Μεταγραφική και επιγενετική ρύθμιση σε μοντέλα καρκίνου του μαστού
Authors: Βογιατζόγλου Αμαλία 
Published: April 2021

Ο καρκίνος του μαστού είναι μια ετερογενής ασθένεια που αποτελεί τον πιο συχνά εμφανιζόμενο καρκίνο στις γυναίκες ετησίως. Η Ετερογένεια αφορά την προέλευση των κυττάρων, τον συνδυασμό των «οδηγών» μεταλλάξεων, την κλωνική και επιγενετική επιλογή, που αντικατοπτρίζονται στην φαινοτυπική ποικιλομορφία, την απόκριση στη θεραπεία και την κλινική έκβαση του ασθενή. Αυτοί οι παράγοντες επηρεάζουν τον ρυθμό πολλαπλασιασμού των κυττάρων, τη συχνότητα και τη θέση των μεταστάσεων και την αντίσταση στη θεραπεία. Η ετερογένεια, που προκύπτει από γενετικές και επιγενετικές αλλαγές, μπορεί επίσης να αναπτυχθεί με την πάροδο του χρόνου εντός του ίδιου υποτύπου ή ακόμη και του ίδιου όγκου, καθιστώντας έτσι τις στοχευμένες εξατομικευμένες προσεγγίσεις υψηλή προτεραιότητα για την επίτευξη αποτελεσματικών θεραπειών. Για αυτό τον σκοπό, η κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που διέπουν τη βιολογική και κλινική συμπεριφορά του όγκου είναι υψίστης σημασίας. Η πρωτεΐνη της προμυελοκυτταρικής λευχαιμίας (PML) είναι ο βασικός οργανωτής πυρηνικών δομών που διευκολύνουν διάφορες αλληλεπιδράσεις μεταξύ πρωτεϊνών και μετα-μεταφραστικές τροποποιήσεις βασικών ρυθμιστικών παραγόντων που μεσολαβούν σε πολλαπλά επίπεδα στην επιβίωση των κυττάρων. Η PML ταυτοποιήθηκε για πρώτη φορά σε σύντηξη με τον υποδοχέα RARa, την πρωτεΐνη PML-RARa, που προκαλεί την οξεία μυελοκυτταρική λευχαιμία. Επόμενες μελέτες απέδωσαν στην PML ογκοκατασταλτικές ιδιότητες που προκαλούνται από προ-αποπτωτικά, προ-γηραντικά και ανασταλτικά σήματα του κυτταρικού κύκλου, σε συνδυασμό με την έλλειψη έκφρασης της σε δείγματα πρωτοπαθών όγκων, συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου του μαστού. Ωστόσο, πιο πρόσφατες μελέτες, αποκάλυψαν ότι, με τρόπο που εξαρτάται από το περιβάλλον, το PML μπορεί επίσης να εμφανίζει προ-ογκογονικές ιδιότητες. Συγκεκριμένα, στη χρόνια μυελοειδή λευχαιμία (CML), σε γλοιοβλαστώματα (GBM) και σε ορισμένες περιπτώσεις τριπλού αρνητικού καρκίνου του μαστού (TNBC), το PML εκφράζεται έντονα, βοηθώντας στη διατήρηση του καρκινικού πληθυσμού, είτε ρυθμίζοντας τον κυτταρικό κύκλο, είτε συμβάλλοντας στη ρύθμιση της αυτοανανέωσης των βλαστικών κυττάρων του καρκίνου. Κατά συνέπεια, η PML έχει διπλό ρόλο στην ογκογένεση που ενεργεί ως κατασταλτικός παράγοντας ή ως προογκογόνος σε συγκεκριμένα κυτταρικά υπόβαθρα. Ο σκοπός αυτής της διατριβής ήταν να αποσαφηνίσει τους μοριακούς στόχους, μέσω των οποίων, η PML ρυθμίζει τη βλαστικότητα και τη μετάσταση των καρκινικών κυττάρων του μαστού ως ένα πρώτο βήμα για την κατανόηση του ρόλου των μοριακών στόχων που καθορίζουν την προ-ή αντι-ογκογονική δράση του. Στο πλαίσιο αυτό έγινε αποσιώπηση του PML γονιδίου σε χαρακτηρισμένα