L’HDAC6 modificato geneticamente controlla la crescita del tumore e blocca le metastasi nel carcinoma mammario triplo negativo in vivo

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L’HDAC6 modificato geneticamente può controllare la crescita del tumore e arrestare le metastasi nel carcinoma mammario triplo negativo in vivo , secondo un nuovo studio pubblicato sulla rivista Cancer Research di alto livello dagli investigatori del Cancer Center della George Washington University (GW).

L’immunoterapia – l’uso di farmaci per stimolare il proprio sistema immunitario a riconoscere e distruggere le cellule tumorali – ha avuto un enorme successo nel melanoma e in altri tumori.

Tuttavia, è stato meno efficace nel carcinoma mammario.

“C’è un urgente bisogno medico di trovare nuovi modi per potenziare o aumentare l’efficacia dell’immunoterapia nel carcinoma mammario , in particolare nel carcinoma mammario triplo negativo aggressivo e altamente metastatico”, ha dichiarato Alejandro Villagra, Ph.D., membro della Cancer Biology Programma presso il GW Cancer Center e assistente professore di biochimica e medicina molecolare presso la GW School of Medicine and Health Sciences.

“La nostra ricerca getta le basi per una sperimentazione clinica che potrebbe portare a nuove opzioni di trattamento salvavita per i malati di cancro al seno che non rispondono alle immunoterapie convenzionali”.

Gli agenti a bersaglio molecolare, come gli inibitori dell’HDAC6, sono stati ampiamente descritti nella letteratura di ricerca come citotossici – tossici per le cellule cancerose e sane.

Villagra e il suo team di ricerca hanno scoperto nuove proprietà regolatorie non canoniche di questi farmaci epigenetici, scoprendo che l’inibizione di HDAC6 ha un effetto potente e forte sul sistema immunitario non correlato alle proprietà precedentemente citotossiche attribuite agli inibitori HDAC.

Questa ricerca dimostra per la prima volta che gli inibitori dell’HDAC6 possono sia migliorare la risposta all’immunoterapia sia diminuire l’ invasività del carcinoma mammario, con effetti citotossici minimi.

“Siamo entusiasti del lavoro perché, oltre alla potenza dell’immunoterapia, questo farmaco da solo è in grado di ridurre le metastasi”, ha detto Villagra.

“Questo potrebbe avere implicazioni oltre il cancro al seno.”

Questa ricerca è stata uno sforzo multidisciplinare, reso possibile dai collaboratori del GW Cancer Center, della GW School of Medicine and Health Sciences e della GW School of Engineering and Applied Sciences.

Il progetto è stato finanziato con borse di studio della GW School of Medicine and Health Sciences, il National Institutes of Health e la Melanoma Research Foundation.

“HDAC6 svolge un ruolo non canonico nella regolazione delle risposte immunitarie antitumorali, nella diffusione e nell’invasività del carcinoma mammario ” è stato pubblicato su Cancer Research, una rivista dell’American Association for Cancer Research.


Il cancro al seno è il tumore più diagnosticato e una delle principali cause di morte nelle donne di tutto il mondo [1].

 Il carcinoma mammario triplo negativo (TNBC) è descritto dalla mancanza di recettori degli estrogeni, recettori del progesterone o recettore 2 del fattore di crescita epidermico umano [2].

Molte segnalazioni hanno dimostrato che il TNBC è associato a prognosi sfavorevole ed è più probabile che altri tumori al seno si ripresentino localmente e metastatizzino al polmone e al cervello durante 3-5 anni dopo la diagnosi [2,3].

La radioterapia (RT) è uno dei trattamenti principali per il TNBC. 

RT riduce il rischio di recidiva locale e aumenta la sopravvivenza globale in carcinoma mammario in situ e infiltrante [4].

Tuttavia, a causa del potenziale metastatico della RT e della variazione individuale della radiosensibilità, molti pazienti presentano insufficienza della RT, che porta alla ricaduta del cancro e alla metastasi [5].

Pertanto, è necessario sviluppare nuove strategie che possano rafforzare l’efficacia della radioterapia.

La via autofagia-lisosomiale e il sistema ubiquitina-proteasoma (UPS) sono due meccanismi primari di auto-digestione delle proteine ​​cellulari. L’UPS è la via di degradazione selettiva per la proteolisi di proteine ​​mal ripiegate o di breve durata.

In questo percorso, le proteine ​​mal ripiegate che si legano con l’ubiquitina vengono degradate dal proteasoma [6]. Precedenti studi hanno dimostrato che un eccesso di proteine ​​mal ripiegate o dispiegate nel reticolo endoplasmatico (ER) causano stress ER e inducono percorsi di risposta proteica spiegata (UPR) [7].

Lo stress ER e i percorsi UPR nelle terapie del cancro offrono un grande potenziale per lo sviluppo di nuove strategie anticancro [8]. Se lo stress è troppo grave, lo stress ER può anche innescare la morte cellulare [9,10].

