Priming neuroblastoma for cisplatin and etoposide drug therapy: Role of NF-κB in TNFα-induced expression of Fas

Abstract

El neuroblastoma (NB) es un cáncer pediátrico que representa ~15% de muertes en cánceres infantiles. Los NBs de alto riesgo se caracterizan por una gran heterogeneidad e agresividad, que conlleva un mal pronóstico para el paciente. A pesar de las mejoras alcanzadas con las estrategias estándar en los últimos 20 años, la prevalencia de supervivencia después de cinco años continua por debajo del 50%. Esta situación pone de manifiesto la necesidad del desarrollo de nuevas estrategias para afrontar este problema. La activación de los receptores de muerte (DR) se ha propuesto como una alternativa a los tratamientos clásicos de quimio- y radio-terapia en distintos tipos de cáncer. En el caso de los NBs, esta aproximación fue descartada por el hecho de que entre un 50 y 70% de ellos no presentan expresión de caspasa-8. A pesar de ello, un grupo significativo de pacientes de NB se podrían beneficiar de un tratamiento que promoviera la muerte a través de la activación de los DR. Se conoce poco de la vía de señalización activada por los DR (especialmente Fas y TNFR1) y de su regulación en NBs, por ello consideramos básico su estudio antes de testar su posible relevancia terapéutica. Dado a que se ha descrito que la citoquina TNFα induce la expresión de Fas en diferentes tipos de cáncer, nosotros decidimos abordar el co-tratamiento de TNFα con FasL como estrategia terapéutica para el tratamiento de NB. Para llevar a cabo nuestro estudio, caracterizamos la señalización intracelular y la inducción de muerte a través de TNFR1 y Fas en ocho líneas celulares clínicamente representativas de NB. Observamos que el tratamiento con TNFα induce la expresión de Fas a través de la activación de la vía NF- κB e sensibiliza a la muerte inducida por FasL. A demás, el tratamiento con TNFα promueve la citotoxicidad de agentes genotóxicos, como cisplatino y etoposido, a través de la activación de la caspasa-8. La caracterización más en detalle que realizamos nos llevó a la conclusión que la heterogeneidad presente en neuroblastomas también se hace patente en los niveles de expresión de Fas y en su modulación por TNFα. La sensibilización a la muerte inducida por FasL, cisplatino o etoposido mediada por TNFα solo se podía observar en aquellos NBs donde TNFα era capaz de inducir la expresión de Fas. En conclusión, nuestros resultados evidencian que TNFα sensibiliza NBs a la muerte inducida por FasL a través de la inducción de la transcripción de FAS mediada por NF- κB. A demás, el pre-tratamiento con TNFα incrementa la muerte inducida por cisplatino y etoposido. Nuestros resultados revelan un nuevo mecanismo que pude mejorar los tratamientos que actualmente se utilizan para la erradicación de los NBs.

Neuroblastoma (NB) is a pediatric solid tumor that accounts for ~15% of all cancer-related deaths in infants. High-risk NBs are hallmarked by a high degree of heterogeneity and aggressiveness, which results in poor patient outcome. Despite the improvement of standard therapies in the last twenty years, five-year survival rates are still below 50%, which impels the development of new treatment strategies for this condition. Activation of death receptors (DRs) has been proposed as an alternative to standard chemo- and radio-therapies for various types of cancer. In NB, this approach has been largely disregarded, possibly due to the silencing of caspase-8 in 50-70% of the cases. Nevertheless, a significant group of NB patients could benefit from treatment that induces cell death through DR activation. Characterization of DR signaling (especially Fas and TNFR1) and their regulation in NB has been limitedly studied, but is a prerequisite for assessing their therapeutic relevance. Given that the cytokine TNFα has been described to induce Fas expression in various types of cancer, we addressed whether TNFα and FasL co-treatment could be a valid therapeutic strategy in NB. For the purpose of the study, TNFR1- and Fas-mediated signaling and cell death induction was characterized in a set of eight clinically representative NB cell lines. TNFα treatment was shown to induce Fas expression through NF-κB-mediated transcription of FAS and primed for FasL-induced cell death. Moreover, TNFα treatment enhanced the cytotoxic effects caused by DNA-damaging agents (i.e. cisplatin and etoposide) through caspase-8 activation. Further characterization revealed that the high degree of heterogeneity between NBs is also visible at the levels of Fas expression and modulation thereof by TNFα. TNFα-mediated priming for FasL-, cisplatin-, and etoposide-induced cell death was only observed for NBs that induced TNFα-mediated Fas expression. In conclusion, our findings reveal that TNFα primes NB for FasL-induced cell death through the NF-κB-mediated induction of Fas expression. Moreover, TNFα pre-treatment enhanced cisplatin- and etoposide-induced cell death. These findings unveil a novel mechanism that could improve the efficacy of treatment regimens currently used for the eradication of NB tumors.