Μελέτη της λιποφαγικής δραστηριότητας στον καρκίνο του προστάτη και ο ρόλος της στην ευαισθησία των καρκινικών κυττάρων στην ακτινοθεραπεία και χημειοθεραπεία
Authors: Λάμπρου Ιωάννης 
Published: December 2021

O καρκίνος του προστάτη (PCa) αποτελεί τη δεύτερη συχνότερη κακοήθεια, που διαγιγνώσκεται στους άνδρες στον δυτικό κόσμο και την πέμπτη συχνότερη αιτία θανάτων που σχετίζονται με τον καρκίνο. Ως εκ τούτου, υπάρχει έντονη επιστημονική ζήτηση για πολυπαραγοντικές μελέτες που σχετίζονται με την έρευνα της βιολογίας του PCa, την ανάπτυξη του όγκου, την μετάσταση και την ανταπόκρισή του PCa σε διάφορες θεραπευτικές προσεγγίσεις. Μια τέτοια έρευνα μπορεί να οδηγήσει στην ανακάλυψη νέων πιθανών μορίων-στόχων που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για τη βελτίωση ή την πρόβλεψη της αποτελεσματικότητας των αντικαρκινικών θεραπειών. Ο κύριος στόχος της παρούσας μελέτης ήταν να διερευνήσει τον τρόπο με τον οποίο η λιποφαγία εμπλέκεται στην ανάπτυξη του PCa, καθώς και να προσδιοριστεί εάν η παρέμβαση σε αυτόν τον κυτταρικό μηχανισμό θα επηρεάσει την απόκριση των κυττάρων PCa στην ακτινοθεραπεία και στη χημειοθεραπεία. Η ακτινοθεραπεία είναι μια από τις κύριες μεθόδους θεραπείας για την αντιμετώπιση της τοπικά εντοπισμένης και της τοπικά προχωρημένης νόσου. Η χημειοθεραπεία, μέσω χορήγησης δοσεταξέλης, αποτελεί τη θεραπεία εκλογής για την αντιμετώπιση του προχωρημένου μεταστατικού PCa ανθεκτικού στον ευνουχισμό. Ωστόσο, ο επαναπρογραμματισμός του μεταβολισμού των καρκινικών κυττάρων, συμπεριλαμβανομένων και των αλλαγών στο μεταβολισμό των λιπιδίων, θεωρείται ότι είναι ένα από τα πολλά προσαρμοστικά συμβάντα που καθοδηγούν την εξέλιξη ενός όγκου και μπορεί να μειώσει σταδιακά την αποτελεσματικότητα της θεραπείας, με συνέπεια την υποτροπή του όγκου και τη χαμηλή θεραπευτική έκβαση. Στην μελέτη αυτή διερευνήσαμε τον ρόλο της περιλιπίνης-3 (PLIN3) στην απόκριση του PCa κατά την ακτινοθεραπεία και τη χημειοθεραπεία. Η PLIN3 αποτελεί μια δομική πρωτεΐνη που σχετίζεται με τη λιποφαγία και την ακεραιότητα των λιπιδικών σταγόνων (LDs), ενώ η υπερέκφραση αυτής της πρωτεΐνης σχετίζεται με την επιθετικότητα του όγκου. Επιπλέον, διερευνήσαμε τη συμμετοχή της λυσοσωμικής όξινης λιπάσης (LAL), μιας πρωτεΐνης των λυσοσωμάτων που συνδέεται στενά με τη λιποφαγία, στην απόκριση του PCa μετά την ακτινοθεραπεία.