wnt11-puutos häiritsi virtsan kokoojatiehyiden rakenteiden kehitystä. Tämä on mahdollinen syy siihen, että Wnt11-poistogeenisen hiiren munuaiseen kehittyy hiusverisuonikerästen laajentumia. Munuaisen toiminta on myös heikentynyt verrokkiin verrattuna. Munuaisen epiteeliputkien kehitykseen osallistuvien geenien Six1, Hoxd1 ja Hox10 aktiivisuus oli niin ikään heikentynyt Wnt11-signaloinnin puutoksen vuoksi. Nämä seikat voivat olla puutoksen aiheuttamien kudosrakenteellisten muutosten taustalla.

Solun kasvusäätely on keskeinen tekijä sekä alkion että syövän kehityksessä. Prosessien taustalla ovat myös samankaltaiset molekyylit. Wnt-solusignaalit esimerkiksi säätelevät normaalin kehityksen aikana solujen itsesäätelyä, solujen jakautumista, solujen vaeltamista ja solujen invaasiota kudoksiin ja osallistuvat syövän syntyyn niiden viestinnän häiriintyessä. Kehitystä säätelevien geenien tuotteet ohjaavat solujen jakautumista, mikä on edellytys kudosrakenteen synnylle. Jos nämä geenit syystä tai toisesta aktivoituvat uudelleen aikuisvaiheen aikana, se voi johtaa syöpäkasvaimen syntyyn.

Tässä työssä verrattiin keskenään munuaisen elinkehitykseen ja ihmisen syövän kasvuun osallistuvia geenejä. siRNA-välitteinen hiljennys geeneille Bnip3, Gsn, Lgals3, Pax8, Cav1, Egfr ja Itgb2 inhiboi Renca-solujen migraatiota, elinkykyä ja invaasiota. Lisäksi tulokset paljastivat, että käytettäessä uutta 3D in vitro MM Renca -kasvatusmenetelmää Bnip3-, Cav1- tai Gsn-geenien hiljennys Renca-soluissa osittain pelastaa RCC-välitteisen inhibition epiteeliputkissa nefrogeneesin aikana.

Kaiken kaikkiaan työssä seulottiin uusin tavoin sekä ihmisen munuaissyöpään liittyviä geenejä että kehitettiin lisäksi uusia niin kutsuttuja kokeellisia funktionaalisia organoidimenetelmiä. Työn tulokset tarjoavat uuden strategian, jolla geenien osuutta munuaissyöpään voidaan tutkia seikkaperäisesti yhdessä 3D-kasvatusmenetelmien kanssa