Unveiling the Role of BORA in Ovarian Cancer Dissemination: a new potential targeted therapeutic strategy

Abstract

El càncer d'ovari (CO) és la neoplàsia ginecològica més letal en països desenvolupats, amb una supervivència als 5 anys menor al 30%. Aquest mal pronòstic s'explica, principalment, perquè la majoria de les pacients són diagnosticades en estadis avançats, quan el càncer ja ha disseminat per la cavitat peritoneal i on les opcions terapèutiques són limitades. BORA és el principal cofactor de PLK1, una quinasa amb múltiples rols en mitosis, entre els quals destaca el seu paper en la transició G2/M. A més, PLK1 també té diferents funcions fora del cicle cel·lular, entre les quals hi ha promoure la transició epiteli-mesènquima (EMT). La EMT és un procés clau en la disseminació del càncer degut a que confereix a les cèl·lules més motilitat, propietats de cèl·lules mare, resistència a la mort per anoikis, i major resistència a la quimioteràpia. Tant BORA com PLK1 s'han trobat sobreexpressades en diferents neoplàsies, incloent el CO, on se'ls hi han atribuït propietats oncogèniques. Considerant això, en aquesta tesis hem avaluat el paper de BORA en la disseminació del CO, en concret, la seva capacitat de promoure la EMT de forma PLK1-dependent. En aquest projecte hem demostrat que la sobreexpressió ectòpica de BORA promou la EMT, augmentant el potencial de migrar i envair de les cèl·lules tumorals in vitro, i incrementant la formació de metàstasis in vivo. A més, hem demostrat que les cèl·lules amb nivells endògens de BORA alts migren més que la població parental, el que ens fa postular que alta expressió endògena de BORA confereix a les cèl·lules canceroses més flexibilitat per iniciar la EMT, un estat cel·lular conegut com a "metastable". D'altra banda, els nostres resultats també indiquen que nivells ectòpics elevats de BORA afavoreixen la angiogènesis, un procés necessari pel creixement tant del tumor primari com del secundari. Finalment, també hem testat la inhibició de BORA utilitzant siRNAs contra BORA conjugats amb un tipus de nanopartícules anomenades Quatsomes. Amb aquesta estratègia, hem demostrat que silenciar BORA redueix la viabilitat de les cèl·lules de CO, disminueix la seva capacitat de migrar i que, quan es combina amb els fàrmacs que s'utilitzen actualment contra el CO en la clínica, augmenta el seu benefici terapèutic. En resum, els nostres resultats suggereixen que BORA contribueix a la disseminació del CO a través de promoure la EMT. Per tant, la inhibició de BORA podria bloquejar aquest procés i així reduir la capacitat del CO de disseminar, així com també disminuiria la viabilitat de les cèl·lules. Per tant, els nostres resultats descriuen una nova potencial estratègia terapèutica per tractar les pacients amb CO avançat.

El cáncer de ovario (CO) es la neoplasia ginecológica más letal en los países desarrollados, con una supervivencia a los 5 años menor al 30%. Este mal pronóstico se explica, principalmente, debido a que la mayoría de las pacientes son diagnosticadas en estadios avanzados de la enfermedad, cuando el cáncer ya ha diseminado por la cavidad peritoneal y donde las opciones terapéuticas son limitadas. BORA es el principal cofactor de PLK1, una quinasa con múltiples funciones en la mitosis, destacando su papel en la transición G2/M. Además, PLK1 también tiene funciones fuera del ciclo celular, entre las cuales está promover la transición epitelio-mesénquima (EMT). La EMT se considera un proceso clave en la diseminación del cáncer debido a que confiere a las células mayor motilidad, propiedades de células madre, resistencia a la muerte por anoikis, y mayor resistencia a los fármacos quimioterapéuticos. Tanto BORA como PLK1 se han visto sobreexpresadas en diferentes neoplasias, incluyendo el CO, donde se les han atribuido propiedades oncogénicas. Considerando esto, en esta tesis hemos evaluado el papel de BORA en la diseminación del CO, en concreto, su capacidad de promover la EMT de forma PLK1-dependiente. Hemos demostrado que la sobreexpresión ectópica de BORA promueve la EMT, aumentando el potencial de migrar e invadir de las células tumorales in vitro, e incrementando la formación de metástasis in vivo. Además, hemos demostrado que aquellas células con niveles endógenos altos de BORA migran más que la población parental, lo que nos hace postular que una alta expresión endógena de BORA confiere a las células cancerosas más flexibilidad para iniciar la EMT, un estado celular conocido como "metastable". Por otro lado, nuestros resultados indican que niveles ectópicos elevados de BORA favorecen la angiogénesis, un proceso necesario para el crecimiento tanto del tumor primario como del secundario. Finalmente, hemos testado la inhibición de BORA mediante siRNAs contra BORA conjugados con un tipo de nanopartículas llamadas Quatsomes. Con esta aproximación hemos demostrado que silenciar BORA reduce la viabilidad de las células de CO, disminuye su capacidad de migrar y que, al combinarse con los fármacos utilizados actualmente contra el CO en la clínica, aumenta su beneficio terapéutico. En resumen, nuestros resultados sugieren que BORA contribuye a la diseminación del CO a través de promover la EMT. Por lo tanto, la inhibición de BORA podría bloquear este proceso y así reducir la capacidad del CO de diseminar, así como también disminuiría la viabilidad de las células. Por lo tanto, nuestros resultados describen una nueva potencial estrategia terapéutica para tratar a las pacientes con CO avanzado.

Ovarian cancer (OC) accounts for the most lethal gynecologic malignancy in developed countries, with a five-year survival of less than 30%. This poor outcome is mainly explained because the majority of OC cases are diagnosed at advanced stages, when the disease has already spread into the peritoneal cavity and the therapeutic options available are limited. BORA is the main cofactor of PLK1, a kinase with key roles in multiple steps of mitosis, highlighting its implication in G2/M transition. Furthermore, PLK1 has also several functions beyond cell cycle, among which there is the triggering of the epithelial-mesenchymal transition (EMT). EMT is a key event for cancer dissemination, which gives to cancer cells increased motility, stem cell properties, resistance to anoikis, and increased chemoresistance. Both PLK1 and BORA have been found overexpressed in several malignancies, including OC, where have been associated with oncogenic functions. Considering this, in this thesis we have evaluated the role of BORA in OC dissemination, particularly its capacity to promote EMT in a PLK1-dependent manner. We have demonstrated that ectopic BORA overexpression induces EMT, which gives OC cells increased migration and invasion capabilities in vitro, resulting in increased metastasis formation in vivo. Furthermore, we have proven that cells with high endogenous BORA expression migrate more than the average, hence we postulate that high endogenous BORA levels might confer to cancer cells increased flexibility to undergo EMT, a cell state referred to as "metastable". Additionally, we have shown that high ectopic BORA expression promotes angiogenesis, a process required for the outgrowth of both the primary and the secondary tumors. Finally, we have tested BORA inhibition using siRNAs against BORA delivered via a type of nanoparticles named Quatsomes. We have demonstrated that BORA silencing decreases OC cells viability, reduces their migration potential, and enhances the therapeutic benefit when combined with the standard of care. In summary, our findings indicate that BORA contributes to OC dissemination by triggering EMT. Therefore, BORA inhibition might block this process and thus it might reduce the disseminative potential of OC, while also decreasing OC cells viability. Altogether, our results point out a new potential therapeutic strategy to treat advanced OC patients.