Análise in silico para reversão da assinatura gênica do osteossarcoma: aspectos comparados e translacionais.

O osteossarcoma (OS) é um tumor ósseo altamente agressivo em humanos e cães, com metástase precoce e grande variabilidade clínica, o que limita tanto a estratificação prognóstica quanto a seleção racional de terapias. Esta tese integra a oncologia comparada e a bioinformática translacional para (i) identificar assinaturas moleculares conservadas entre o OS humano e o canino com potencial terapêutico e (ii) caracterizar padrões transcriptômicos associados ao microambiente tumoral (TME) que expliquem diferenças de desfecho na população canina. Foram reanalisados dados públicos de RNA-seq de tumores e de osso normal nas duas espécies para definir genes compartilhados diferencialmente expressos, priorizar alvos por análise de redes e predizer fármacos por reversão de assinatura, com validação experimental em linhagens humanas (MG63) e caninas (D17). Adicionalmente, uma coorte independente de 186 cães com seguimento clínico foi utilizada para validação prognóstica e para análise não supervisionada de subtipos. A comparação interespécies identificou uma assinatura conservada de 158 genes, fortemente enriquecida em ciclos celulares e mitoses, o que sustenta a dependência proliferativa como eixo biológico comum do OS. A priorização topológica destacou cinco genes centrais — CDC20, CCNA2, BUB1B, KIF20A e BUB1 — e sua superexpressão associou-se a menor sobrevida global e menor intervalo livre de doença na coorte canina, reforçando a relevância clínica além da conectividade de rede. A reversão de assinatura apontou palbociclibe e mitoxantrona como candidatos consistentes com esse eixo, e os ensaios in vitro confirmaram redução de viabilidade em MG63 e D17, com mitoxantrona exibindo perfil predominantemente citotóxico e palbociclibe apresentando efeito citostático compatível com o bloqueio do ciclo celular. Em paralelo, a análise não supervisionada da coorte canina revelou dois estados tumorais clinicamente informativos: um subtipo imune-frio, com pior prognóstico e maior atividade mitótica, e um subtipo imune-quente, com melhor desfecho e maior ativação de programas de células T e de apresentação de antígeno. Em ambos os contextos, melhor evolução clínica acompanhou um programa imune conservado, culminando em uma assinatura candidata compacta de 26 genes superexpressos. Em conjunto, os resultados conectam perfis moleculares conservados a candidatos terapêuticos e demonstram que o estado funcional do TME refina a estratificação de risco no OS canino, com implicações diretas para biomarcadores e estratégias translacionais.

Resumo (inglês)

Osteosarcoma (OS) is a highly aggressive bone tumor in both humans and dogs, characterized by early metastatic spread and substantial clinical variability, which limits both prognostic stratification and rational therapeutic selection. This thesis integrates comparative oncology and translational bioinformatics to (i) identify conserved molecular signatures between human and canine OS with therapeutic potential and (ii) characterize transcriptomic patterns associated with the tumor microenvironment (TME) that explain outcome differences in the canine population. Public RNA-seq datasets from tumors and normal bone in both species were reanalyzed to define shared differentially expressed genes, prioritize targets through network analysis, and predict candidate drugs via signature-reversal approaches, followed by experimental validation in human (MG63) and canine (D17) cell lines; additionally, an independent cohort of 186 dogs with clinical follow-up was used for prognostic validation and unsupervised subtype analysis. A cross-species comparison identified a conserved 158-gene signature strongly enriched for cell-cycle and mitotic processes, supporting proliferative dependency as a common biological axis of OS. Topological prioritization identified five central genes—CDC20, CCNA2, BUB1B, KIF20A, and BUB1—whose overexpression was associated with shorter overall survival and reduced disease-free interval in the canine cohort, underscoring their clinical relevance beyond network connectivity. Signature-reversal analysis identified palbociclib and mitoxantrone as candidates consistent with this molecular axis, and in vitro assays confirmed reduced viability in MG63 and D17 cells, with mitoxantrone exhibiting a predominantly cytotoxic profile and palbociclib demonstrating a cytostatic effect consistent with cell-cycle arrest. In parallel, unsupervised analysis of the canine cohort revealed two clinically informative tumor states: an immune-cold subtype, associated with poorer prognosis and increased mitotic activity, and an immune-hot subtype, associated with improved outcome and greater activation of T-cell and antigen-presentation programs. Across both contexts, improved clinical outcome consistently aligned with a conserved immune activation program, culminating in a compact 26-gene upregulated candidate signature. Collectively, these findings connect conserved molecular profiles to actionable therapeutic candidates and demonstrate that the functional state of the TME refines risk stratification in canine OS, with direct implications for biomarker development and translational strategies.

Palavras-chave

Câncer diagnóstico, Câncer tratamento, Biologia molecular, Patologia, Oncologia Comparada

Idioma

Português

Citação

BRASILEIRO, Felipe César da Silva. Análise in silico para reversão da assinatura gênica do osteossarcoma: aspectos comparados e translacionais. 2026. 137 f. Tese (Doutorado em Medicina Veterinária) – Universidade Estadual Paulista (UNESP), Faculdade de Medicina Veterinária e Zootecnia, Botucatu, 2026.