Cooperación oncogénica entre la citoquina pro-inflamatoria SP y el receptor tirosina quinasa ErbB-2/HER2

Abstract

INTRODUCCIÓN: La inflamación es un sello distintivo del cáncer. La inflamación crónica está fuertemente relacionada con el desarrollo y la progresión tumoral y suministra al tumor múltiples citoquinas proinflamatorias que pueden modular la señalización de la célula tumoral. Este es el caso de la Sustancia P (SP), una citoquina pro-inflamatoria/neuropéptido presente en el microambiente tumoral perteneciente a la familia de las taquiquininas y que señaliza principalmente a través de su receptor de mayor afinidad, el receptor NK-1 (NK-1R). NK-1 es un receptor acoplado a proteínas G (GPCR). La diversidad funcional de los GPCRs reside en que, además de activar sus propias rutas de señalización, transactivan otros receptores (como es el caso de los receptores de la famíla ERBB) y generan así una amplia diversidad de mecanismos de transducción de señales. Los miembros de la familia ERBB, incluyendo EGFR, HER2, HER3 y HER4, son receptores con actividad tirosina quinasa (RTK) y las redes de señalización desencadenadas a través de ellos desempeñan un papel fundamental en la iniciación y progresión del tumor. En particular, HER2 está sobreexpresado en aproximadamente el 25 % de las pacientes con CM y se asocia a un peor pronóstico y bajas tasas de supervivencia. Esta tesis doctoral ha tratado de investigar principalmente qué papel juega el neuropéptido/mediador proinflamatorio SP en la transmodulación del sistema ERBB en CM.

OBJETIVOS: Dada la importancia entre la señalización de la SP y la activación basal de los RTK, nuestro objetivo fue investigar como esta citoquina proinflamatoria podía contribuir en la transmodulación persistente de los receptores ERBB, EGFR y HER2, y de qué forma esto podía influir en un incremento de la malignidad y en la resistencia terapéutica del CM. RESULTADOS: En un análisis de 320 mujeres con CM, se detectó la expresión del receptor NK-1 y SP en un 94% y 52%, respectivamente, y sus niveles de expresión estaban correlacionados con el subtipo HER2+. Además, la expresión de SP y NK-1R estaba asociada positivamente a factores relacionados con un peor pronóstico. Mediante inmunofluorescencia indirecta multicor se analizaron 19 tumores primarios de mama, y a través de varios experimentos in vitro e in vivo, se detectó que la SP activaba la proteína HER2, con consecuencias importantes no sólo para el crecimiento y el desarrollo tumoral, sino también para la respuesta a terapias dirigidas contra el receptor HER2. Además, se identificaron algunos de los mecanismos responsables, mediante los cuales la SP y el receptor NK-1 transactivaban el receptor HER2. Se observó que mecanismos dependientes de la proteína Src y enzimas como las metaloproteasas podían ser las responsables del vínculo entre ambos receptores. Además se pudo valorar como esta transactivación aumentaba la señalización de HER2 en células humanas de CM y como, por el contrario, la inhibición del receptor NK-1 disminuía su activación. Los resultados observados hasta el momento, sugerían que el estado basal de activación de HER2 dependía en parte de la señalización autocrina/paracrina mediada por SP y el receptor NK-1. Por otra parte, el tratamiento con un antagonista del receptor NK-1 L-733, 060, reducía el crecimiento del tumor en ratones SCID xenoinjertados con células de CM EGFR+ o HER2+. Además de los resultados ya mencionados, se observó que una exposición continua a la SP, mimetizando una situación de inflamación crónica, aumentaba significativamente la resistencia de las células de CM a terapias anti-HER2, y que estos fármacos tratados junto a inhibidores de la actividad del receptor NK-1 presentaban un efecto sinérgico, aumentando así, su valor terapéutico. CONCLUSIÓN: En este trabajo, hemos identificado una nueva red de señalización aberrante en CM basada en la cooperación oncogénica entre el sistema taquiquinérgico y la señalización de HER2/EGFR, sugiriendo que para lograr una respuesta terapéutica completa con tratamientos dirigidos contra receptores con actividad tirosina quinasa, como HER2, ambos mecanismos, el de activación directa del receptor y el de transactivación deberían de ser bloqueados.

INTRODUCTION: Inflammation is a hallmark of cancer. Chronic inflammation is tightly related to tumor development and progression and supplies the tumor with a milieu of proinflammatory cytokines that can modulate the inflammation-related tumor cell signaling. The vast majority of proinflammatory cytokines induce signal transduction through different families of heterologous G-protein–coupled receptors (GPCRs). Moreover, ERBB receptors transmodulation by GPCRs generates functional diversity in signal transduction. Tachykinins are neuropeptides and proinflammatory cytokines that promote cell survival and cancer progression by activating several GPCRs. In this work, we found that the pain-associated tachykinin Substance P (SP) through NK-1R signaling contributes to persistent transmodulation of the ERBB receptors, EGFR and HER2, in breast cancer (BC), acting to enhance malignancy and therapeutic resistance.OBJECTIVE: Given the relevance of SP signaling on RTKs basal activation, we aim to investigate if the pain-associated tachykinin SP contributes to persistent transmodulation of the ERBB receptors, EGFR and HER2, in BC, acting to enhance malignancy and therapeutic resistance. RESULTS: SP and its high-affinity receptor NK-1R were highly expressed in HER2+ primary breast tumors (relative to the luminal and triple-negative subtypes) and were overall correlated with poor prognosis factors. In BC cell lines and primary cultures derived from BC samples, we found that SP could activate HER2. Conversely, RNA interference-mediated attenuation of NK-1R, or its chemical inhibition, or suppression of overall GPCR-mediated signaling, all strongly decreased steady-state expression of EGFR and HER2. Moreover, the treatment with NK-1R antagonist L-733,060, reduced tumour growth only in SCID mice harboring HER2+ or EGFR+ tumour cells. Finally, we found that a chronic exposure to SP in vitro for over 5 months significantly increased BC cell resistance to anti-ERBB therapies, and the combination of the NK-1R antagonist L-733,060 with anti-HER2 therapies synergistically inhibits the proliferation of BC cells increasing their therapeutic effect.CONCLUSION: In this work, we identified a new aberrant signaling network in BC founded by the oncogenic co-operation between the tachykinergic system and HER2/EGFR signaling, and we demonstrated that it could be exploited for the development of new therapeutic strategies based on the dual inhibition of activation and transactivation mechanisms.