L’evidenza indica che lo stress ER è un fattore scatenante dell’apoptosi e dell’autofagia [8,11,12]. Inoltre, Williams et al. ha indicato che l’inibitore del proteasoma ha indotto stress ER e morte cellulare nelle cellule tumorali umane del colon [9].

Pertanto, l’UPS può regolare lo stress ER. Recenti prove mostrano che l’aggresome è un sistema alternativo al proteasoma per la degradazione delle proteine ​​polyubiquitinate unfolded / misfolded [13].

La formazione aggressiva alla fine provoca la clearance autofagica, che degrada molti substrati (o carichi) attraverso la via lisosomiale [14]. L’istone deacetylase 6 (HDAC6) svolge un ruolo importante nella degradazione delle proteine ​​aggresomali.

L’HDAC6 lega sia la dineina che le proteine ​​polubiquitinate per il trasporto verso gli aggresomi [15]. In precedenza gli autori avevano riferito che il panobinostat inibitore dell’HDAC6 causava stress ER e autofagia nelle cellule TNBC [16]. Questi risultati suggeriscono che l’UPS è strettamente correlato all’autofagia.

L’autofagia è un meccanismo di degradazione delle proteine ​​che ricicla gli organelli danneggiati e le proteine ​​a lunga vita trasportandoli negli autofagosomi ai lisosomi per la degradazione [17].

Quando esposte ad ambienti avversi, come la fame di nutrienti o l’ipossia, le cellule inducono l’autofagia a mantenere la loro longevità [18]. Negli ultimi anni, mirare all’autofagia per rafforzare gli attuali trattamenti in diversi tumori, incluso il carcinoma mammario, ha mostrato risultati promettenti [18,19,20].

Sebbene l’autofagia svolga un ruolo fondamentale nella terapia del cancro, il ruolo dell’autofagia nel controllo della morte o della sopravvivenza delle cellule tumorali è ancora oggetto di discussione. 

Ricerche precedenti hanno dimostrato che lo stress ER nelle cellule di cancro al seno con meccanismo di apoptosi difettoso aumenta l’autofagia indotta da irradiazione (IR) e rafforza la radiosensibilità.

L’attivazione dell’autofagia attraverso i meccanismi UPR può servire come potenziale strategia di radiosensibilizzazione per rafforzare l’efficienza di uccisione della RT nelle cellule tumorali al seno [21].

I nostri studi precedenti hanno scoperto che un nuovo inibitore dell’istone deacetilasi (HDACi), TMU-35435, ha aumentato la citotossicità dell’etoposide dalla degradazione proteasomale della subunità catalitica della proteina chinasi dipendente dal DNA (DNA-PKcs) nel TNBC [22].

TMU-35435 aveva un antitumore e una maggiore attività del reagente di demetilazione del DNA contro il carcinoma polmonare umano non a piccole cellule [23]. Pertanto, abbiamo ipotizzato che TMU-35435 possa sensibilizzare le cellule TNBC all’IR.

Abbiamo testato questa ipotesi esplorando gli impatti di TMU-35435 combinato con IR su UPS, stress ER e autofagia nelle linee cellulari TNBC. Abbiamo esaminato se TMU-35435 ha migliorato la sensibilità all’IR in vitro e in vivo.

Le nostre osservazioni forniscono nuove percezioni sui meccanismi alla base della radiosensibilizzazione mediata da TMU-35435 che possono essere importanti per lo sviluppo di strategie per migliorare l’efficienza di TNBC a RT.

conclusioni

Dati i nostri dati e le prove esistenti, possiamo costruire una rete integrata di aggregazione proteica, stress ER e autofagia, come mostrato nel diagramma schematico in Figura 8.

I nostri risultati in generale hanno suggerito che la citotossicità significativamente aumentata è stata esercitata dal trattamento combinato rispetto a IR o TMU-35435 da soli nelle cellule TNBC.

Inoltre, TMU-35435 ha soppresso l’interazione di HDAC6 con la dineina. Pertanto, nel trattamento combinato è stato riscontrato un significativo miglioramento dell’aggregazione proteica e dello stress ER.

Il trattamento combinato IR e TMU-35435 ha aumentato il flusso autofago e la morte delle cellule autofagiche. Nel modello murino di carcinoma mammario ortotopico, la crescita del tumore è stata soppressa dal trattamento di combinazione con IR e TMU-35435 attraverso l’induzione dello stress ER e dell’autofagia.

Il nostro studio attuale ha indicato che TMU-35435 potrebbe fungere da radiosensibilizzatore contro TNBC.

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La Figura 8
TMU-35435 aumenta la sensibilità alle radiazioni attraverso l’induzione dell’aggregazione proteica mal ripiegata e la morte cellulare autofagica nel carcinoma mammario triplo negativo (TNBC). L’IR provoca l’aggregazione di proteine ​​mal ripiegate e stress ER. TMU-35435 sopprime l’interazione di HDAC6 con la dineina e quindi causa l’aggregazione proteica mal ripiegata. Inoltre, lo stress ER combinato indotto dal trattamento può causare la morte cellulare autofagica.

Riferimenti

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