ανθρώπινα καρκινικά κυτταρικά μοντέλα του μαστού. Τα πειραματικά μας αποτελέσματα έδειξαν ότι η αποσιώπηση της PML ενισχύει την κινητικότητα των κυττάρων και τα μεσεγχυματικά χαρακτηριστικά τους σε κυτταρικές καλλιέργειες, καθώς επίσης αύξησε την επιθετική συμπεριφορά των MDA-MB-231 κυττάρων, δημιουργώντας μεγαλύτερους όγκους και περισσότερες μεταστάσεις, αλλά όχι στα επιθηλιακά ER θετικά MCF7 κύτταρα. Τα αποτελέσματα της ιστολογικής ανάλυσης δείχνουν έμμεσα την υψηλότερη αγγείωση των όγκων PML-KD μια επίδραση που μπορεί να προκαλείται από ενισχυμένη απόκριση στην υποξία. Πιο σημαντικά, οι κυτταρικές σειρές που προέρχονται από πρωτογενείς όγκους in vivo ή μεταστάσεις του πνεύμονα, είναι περισσότερο επιθετικές και έχουν ενισχυμένες προαγγειογόνες ιδιότητες που μπορεί να προκύψουν από επιγενετική ή εκτεταμένη κλωνική επιλογή in vivo απουσία PML. Η PML αλληλεπιδρά με παράγοντες στόχους της p53 πρωτεΐνης, όπως παράγοντες της επιθηλιομεσεγχυματικής μετάβασης (EMT) και ο βασικός ρυθμιστής της υποξίας HIF1a, ρυθμίζοντας τη δράση τους σύμφωνα με το γενετικό υπόβαθρο των κυττάρων. Είναι ενδιαφέρον ότι βρήκαμε διάφορους bHLH παράγοντες που περιλαμβάνουν τον HIF1a και τους EMT, όπως το Twist και το Snail, να αλληλεπιδρούν με την PML και πιθανότατα παρεμποδίζονται να προκαλέσουν EMT. Έτσι, η PML εμποδίζει την επιθετική EMT-μεταστατική συμπεριφορά των MDA-MB-231 αλλά όχι των κυττάρων MCF7 που δεν εκφράζουν EMT παράγοντες ή ιδιότητες. Σε συμφωνία με τα παραπάνω, το μεταγραφικό προφίλ αυτών των κυττάρων αποκαλύπτει ότι σημαντικές βιολογικές λειτουργίες όπως η κυτταρική προσκόλληση, ο κυτταρικός κύκλος και τα σηματοδοτικά μονοπάτια που σχετίζονται με την κυτταρική μετάσταση απορρυθμίζονται από την αποσιώπηση της PML στα MDA-MB-231 αλλά όχι στα MCF7 κύτταρα.Ένας κοινός σύνδεσμος στα παραπάνω αποτελέσματα μπορεί να είναι η ογκοκατασταλτική πρωτεΐνη p53. Η φυσιολογική p53 ενεργοποιείται και δεσμεύεται από την PML σε συνθήκες κυτταρικού στρες για να ενεργοποιήσει την κυτταρική γήρανση και την αποπτωτική λειτουργία. Εμείς δείχνουμε ότι το PML δεσμεύει πολύ ισχυρότερα τις μεταλλαγμένες μορφές του p53, όπως είναι και στα MDA-MB-231 (R280K) σε σχέση με τη φυσιολογική p53 που υπάρχει στα MCF7 κύτταρα. Δεδομένου ότι η μεταλλαγμένη p53 είναι έχει ισχυρά ογκογόνο δράση, υποθέτουμε ότι το PML είναι ένα λειτουργικό εμπόδιο στην ογκογόνο δράση της μεταλλαγμένης p53, όπως υποδεικνύεται από δεδομένα επιβίωσης της TCGA βάσης δεδομένων που συσχετίζουν την υψηλή έκφραση της PML με καλύτερη πρόγνωση σε ασθενείς με μεταλλαγμένη p53 σε περιπτώσεις TNBC καρκίνου του μαστού, αλλά όχι στις περιπτώσεις που η p53 ήταν φυσιολογική. Η αποσιώπηση της PML μπορεί έτσι να απελευθερώνει τη δραστικότητα της μεταλλαγμένης p53 για να προάγει τη μετάσταση μέσω EMT, αγγειογένεσης ή έκκρισης εξωσωμικών κυτταρικών κυστιδίων.