Des chercheurs découvrent pourquoi une protéine normale provoque le cancer de la prostate

Une protéine dont la fonction est normalement de définir le développement de la prostate indique aux cellules cancéreuses de continuer à se développer.

Dans une étude récente publiée dans Génétique de la natureles chercheurs ont étudié l’implication du récepteur des androgènes (AR) dans la croissance et la progression du cancer de la prostate (PCa).

Arrière-plan

L'AR est principalement responsable du cancer de la prostate, qui est le cancer le plus fréquent chez les hommes en Amérique du Nord. L'AR régule le développement de la prostate dans les cellules normales, mais favorise la croissance tumorale dans le cancer de la prostate. L'activité de l'AR est modifiée dans le cancer de la prostate, ce qui entraîne une dépendance à l'AR pour le développement et la survie de la tumeur, en particulier dans le cancer de la prostate métastatique résistant à la castration (mCRPC). L'AR est le principal objectif du traitement après une intervention chirurgicale ou une radiothérapie. L'étude de la dynamique de la chromatine et des cofacteurs du récepteur des androgènes pourrait éclairer les efforts de développement de nouveaux médicaments.

À propos de l'étude

La présente étude a examiné les processus moléculaires à l’origine de l’activité AR et ses implications pour les méthodes thérapeutiques dans le mCRPC.

Les chercheurs ont utilisé la protéine 9 associée aux répétitions palindromiques courtes groupées et régulièrement espacées (CRISPR) (Cas9) pour créer un système de rapport AR endogène. Le criblage CRISPR a permis de découvrir des cofacteurs impliqués dans les récepteurs aux androgènes et le cancer de la prostate. Ils ont identifié l'enhanceosome, un complexe de plusieurs protéines, dont la transcription et d'autres facteurs épigénétiques, qui s'assemblent sur l'acide désoxyribonucléique (ADN) à des endroits précis pour stimuler l'expression des gènes. Ils les ont comparés au néo-enhanceosome.

Les chercheurs ont exploré diverses approches pour réduire ou éliminer l'expression de la protéine du domaine SET 2 (NSD-2) se liant au récepteur nucléaire dans les cellules cancéreuses de la prostate. Ils ont utilisé l'inactivation génétique pour transduire les cellules à l'aide d'acides ribonucléiques à guide unique (sgRNA) ciblant NSD-1 et NSD-2. Ils ont modifié le gène KLK3 dans les cellules du carcinome des ganglions lymphatiques de la prostate (LNCaP) induit par AR pour insérer la séquence codante mCherry, qui a ensuite été fusionnée en phase avec le gène de la peptidase apparentée à la kallicréine 3 (KLK3) à l'aide d'une séquence d'endopeptidase.

Ils ont transfecté des cellules avec des siRNA (ou ASO) ciblant les gènes ON-TARGETplus SMARTpool, puis ont appliqué l'EPZ-6438 pendant 72 heures. Ils ont étudié si l'EPZ-6438, un inhibiteur sélectif de l'histone méthyltransférase EZH2, pouvait inhiber la croissance tumorale.

Les chercheurs ont évalué phénotypiquement les cellules PCa déficientes en NSD2 et ont produit le LLC0150, un produit chimique qui inhibe NSD-1 et NSD-2. Les niveaux totaux d'ARN et de protéines ont révélé que les gènes cibles étaient efficacement neutralisés (plus de 80 %). L'approche Bliss a déterminé la synergie entre les traitements pharmacologiques. Le criblage CRISPR a identifié la liaison de l'AR à la chromatine et les demi-motifs chimériques de l'AR.

Les chercheurs ont utilisé des souris NOD SCID et des échantillons de patients atteints d'un cancer de la prostate provenant des archives de l'Université du Michigan. Ils ont également utilisé des cellules de cancer vertébral de la prostate (VCaP), des cellules de rein embryonnaire humain 293 (HEK293FT), LNCaP et des expériences de culture cellulaire activées par 22RV1. Les chercheurs ont comparé les résultats du génotypage des mycoplasmes et des lignées cellulaires aux profils de répétitions courtes en tandem de la base de données American Type Culture Collection (ATCC).

