FAK fremmer tumorvekst og progresjon

bakgrunn

Basalignende brystkreft er en aggressiv brystkreft med begrensede behandlingsalternativer. Uttrykk og grad av fosforylering av cytoplasmatisk fokal adhesjonskinase (FAK) økes sterkt i trippel negative brystkreftundertyper inkludert basalignende brystkreft. Som en del av flere signaltransduksjonskaskader overfører kinasen signaler fra vekstfaktorer og cytokinreseptorer og er involvert i tumorvekst og metastase. Kinase-avhengige så vel som kinase-uavhengige mekanismer spiller en rolle her.

FAK kan aktivere en rekke nedstrøms effektorer som er involvert i kontrollen av tumorcelleoverlevelse, spredning og migrasjon. Disse inkluderer Src-kinaser, som igjen aktiverer p130Cas-adaptermolekyler og mange andre signaltransduksjonskomponenter, inkludert de fra Ras-Erk-signalveien. I tillegg aktiverer FAK signalveien PI3K-AKT. Den tilhørende stimuleringen av mTOR-signalering beskytter mot apoptose og fremmer celleoverlevelse. Et direkte bevis på FAKs betydning for basalignende brystkreft har hittil ventet. [1]

Målsetting

I jakten på effektive behandlingsalternativer for pasienter med brystsvulster av den basalignende undertypen, undersøkte forskere i USA rollen som fokal adhesjonskinase.

metodikk

MMTV-Wnt1 musemodell

Den kanoniske Wnt-signalveien spiller en rolle i humane basalignende brysttumorer. Dette fører til stabilisering av β-catenin, som kan trenge gjennom cellekjernen og transaktivere Wnt-målgener der. Transgene ekspresjon av Wnt-liganden Wnt1, som fungerer som et proto-onkogen, ved bruk av MMTV (mus mammary tumor virus) LTR-enhancer er tilstrekkelig til å danne bryst-adenokarsinomer. MMTV (mus mammary tumor virus) -Wnt1 musemodell utvikler brysttumorer hovedsakelig av basalignende undertype og brukes i forskning for å belyse signalveier som er aktive i humane basalignende brysttumorer.

Betinget fjerning av FAK og knock-in mutasjon i kinase domene

For å undersøke FAKs rolle i denne brystkreftundertypen ble musekohorter med MMTV-Wnt1-kontrollerte svulster generert ved hjelp av etablerte metoder (f.eks. Knock-out og knock-in med Cre / loxP-teknologi) der FAK eller kinaseaktiviteten deres ble bevisst slått av. Immunoblot-analyser ble brukt for å verifisere fjerning av FAK eller dets kinaseaktivitet i tumorcellene.

Immunohistologiske, immunhiostokjemiske og farmakologiske metoder samt transkriptomiske analyser ble brukt for videre undersøkelser for å demonstrere kinaseaktiviteten og avsløre de involverte signalveiene. Cellemigrasjon ble blant annet analysert ved hjelp av en sårhelingsanalyse.

Resultater

Analyser av en stor brystkreftpasientkohorte (METABRIC datasett) med 2509 svulster viste at FAK-genet ble amplifisert i 415 av svulstene (21%). Pasienter med en økt andel FAK hadde en signifikant dårligere prognose (median totaloverlevelse på 139,5 måneder) enn pasienter uten FAK-forsterkning (median totaloverlevelse på 164,3 måneder). Videre undersøkelser og stratifisering i henhold til den basalignende undertypen indikerte en avgjørende rolle for FAK i humane basalignende brysttumorer.

Musekullene generert for å undersøke FAKs rolle ble karakterisert med hensyn til tumorutvikling og vekst så vel som metastase. Hos mus der FAK ble fjernet eller kinaseaktivitet ble hemmet, ble vekst og metastase av svulstene signifikant undertrykt sammenlignet med MMTV-Wnt1-kontrollmus. Immunhistologiske undersøkelser av vevsseksjoner i lungene viste at mus som manglet FAK-aktivitet hadde færre lungemetastaser enn kontrollmus. Mens en til fire (men stort sett mer enn to) metastaser per seksjon ble talt i kontrollmus, ble det bare funnet en til to metastaser per seksjon hos mus der FAK eller dets kinaseaktivitet ble slått av.

Immunhistokjemiske analyser viste at fraværet av FAK fører til økt apoptose av tumorcellene, som er basert på en autonom mekanisme. Forstyrret angiogenese eller cytotoksisk infiltrasjon av T-celler kan utelukkes som årsak.

Videre undersøkelser av de underliggende mekanismene på udødeliggjorte tumorceller viste at fjerning av FAK i tumorcellene førte til en økt følsomhet for ER (endoplasmatisk retikulum) stressindusert celledød. I tillegg ble det observert redusert tumorcellemigrasjon og redusert dannelse av tumorsfærer (metastaser). Transkriptomiske analyser indikerer en nedregulering av AKT-mTOR signalveien. Det kan vises at FAK ikke påvirker uttrykket av mTOR, men dets aktivitet.

Oppsummert viser dataene at FAK kreves i Wnt1-drevne svulster for å aktivere AKT-mTOR signalveier.

Konklusjon

FAK representerer et potensielt terapeutisk mål for behandling av brystkreft av den basalignende undertypen, siden kinasen ikke er nødvendig for utvikling, men for overlevelse og progresjon av svulstene.