Estudio del valor pronóstico de SERPINA E1 y su papel en el crecimiento y la diseminación metastática del carcinoma escamoso de cabeza y cuello

Abstract

En múltiples tipos tumorales, SERPINA E1 se asocia con una peor evolución clínica de los pacientes. En el carcinoma escamoso de cabeza y cuello (CECC), el aumento del nivel de expresión de SERPINA E1 por parte de las células tumorales se considera un evento frecuente pero todavía se desconoce si también tiene un papel determinante en la evolución clínica de los pacientes. En este trabajo de tesis doctoral estudiamos la relación del nivel de expresión de SERPINA E1 con el pronóstico de los pacientes con CECC en dos cohortes independientes de pacientes (estudio retrospectivo y prospectivo). En el estudio restrospectivo (n=80) los pacientes con niveles elevados de SERPINA E1 presentaron mayor riesgo de recidiva metastática (p=0.045) y una supervivencia libre de progresión (SLP) (p=0.022) y específica de cáncer (SEC) (p=0.040) más cortas que los pacientes con niveles bajos. En el estudio retrospectivo (n=180), el mayor nivel de SERPINA E1 se asoció con mayor probabilidad recidiva local (p=0.028) y metastática (p=0.029) en los pacientes, así como a peor supervivencia libre de recidiva local (SLRL) (p=0.022), peor SLP (p=0.002) y peor SEC (p=0.006). En un tercer estudio con una cohorte de pacientes incluida en The Cancer Genome Atlas (n=507), confirmamos la asociación entre el nivel de SERPINA E1 y la supervivencia de los pacientes con CECC, apareciendo el nivel de expresión de SERPINA E1 como un factor pronóstico independiente (p=0.027). Además, en nuestros ensayos in vitro observamos que la sobre-expresión de SERPINA E1 en líneas celulares de CECC aumentó la capacidad de migración y la resistencia de las células tumorales a la apoptosis a través de las activación de Akt, a la vez que disminuyó su proliferación. Por otro lado, la infra-expresión de SERPINA E1 produjo los efectos opuestos. El desarrollo de un modelo murino ortotópico en la cepa NSG nos permitió estudiar el efecto de SERPINA E1 en el crecimiento tumoral y la diseminación metastática de las células de CECC. En nuestro modelo in vivo, SERPINA E1 aumentó el crecimiento invasivo (p<0.000), la proporción de estroma (p=0.02) y la resistencia a la apoptosis en el tumor primario (p=0.001). Asimismo, incrementó la diseminación de las células tumorales a ganglios cervicales (p=0.009) y su tasa de crecimiento. En relación con las metástasis en pulmón, SERPINA E1 estimuló la dispersión de las células tumorales durante la colonización del pulmón (p=0.034) y favoreció la generación de focos tumorales de mayor tamaño (p=0.01). En base a nuestros resultados con muestras de pacientes con CECC que son también consistentes con nuestros resultados obtenidos en los ensayos con líneas celulares de CECC y en el modelo in vivo, proponemos que la sobre-expresión de SERPINA E1 podría ser un marcador útil para estratificar a los pacientes en relación con su riesgo de recidiva.

High SERPINE1 expression is associated with poor clinical outcome in different tumour types; however, its role in HNSCC has not been elucidated yet. In this dissertation, we studied the relationship between the expression level of SERPINE1 in primary tumours and the clinical outcome in two HNSCC patient cohorts. In a retrospective study (n=80), high expression of SERPINE1 was associated with shorter progression-free (p = 0.022) and cancer-specific (p = 0.040) survival. In a prospective study (n = 190), high SERPINE1 expression was associated with poor local recurrence- free (p = 0.022), progression-free (p = 0.002) and cancer-specific (p = 0.006) survival. Moreover, SERPINE1 expression was identified as an independent risk factor for progression-free survival in patients treated with chemo-radiotherapy or radiotherapy (p = 0.043). In both cohorts, high SERPINE1 expression increased the risk of metastatic dissemination (p = 0.045; p = 0.029). The association between SERPINE1 expression and survival was confirmed using the HNSCC cohort included in The Cancer Genome Atlas project (n = 507). Once again, patients showing high expression had a poorer survival (p < 0.001). Moreover, we modified SERPINE1 expression level in HNSCC cells. SERPINE1 over-expression increased their migration capacity and reduced their sensitivity to cisplatin, which was associated in both cases with PI3K/AKT pathway activation. In addition, SERPINE1 over-expression decreased proliferation rate. Down-regulation of SERPINA E1 caused the opposite effects in HNSCC cells. In primary tumors that developed in a HNSCC orthotopic model, the over-expression of SERPINE1 increased invasiveness (p<0.000), the proportion of stroma (p=0.02) and their resistance to cisplatin-induced apoptosis (p=0.001). In addition, SERPINE1 stimulated tumour cell dissemination to lymph nodes (p=0.009) and increased the growth rate of lymphatic metastases. Regarding distant metastasis, SERPINE1 over-expression was significantly associated with enhanced dispersion during lung colonization (p=0.034) as well as with a larger size of lung metastases (p=0.01). Based on these results, we propose that SERPINE1 expression plays a role in HNSCC tumor progression and metastatic dissemination. In addition, SERPINE1 could be used as a prognostic marker that could be used to stratify HNSCC patients according to their risk of recurrence.