Des recherches révolutionnaires mettent en lumière la mutation génétique à l’origine du cancer agressif de la prostate.
Dans une étude récente publiée dans Rapports cellulaires Médecinedes chercheurs ont étudié si la perte du gène de la kinase 12 dépendante de la cycline (CDK12) était à l'origine du développement du cancer de la prostate (PCa).
Arrière-plan
Les enzymes kinases cyclines dépendantes (CDK) sont de deux types : les CDK régulatrices du cycle cellulaire qui participent à la progression du cycle cellulaire et les CDK transcriptionnelles qui contrôlent l'expression des gènes. CDK12, une enzyme transcriptionnelle, se lie à l'acide désoxyribonucléique (ADN) dans les régions amplificatrices et codantes pour les protéines.
Le ciblage génétique et pharmacologique a montré que le CDK12 régule la transcription des gènes de réponse aux dommages de l'ADN (DDR). Les données cliniques et précliniques suggèrent que CDK12 agit comme suppresseur de tumeur dans le carcinome séreux de l'ovaire et le cancer du sein triple négatif.
À propos de l'étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont étudié CDK12 en tant que gène suppresseur de tumeur de la prostate à l'aide de modèles murins dans lesquels l'inactivation pourrait conduire à la tumorigenèse. Ils ont également étudié si la perte de CDK12 pourrait rendre les tumeurs de la prostate vulnérables aux enzymes paralogues synthétiques mortelles.
Les chercheurs ont testé les effets de la perte de CDK12, combinés à d’autres mutations canoniques associées au PCa résistant à la castration métastatique (mCRPC), in vivo et in vitro. Les enquêteurs ont utilisé des souris génétiquement modifiées dépourvues de CDK12 fonctionnelle dans les cellules épithéliales de la prostate pour évaluer si l'inactivation de CDK12 favorisait la tumorigenèse de la prostate. L'immunotransfert et l'immunohistochimie ont confirmé la perte de la protéine CDK12.
Pour décrire plus explicitement comment la perte de CDK12 a favorisé la tumorigenèse, les chercheurs ont généré des organoïdes à partir de populations purifiées de cellules épithéliales de la prostate dépourvues de CDK12. En utilisant le modèle organoïde du cancer de la prostate, les enquêteurs ont effectué un dépistage CRISPR (répétitions palindromiques courtes et régulièrement espacées) pour identifier les mutations qui interagissaient positivement ou négativement avec la perte de CDK12.
Les chercheurs ont émis l’hypothèse que la perte de CDK12 augmente les dommages à l’ADN dans les cellules épithéliales de la prostate et améliore le potentiel tumorigène en imitant certains aspects de la suppression de la protéine 53 (TRP53) liée à la transformation. Ils ont utilisé la protéine 9 (Cas9) associée à CRISPR pour ablation de TRP53 dans des organoïdes de type sauvage (WT) et knock-out (KO) CDK12 afin de tester l'hypothèse.
Les chercheurs ont ensuite implanté des organoïdes chez des souris immunodéprimées sous forme d’allogreffes sous-cutanées. Ils ont vérifié si les allogreffes étaient sensibles au blocage des points de contrôle immunitaire (ICB) en utilisant des anticorps contre la mort cellulaire programmée 1 (PD-1) et la protéine cytotoxique associée aux lymphocytes T 4 (CTLA-4). De plus, ils ont vérifié si la perte de CDK12 influence la progression tumorale entraînée par l'inactivation de l'homologue de la phosphatase et de la tensine (PTEN), un gène suppresseur de tumeur.
Compte tenu du lien entre la perte de CDK12 et la résistance à la castration dans le PCa humain, les chercheurs ont analysé la signalisation des récepteurs androgènes (AR) dans les organoïdes CDK12KO.
Les organoïdes ont été traités avec du 5,6-dichloro-1-bêta-D-ribofurano sylbenzimidazole (DRB), un inhibiteur de la polymérase II de l'acide ribonucléique, pour analyser les conséquences de la perte de CDK12 sur l'ADN. Pour déterminer si les dommages à l'ADN spécifiques à la phase de synthèse du cycle cellulaire (S) provoqués par la perte de CDK12 sont associés à des conflits de transcription-réplication (TRC), les enquêteurs ont mené des tests de ligature de proximité (PLA).
Pour identifier les candidats présentant des effets létaux synthétiques de CDK12, les auteurs ont effectué un criblage d'acide ribonucléique (ARNsi) à petite interférence sur des cellules Henrietta Lacks (HeLa) via une bibliothèque ciblant 297 gènes ayant des fonctions potentiellement partagées avec CDK12. L'équipe a validé les organoïdes Cdk12KO pour l'efficacité du ciblage pharmacologique de CDK13 avec le dégradeur CDK12/13, YJ9069.
Résultats
La perte de CDK12 caractérise un sous-type mCRPC. L’étude a démontré que le CD12 supprime les cancers de la prostate et que sa perte entraîne une hypertranscription régulée par le proto-oncogène de la myélocytomatose (MYC). La perte de CDK12 provoque des TRC qui induisent des dommages à l'ADN, comme le démontre le traitement DRB et l'immunohistochimie γH2AX.
La perte de CDK12 améliore le développement tumoral en cas de perte du gène suppresseur de tumeur TRP53 mais empêche la croissance de tumeurs dépourvues de PTEN. La perte de CDK12 a inactivé TRP53 mais a montré des corrélations négatives avec l'inactivation de PTEN. De plus, la suppression simultanée de TRP53 et de CDK12 a amélioré la croissance des organoïdes dérivés de la prostate, et la suppression de CDK12 chez les animaux murins sans PTEN annule le développement de PCa. Les allogreffes à double knock-out CDK12/TRP53 ont montré une réponse immunitaire lymphocytaire et une sensibilité au traitement ICB.
La perte de CDK12 dans l'épithélium de la prostate murine a conduit à des lésions prénéoplasiques de la prostate avec une prolifération cellulaire accrue et une infiltration immunitaire par des lymphocytes T présentant des taux élevés de cytokines. Les organoïdes dérivés de la prostate déficients en CDK12 étaient hyperplasiques avec une désorganisation baso-luminale, confirmée par le séquençage de l'ARN unicellulaire.
Les tissus tumoraux murins dépourvus de CDK12 ont montré une sensibilité aux inhibiteurs et dégradateurs de CDK13, une vulnérabilité qui pourrait être exploitée pour traiter les tumeurs mutantes CDK12. Les données établissent le statut de CDK12 et CDK13 en tant qu'enzymes paralogues synthétiques. L'équipe a noté une viabilité cellulaire plus faible dans les organoïdes CDK12KO après traitement avec le dégradateur CD12/13, YJ9069. La dégradation de CDK12/13 a inhibé la voie de la protéine kinase B (AKT). Les inhibiteurs de CDK12/13, YJ5118 et THZ53, ont montré des effets plus forts.
D'après les résultats de l'étude, CDK12 est un gène suppresseur de tumeur et YJ1206, un dégradateur de CDK12/13, est un candidat thérapeutique potentiel pour les modèles précliniques de cancer de la prostate avancé.
