Μελέτη του ρόλου των σηματοδοτικών πορειών του NF-κΒ στην καρκινογένεση του πνεύμονα και στη ρύθμιση γονιδίων-στόχων τους
Authors: Ρουπακιά Ευγενία 
Published: June 2021

Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η συχνότερη μορφή καρκίνου με την υψηλότερη θνησιμότητα παγκοσμίως. Κλινικά διακρίνεται στο μη-μικροκυτταρικό (NSCLC) και στο μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (SCLC) που αντιπροσωπεύουν το ~85% και ~15% όλων των περιπτώσεων, αντίστοιχα. Το αδενοκαρκίνωμα του NSCLC, που αποτελεί τον κύριο ιστοπαθολογικό υπότυπο (~55%), οφείλεται στη συσσώρευση ογκογόνων μεταλλάξεων οι οποίες οδηγούν στην ενεργοποίηση της κανονικής σηματοδοτικής πορείας του NF-κΒ, ΙΚΚβ-p65/p50. Η πορεία αυτή, που φυσιολογικά εμπλέκεται στη ρύθμιση των προ-φλεγμονωδών και στρεσογόνων κυτταρικών αποκρίσεων, εμφανίζεται ιδιοστατικά ενεργή σε πολλούς τύπους καρκίνου, συμπεριλαμβανομένου του NSCLC, προάγοντας την ανάπτυξη του όγκου. Ωστόσο, στο NSCLC οι μοριακοί μηχανισμοί δράσης της δεν έχουν αποσαφηνιστεί πλήρως. Ομοίως, ενώ η δράση της μη κανονικής πορείας ενεργοποίησης του NF-κΒ που επάγεται διαμέσου της κινάσης ΙΚΚα, ΙΚΚα-RelB/p52 γενικά προάγει την καρκινογένεση, στο NSCLC είναι ελάχιστα μελετημένη. Επιπλέον, οι κινάσες, ΙΚΚα και ΙΚΚβ, εμφανίζουν και ανεξάρτητες δράσεις από την ενεργοποίηση των μεταγραφικών παραγόντων NF-κΒ. Ενώ η κινάση ΙΚΚβ προάγει την ανάπτυξη NSCLC, αντίθετα, ο ρόλος της κινάσης ΙΚΚα εμφανίζεται ογκοκατασταλτικός σε ορισμένους τύπους καρκίνου και ογκογόνος σε κάποιους άλλους, ενώ στον καρκίνο του πνεύμονα ο ρόλος της παραμένει ασαφής. Σκοπός της παρούσας μελέτης ήταν η διερεύνηση του ρόλου της κανονικής και μη-κανονικής πορείας ενεργοποίησης του NF-κΒ στην ανάπτυξη του NSCLC αλλά και η ταυτοποίηση νέων γονιδίων στόχων που διέπουν τη δράση τους.Για τη μελέτη του ρόλου της μη-κανονικής πορείας στην καρκινογένεση του πνεύμονα χρησιμοποιήθηκαν καρκινικές κυτταρικές σειρές NSCLC στις οποίες μειορρυθμίστηκε η κινάση ΙΚΚα, ή η υπομονάδα NF-κΒ p52 και οι οποίες εμβολιάστηκαν υποδόρια αμφίπλευρα σε αθυμικούς μύες ως ξενομοσχεύματα in vivo. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι ενώ η κινάση ΙΚΚα καταστέλλει την ανάπτυξη του NSCLC, η υπομονάδα p52 προάγει την ανάπτυξή του, και επομένως ο ογκοκατασταλτικός ρόλος της ΙΚΚα είναι ανεξάρτητος από την ενεργοποίηση του NF-κΒ. Αυτά τα ευρήματα επιβεβαιώθηκαν και σε ένα δυ-διαγονιδιακό μοντέλο μυός in vivo όπου η απάλειψη της ΙΚΚα στα πνευμονοκύτταρα τύπου-ΙΙ είχε σαν αποτέλεσμα την αύξηση του αριθμού και του μεγέθους των όγκων στους πνεύμονες των διαγονιδιακών