Αναλυτικά, τρεις κυτταρικές σειρές PCa, δύο ορμονο-ανεξάρτητες (DU145, PC3) και μία ορμονο-εξαρτώμενη (22Rv1), χρησιμοποιήθηκαν για την ανάπτυξη των 9 σταθερά επιμολυσμένων κυτταρικών σειρών που διερευνήθηκαν σε αυτή τη μελέτη. Αυτές οι σταθερά διαμολυσθείσες φθορίζουσες κυτταρικές σειρές δημιουργήθηκαν με τη χρήση ενός συστήματος λεντοϊού 2ης γενιάς, προκειμένου να κατασκευαστούν τα κύτταρα PCa έτσι ώστε να φέρουν έναν φαινότυπο ελέγχου που δεν περιλαμβάνει αποσιώπηση κάποιου γονιδίου (shControl), καθώς και από δύο φαινότυπους με καταστολή της PLIN3 (shPLIN3) ή καταστολή της LAL (shLAL).Στη συνέχεια, όσον αφορά τις κυτταρικές σειρές DU145, 22Rv1 και PC3, διερευνήσαμε την in vitro απόκριση στην ιοντίζουσα ακτινοβολία, είτε των shPLIN3 είτε των shLAL κυττάρων, σε σύγκριση με τα αντίστοιχα shControl κύτταρα. Για τις in vivo μελέτες, χρησιμοποιήσαμε δύο είδη πειραματόζωων GEMM (Genetically Engineered Mouse Model), το NOD.SCID (NOD.CB17-Prkdcscid/J) και το R2G2 (B6.129-Rag2tm1FwaII2rgtm1Rsky/DwlHsd), προκειμένου να μελετήσουμε την απόκριση των shControl και των shPLIN3 κυτταρικών σειρών PCa στην ακτινοθεραπεία. Για όλες τις μελετημένες κυτταρικές σειρές PCa που εκτέθηκαν σε ακτινοβολία, κατά την καταστολή της PLIN3 πρωτεΐνης, τα πειράματα in vitro και in vivo έδειξαν μειωμένο ρυθμό κυτταρικής διαίρεσης και αξιοσημείωτη ακτινο-ευαισθητοποίηση. Επιπλέον, τα in vivo πειράματα έδειξαν τη σημαντικά αυξημένη αποτελεσματικότητα της ακτινοθεραπείας στα shPLIN3 κύτταρα, με αποτέλεσμα την μειωμένη ικανότητα ανάπτυξης του όγκου και την εκτεταμένη νέκρωση των ιστών. Επιπλέον, αξιολογήθηκε η κλινική συνάφεια των παρατηρούμενων αλλαγών των επιπέδων έκφρασης για τις πρωτεΐνες PLIN3 και LAL σε ένα σύνολο δειγμάτων ιστού PCa από ασθενείς που υποβλήθηκαν σε ριζική ακτινοθεραπεία. Συγκεκριμένα, η υπερέκφραση της PLIN3 πρωτεΐνης σε δείγματα ιστού PCa συσχετίστηκε με αυξημένο δείκτη πολλαπλασιασμού MIB1, αυξημένη αυτοφαγική ροή, μειωμένη απόκριση στην ακτινοθεραπεία και συνολικά κακή πρόγνωση. Συνεπώς, η αξιολόγηση των προτύπων έκφρασης της PLIN3 πρωτεΐνης μέσω της ανοσοϊστοχημείας μπορεί να εντοπίσει υποομάδες ασθενών με PCa, οι οποίοι ενδέχεται να ανταποκρίνονται λιγότερο στην ακτινοθεραπεία και να βρίσκονται σε υψηλό κίνδυνο υποτροπής μετά την ακτινοβόληση. Επομένως, απαιτείται περαιτέρω κλινική αξιολόγηση, ώστε να εκτιμήσουμε εάν η αποτελεσματικότητα της ακτινοθεραπείας μπορεί να ενισχυθεί με ταυτόχρονη διακοπή της αυτοφαγίας, καθώς και με άμεση ή έμμεση καταστολή της PLIN3 σε αυτήν την υποομάδα ασθενών. Όσον αφορά την καταστολή της LAL πρωτεΐνης, ο αντίκτυπος της στην ακτινοθεραπεία του PCa παρέμεινε ακόμη ασαφής. Ως εκ τούτου, απαιτείται περαιτέρω έρευνα πριν μπορέσει να διεξαχθεί οποιοδήποτε ασφαλές συμπέρασμα σχετικά με την επίδραση της LAL πρωτεΐνης. Σχετικά με την απόκριση του PCa στη χημειοθεραπεία, επιδιώξαμε να διερευνήσουμε το ρόλο της καταστολής της PLIN3 στην