Estudio del efecto celular y metabólico del eje TWEAK/Fn14 en el microambiente del cáncer de próstata

Abstract

El principal problema davant del càncer de pròstata (CaP) és la manca de biomarcadors per diagnosticar tumors agressius. Diferents citocines proinflamatòries alteren el metabolisme tumoral i la secreció de vesícules extracel·lulars (VEs), modificant el seu càrrec de microRNAs (exomiRNAs). TWEAK és una citocina proinflamatòria de la família del TNF que es troba tant unida a membrana (mTWEAK) com soluble (sTWEAK) i implicada en càncer mitjançant el receptor, Fn14. Estudiem si la presència de sTWEAK al microambient del CaP altera el metabolisme tumoral i la utilitat dels nivells sèrics de sTWEAK com a biomarcador. Les dades indiquen que nivells sèrics disminuïts de sTWEAK són predictors independents del CaP. A més, sTWEAK altera el metabolisme lipídic activant les vies d'ERK i AKT mitjançant Fn14, regulant l'expressió de gens involucrats en la lipogènesi de novo o la lipòlisi i mobilitzant i acumulant lípids in vitro a la línia cel·lular PC-3. D'altra banda, avaluem l'efecte de sTWEAK sobre la secreció de VE. Identifiquem 14 exomiRNA regulats in vitro per sTWEAK a les línies cel·lulars LNCaP i PC-3. D'aquests, l'expressió de l'exomiR-221-3p, -222-3p i -31-5p estava elevada en semen de pacients amb CaP d'Alt Risc respecte dels de Baix Risc, mentre que en orina de pacients d'Alt Risc l'expressió de l'exomiR-193-3p i -423-5p era menor. Dissenyem un model, format per l'expressió de l'exomiR-221-3p i -222-3p i els nivells seminals de sTWEAK, que classifica correctament el 87,5% dels pacients segons l'agressivitat. A més, sTWEAK regula in vitro dues dianes específiques de l'exomiR-221-3p relacionades amb la progressió tumoral a la línia cel·lular PC-3, el factor de transcripció 12 (TCF12) i el Nemo-like Kinase (NLK). En conclusió, les dades impliquen l'eix TWEAK/Fn14 en la progressió del CaP ja que n'alteren el metabolisme i l'activitat cel·lular.

El principal problema frente al cáncer de próstata (CaP) es la falta de biomarcadores para diagnosticar tumores agresivos. Diferentes citocinas proinflamatorias alteran el metabolismo tumoral y la secreción de vesículas extracelulares (VEs), modificando su cargo de microRNAs (exomiRNAs). TWEAK es una citocina proinflamatoria de la familia del TNF que se encuentra tanto unida a membrana (mTWEAK) como soluble (sTWEAK) e implicada en cáncer mediante su receptor, Fn14. Estudiamos si la presencia de sTWEAK en el microambiente del CaP altera el metabolismo tumoral y la utilidad de los niveles séricos de sTWEAK como biomarcador. Los datos indican que niveles séricos disminuidos de sTWEAK son predictores independientes del CaP. Además, sTWEAK altera el metabolismo lipídico activando las vías de ERK y AKT mediante Fn14, regulando la expresión de genes involucrados en la lipogénesis de novo o la lipólisis y movilizando y acumulando lípidos in vitro en la línea celular PC-3. Por otro lado, evaluamos el efecto de sTWEAK sobre la secreción de VEs. Identificamos 14 exomiRNAs regulados in vitro por sTWEAK en las líneas celulares LNCaP y PC-3. De éstos, la expresión del exomiR-221-3p, -222-3p y -31-5p estaba elevada en semen de pacientes con CaP de Alto Riesgo respecto a los de Bajo Riesgo, mientras que en orina de pacientes de Alto Riesgo la expresión del exomiR-193-3p y -423-5p era menor. Diseñamos un panel, compuesto por la expresión del exomiR-221-3p y -222-3p y los niveles seminales de sTWEAK, que clasifica correctamente al 87,5% de los pacientes según la agresividad. Además, sTWEAK regula in vitro dos dianas específicas del exomiR-221-3p relacionadas con la progresión tumoral en la línea celular PC-3, el factor de transcripción 12 (TCF12) y el Nemo-like Kinase (NLK). En conclusión, los datos implican al eje TWEAK/Fn14 en la progresión del CaP puesto que alteran su metabolismo y su actividad celular.

The main problem with prostate cancer (PCa) is the lack of biomarkers to diagnose aggressive tumors. Different proinflammatory cytokines alter tumor metabolism and the secretion of extracellular vesicles (EVs), modifying their microRNAs cargo (exomiRNAs). TWEAK is a proinflammatory cytokine of the TNF family that is both membrane-bound (mTWEAK) and soluble (sTWEAK) and is implicated in cancer through its receptor, Fn14. We study whether the presence of sTWEAK in the PCa microenvironment alters tumor metabolism and the usefulness of serum sTWEAK levels as a biomarker. The data indicate that decreased serum levels of sTWEAK are independent predictors of PCa. Furthermore, sTWEAK alters lipid metabolism by activating the ERK and AKT pathways via Fn14, regulating the expression of genes involved in de novo lipogenesis or lipolysis, and mobilizing and accumulating lipids in vitro in the PC-3 cell line. On the other hand, we evaluated the effect of sTWEAK on the secretion of VEs. We identified 14 exomiRNAs regulated in vitro by sTWEAK in the LNCaP and PC-3 cell lines. Of these, the expression of exomiR-221-3p, -222-3p and -31-5p was elevated in semen from patients with High Risk PCa compared to those Low Risk, while in urine from High Risk patients the expression of exomiR-193-3p and -423-5p was lower. We designed a model, composed of relative expression seminal levels of exomiR-221-3p and -222-3p and seminal sTWEAK levels, which correctly classifies 87.5% of patients based on aggressiveness. In addition, sTWEAK in vitro regulates two specific targets of exomiR-221-3p related to tumor progression in the PC-3 cell line, transcription factor 12 (TCF12) and Nemo-like Kinase (NLK). In conclusion, the data implicate the TWEAK/Fn14 axis in PCa progression since they alter its metabolism and cellular activity.