her2 hyper-activation through the production of carboxy-terminal fragments

Abstract

INTRODUCCIÓ: Diversos tipus dʼestrès, incloent oncògens actius i dany al DNA, són capaços de induir una aturada irreversible del cicle cel·lular que es defineix com senescència prematura [93-103]. En clínica, els tractaments que actuen produint dany al DNA indueixen apoptosi o bé sensència prematura, disminuint la progressió tumoral [217]. Tot i la resposta inicial, la senescència induïda pel tractament pot suposar un empitjorament de la resposta clínica a llarg termini. De fet, sota tractament, les cèl·lules cancerígenes senescents augmenten la ratio de recaiguda a través del Fenotip Secretor Associat a Senescència (Senescence Associated Secretoy Phenotype, SASP) [236]. Aquest estudi profunditza en com lʼactivitat dels oncògens que sʼexpressen en cèl·lules cancerígenes senescents modulen les seves SASP. RESULTATS: Els resultats mostren que p95HER2 és una forma troncada del receptor HER2 capaç de senyalitzar en forma de homodímer estabilitzat per ponts disulfit intermoleculars. Aquesta forma constitutivament activa de HER2 actua com un potent oncogen tant in vitro com in vivo [24]. Es mostra que lʼexpressió dʼaquest fragment altament actiu de HER2 indueix senescència oncogènica en diferents línies cel·lulars de càncer de mama. Les cèl·lules senescents induïdes per p95HER2 produeixen de forma activa un SASP enriquit en factors protumorigènics. Quan aquestes cèl·lules entren en senescència com a resposta a estímuls no oncogènics, com ara doxorubicina i irradiació gamma, aquestes mateixes cèl·lules no secreten la major part dels factors analitzats. Al mateix temps, lʼexpressió de lʼoncogen en cèl·lules epitelials de mama proliferants presenta un efecte pro-secretor mínim. Tot i així, en aquest treball es presenten evidències de que lʼexpressió de p95HER2, en cèl·lules epitelials de mama senescents generades per irradiació, activa la secreció de diversos factors protumorigènics. Aquests efectes depenen de lʼactivitat de p95HER2 ja que el tractament amb lʼinhibidor de tirosina kinasa, Lapatinib, disminueix dramàticament la resposta secretora en tots els casos estudiats. Evidències preliminars impliquen lʼactivitat transcripcional de NFkB i la via de senyalització PI3K-AKT-mTOR com a mitjancers del SASP protumorigènic depenent de p95HER2. Finalment, emprant tècniques d'imatge en viu, aquests resultats suggereixen que les cèl·lules senescents que expressen p95HER2 exerceixen un efecte prometastàtic cel·lular no-autònom. Aquest efecte, segurament degut al SASP, sʼobserva tant a nivell local com a nivell sistèmic. CONCLUSIONS: La senyalització constitutiva de HER2 potencia i controla la resposta secretora de les cèl·lules epitelials de mama senescents. In vivo, la presència en el tumor primari de cèl·lules senescents que expressen p95HER2 correlaciona amb un increment de la capacitat metastàtica de les cèl·lules tumorals no-senescents que expressen luciferasa (tant presents en el mateix tumor com circulants) [211]. Especulem que les cèl·lules cancerígenes senescents en les que determinades vies de senyalització es troben sobreactivades podrien exercir efectes protumorigènics similars. Això fa rellevant explorar lʼimpacte de lʼexpressió dels oncògens en el secretoma de cèl·lules cancerígenes senescents. Aquests resultats també suggereixen que, quan sigui possible, adequats inhibidors capaços de reduir SASP haurien de ser administrats conjuntament amb tractaments que indueixen senescència. Una teràpia que presenti com a diana les cèl·lules cancerígenes senescents podria representar també una nova interessant oportunitat [237]. En el cas de senescència induïda pel tractament del càncer, aquestes intervencions limitarien els efectes negatius del SASP, tant de bó, millorant la resposta clínica a llarg termini dʼalguns pacients.

INTRODUCTION: Various stresses, including active oncogenes and DNA-damage, are able to induce cells to a largely irreversible cell cycle arrest defined as premature cellular senescence [93-103]. In the clinic, DNA-damaging cancer treatments induce either apoptosis or premature senescence, slowing down tumor progression [217]. Despite the initial response, therapy-induced senescence might worsen the long-term clinical outcome. Indeed, upon treatment, senescent cancer cells are suggested to increase the rate of relapse through their Senescence Associated Secretory Phenotype (SASP) [236]. This work gives insight on how the activity of oncogenes expressed in senescent cancer cells modulates their SASP. RESULTS: The results presented in this dissertation show that p95HER2 is a truncated receptor able to signal as a HER2 homodimer stabilized by intermolecular disulphide-bonds. This constitutively active form of HER2 acts as a potent oncogene both in vitro and in vivo [24]. It is shown that expression of this highly active HER2 fragment induces oncogenic senescence in different breast cancer cell lines. p95HER2-induced senescent cells actively produce a SASP enriched in protumorigenic factors. When senescent in response to a variety of non-oncogenic stimuli, including doxorubicin and γ-irradiation, the same cells do not secrete the most of factors analyzed. At the same time, expression of the oncogene in proliferating breast epithelial cells has modest pro-secretory effects. However, evidence is provided that p95HER2 expression in irradiated senescent breast epithelial cells potently activates the secretion of various protumorigenic factors. These effects depend on p95HER2 activity as treatment with the tyrosine kinase inhibitor Lapatinib dramatically impairs the secretory response in all cases studied. Preliminary evidence implicates NFkB transcriptional activity and the PI3K-AKT-mTOR pathway as mediators of the p95HER2-dependent protumorigenic SASP. Finally, using in vivo imaging, these results suggest that p95HER2-expressing senescent cells exert a cell-non-autonomous prometastatic effect. This effect, likely due to the SASP, is observed both at the local and at the systemic level. CONCLUSIONS: Constitutive HER2 signalling potentiates and controls the secretory response of senescent breast epithelial cells. In vivo, the presence of senescent cells expressing p95HER2, within a primary tumor, correlates with increased metastatic capacity of non-senescent luciferase-expressing tumor cells (either present in the same tumor or circulating) [211]. We speculate that senescent cancer cells in which certain signalling pathways are over-activated might exert similar protumorigenic effects. This makes relevant to further explore the impact of oncogenes expression on the secretome of senescent cancer cells. These findings also suggest that, whenever possible, appropriate inhibitors able to dampen the SASP should be administered together with senescence-inducing cancer treatments. Senescent cancer cells-targeted therapy could also represent an interesting new opportunity [237]. In the eventuality of cancer therapy-induced senescence, such interventions would restrain the detrimental effects of the SASP, hopefully improving the long-term clinical outcome of some patients.