Ils ont réalisé des tests de prolifération, des tests d'invasion Matrigel, une réaction en chaîne par polymérase quantitative (PCR), une analyse d'enrichissement de l'ensemble des gènes et une immunofluorescence. Les évaluations comprenaient le séquençage par immunoprécipitation de la chromatine (ChIP-seq) et l'identification du motif HOMER.

Résultats

Les chercheurs ont découvert que le NSD-2 modifie l’action de l’AR, un régulateur essentiel de la croissance adéquate de la prostate. Lorsque l’AR se fixe au NSD2, il favorise une division et un développement cellulaires rapides, ce qui entraîne le cancer de la prostate. Le NSD-2 est un composant essentiel des complexes d’enhanceosomes de l’AR dans les cellules cancéreuses de la prostate, ce qui suggère que le NSD-2 est une cible thérapeutique pour le mCRPC. L’AR agit comme un facteur de transcription, activant les gènes qui pilotent la différenciation des cellules épithéliales luminales.

Le NSD-2 est un coactivateur AR surexprimé dans les cellules épithéliales luminales de la prostate altérées. L'activité transcriptionnelle du complexe AR dépend de sa fonction méthyltransférase. L'inactivation du NSD-2 affecte la liaison AR dans plus de 65,0 % de son cistrome tumoral, réduisant ainsi les traits caractéristiques du cancer. Les emplacements AR dépendants du NSD-2 contiennent la protéine chimérique forkhead box A1 (FOXA1) : motif récepteur aux androgènes, qui comprend des circuits activateurs de récepteurs aux androgènes spécifiques aux tumeurs. Le NSD-2 fonctionne comme une méthyltransférase d'histone, protégeant la chromatine des marques répressives et favorisant l'expression des gènes.

L'inactivation de NSD-2 inhibe le développement du cancer mais ne l'éradique pas. NSD-1 et NSD-2 activent séparément l'activité AR oncogène, NSD-2 agissant comme un interrupteur moléculaire pour activer les caractéristiques caractéristiques du cancer. La perte de NSD-2 augmente la dépendance à NSD-1 dans les cellules PCa dépendantes de l'AR, faisant des paralogues NSD1/2 des co-vulnérabilités ciblables. LLC0150, qui dégrade NSD-1 et NSD-2, a démontré une efficacité sélective dans les cellules cancéreuses dépendantes des récepteurs aux androgènes et altérées par NSD-2.

Les composés dégradant NSD-1 et NSD-2 ont éliminé les lignées cellulaires du cancer de la prostate. Les dégradeurs ciblaient uniquement les cellules cancéreuses, sans endommager les cellules normales. Cependant, des recherches supplémentaires sont nécessaires pour améliorer le dégradateur, car la version initiale n'était pas transférable à un modèle murin. Les données indiquent que les médicaments ciblant NSD-1 ou NSD-2 pourraient être utilisés avec des antagonistes des récepteurs AR pour obtenir des avantages synergétiques dans le traitement du cancer de la prostate.

Conclusion

D'après les résultats de l'étude, les cellules cancéreuses de la prostate dépendent des récepteurs aux androgènes pour leur progression, l'activité des récepteurs aux androgènes étant considérablement reprogrammée aux stades malins. La production de néo-amplificateurs et l'expansion du circuit amplificateur des récepteurs aux androgènes sont nécessaires pour établir et maintenir des phénotypes agressifs du cancer de la prostate.

La découverte de NSD-2 comme composant des complexes d'enhanceosomes AR ouvre de nouvelles voies de ciblage thérapeutique dans le mCRPC. Ces résultats soulignent la nécessité de connaître l'implication d'AR et les cofacteurs associés dans le développement de thérapies efficaces contre le cancer de la prostate.