μυών μετά τη χορήγηση του χημικού καρκινογόνου ουρεθανίου. Για τη μελέτη του μηχανισμού δράσης της ΙΚΚα στην καρκινογένεση του πνεύμονα, πραγματοποιήθηκε ανάλυση RNA-seq σε δείγματα RNA από τους όγκους που απομονώθηκαν από τα ξενομοσχεύματα και τους όγκους που αναπτύχθηκαν στους διαγονιδιακούς μύες για την ταυτοποίηση γονιδίων-στόχων της ΙΚΚα. Η δράση της κινάσης ΙΚΚα είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση της έκφρασης γονιδίων-στόχων του μεταγραφικού παράγοντα HIF-1α, όπως είναι τα γονίδια GAPDH, GPI, PFKL, SLC2A1 και HIGD2A. Τα αποτελέσματα κατέδειξαν έναν εξελικτικά συντηρημένο, ογκοκατασταλτικό μηχανισμό δράσης της ΙΚΚα στο NSCLC κατά τον οποίο η ΙΚΚα μειώνει τη σταθερότητα και την ενεργότητα του HIF-1α και τη μεταγραφή των γονιδίων-στόχων του SLC2A1 και ΗΚ2 in vivo, μειώνοντας την ικανότητα ανάπτυξης των καρκινικών κυττάρων σε συνθήκες υποξίας. Για τη μελέτη του ρόλου της κανονικής πορείας στην καρκινογένεση του πνεύμονα χρησιμοποιήθηκαν καρκινικές κυτταρικές σειρές NSCLC στις οποίες μειορρυθμίστηκε η υπομονάδα του NF-κΒ, RelA/p65 που ενεργοποιείται από την κινάση ΙΚΚβ και οι οποίες αναπτύχθηκαν ως ξενομοσχεύματα in vivo. Η αποσιώπηση του p65 είχε σαναποτέλεσμα την ανάπτυξη σημαντικά μικρότερων όγκων. Για την ταυτοποίηση γονιδίων-στόχων που μεταβάλλονται με τη δράση της κανονικής σηματοδοτικής πορείας του NF-κΒ πραγματοποιήθηκε ανάλυση RNA-seq σε δείγματα RNA από τους όγκους που απομονώθηκαν. Μεταξύ των γονιδίων που ταυτοποιήθηκαν ήταν το πρωτο-ογκογονίδιο ROS1 και το γονίδιο του υποδοχέα LGR6 η έκφραση των οποίων παρατηρήθηκε μειωμένη απουσία της υπομονάδας RelA/p65, ενώ αντίθετα αυξημένη παρατηρήθηκε η έκφραση του γονιδίου CD82/ΚΑΙ1, το οποίο κωδικοποιεί μια διαμεμβρανική τετρασπανίνη που δρα ως καταστολέας της μετάστασης. Η αποσιώπηση του RelA/p65 ή η υπερέκφραση του CD82 είχε σαν αποτέλεσμα την καταστολή της διαδικασίας της επιθηλιακής-προς-μεσεγχυματικής μετατροπής (EMT) διαμέσου της αύξησης των επιπέδων έκφρασης της Ε-καντερίνης που αποτελεί κύριο δείκτη του επιθηλιακού φαινοτύπου. Συνολικά, τα αποτελέσματα κατέδειξαν ότι η δράση του μεταγραφικού παράγοντα RelA/p65 στην ανάπτυξη του NSCLC προάγει τη μεταναστευτική ικανότητα των κυττάρων και τη διαδικασία της ΕΜΤ, εν μέρει, διαμέσου της μειορρύθμισης του CD82. Συμπερασματικά, ενώ η ΙΚΚα καταστέλλει την ανάπτυξη του NSCLC καταστέλλοντας την ενεργοποίηση του HIF-1α και των γονιδίων-στόχων του, η κανονική πορεία του NF-κΒ ΙΚΚβ - RelA/p65 προάγει την ανάπτυξη των όγκων in vivo, διαμέσου, μεταξύ άλλων, της μείωσης της έκφρασης του καταστολέα της μετάστασης CD82.