κυτταροτοξική δράση της δοσεταξέλης στα shControl και shPLIN3 κύτταρα PCa. Επιπλέον, εξετάστηκαν οι επιδράσεις από την καταστολή της PLIN3 πρωτεΐνης στην αυτοφαγία, στο αποπτωτικό δυναμικό και στον ρυθμό πολλαπλασιασμού των καρκινικών κυττάρων. Όσον αφορά τις κυτταρικές σειρές PCa που εκτέθηκαν στη δοσεταξέλη, τα shPLIN3 κύτταρα εμφάνισαν ανθεκτικότητα σε αυτήν, εξαιτίας της ενισχυμένης αυτοφαγικής ροής και μειωμένης ικανότητας έναρξης της απόπτωσης που εκδήλωσαν. Συνεπώς, αξιολογήσαμε την επίδραση της καταστολής της αυτοφαγίας μέσω χλωροκίνης, στην κυτταροτοξικότητα της δοσεταξέλης. Η διακοπή της αυτοφαγίας μετά από χορήγηση χλωροκίνης ανέστρεψε την παρατηρηθείσα χημειο-ανθεκτικότητα των shPLIN3 κυττάρων PCa, χωρίς όμως να προκαλέσει ανάλογο αποτέλεσμα στα shControl κύτταρα. Επίσης, όλες οι shPLIN3 κυτταρικές σειρές εμφάνισαν μειωμένη ικανότητα έναρξης της απόπτωσης και αυξημένη ικανότητα επιβίωσης σε σύγκριση με τα shControl κύτταρα μετά την έκθεσή τους στη δοσεταξέλη. Προκειμένου να εξηγηθεί η παρατηρούμενη χημειοανθεκτικότητα του PCa κατά την καταστολή της PLIN3, αξιολογήσαμε τα πρότυπα έκφρασης της σε δείγματα ιστών PCa από ασθενείς που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με ριζική προστατεκτομή, όπου παρατηρήθηκε η μερική ή πλήρης απώλεια έκφρασης της PLIN3 στο 70% του συνόλου των αξιολογηθέντων δειγμάτων. Επομένως, δεδομένης της συχνής απώλειας της PLIN3 πρωτεΐνης σε δείγματα PCa, προτείναμε ότι ο συνδυασμός δοσεταξέλης με χλωροκίνη μπορεί να βελτιώσει την αποτελεσματικότητα της χημειοθεραπείας σε ασθενείς των οποίων η βιοψία υποδήλωσε καρκινικά κύτταρα με απουσία έκφρασης της PLIN3. Συμπερασματικά, αυτή η μελέτη αποτέλεσε μια διεξοδική διερεύνηση του ρόλου της λιποφαγίας/αυτοφαγίας και του μεταβολισμού του PCa μετά τη χορήγηση ακτινοθεραπείας ή χημειοθεραπείας. Συνολικά δείξαμε ότι κατά την χορήγηση ακτινοβολίας, τα shPLIN3 κύτταρα PCa εμφανίστηκαν ευαίσθητα στην ακτινοθεραπεία τόσο με in vitro όσο και με in vivo πειράματα. Επίσης, δείξαμε ότι η καταστολή της PLIN3 πρωτεΐνης πυροδότησε τη χημειο-ανθεκτικότητα των κυττάρων PCa, κυρίως μέσω της ενίσχυσης της αυτοφαγικής ροής τους. Η παρατηρούμενη χημειο-ανθεκτικότητα στα shPLIN3 κύτταρα PCa αντιστράφηκε με ταυτόχρονη χορήγηση δοσεταξέλης και χλωροκίνης. Τέλος, προτείνουμε ότι τα επίπεδα έκφρασης της PLIN3 στον PCa, όπως υποδεικνύονται από την ανοσοϊστοχημική εκτίμηση της βιοψίας του κάθε ασθενή, θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως ισχυρός διαγνωστικός ή προγνωστικός βιοδείκτης στη θεραπεία του PCa, προσφέροντας έτσι μια πιο εξατομικευμένη θεραπευτική στρατηγική και βελτιωμένα ποσοστά επιβίωσης.