< Terug naar vorige pagina

Project

Het aanpakken van radiotherapie resistentie bij Hoofd- en Halstumoren: de mogelijke biomerker rol van TIPRL1 en CIP2A, twee cellulaire inhibitoren van Proteïne Fosfatase 2A

Eiwitfosforylatie is een van de belangrijkste post-translationele modificaties voor de regulatie van signaaltransductie. Kinasen zijn eiwitten die substraten fosforyleren. Deze zijn in de loop der jaren uitgebreid bestudeerd, terwijl de eiwitfosfatasen achterbleven. De voorbije jaren werd het belang van proteïne fosfatase 2A (PP2A) -achtige fosfatasen, PP2A, PP4 en PP6 in de regeling van tumorgenese en de respons op DNA-schade (DDR) reeds duidelijk. Aangezien veel kankers, waaronder Hoofd- en Hals kankers (HNSCC), worden behandeld met DNA-beschadigende middelen, zouden deze fosfatasen of hun regulatoren dus aantrekkelijke therapeutische doelwitten kunnen vormen om de behandelingsrespons te verbeteren.

In deze thesis, richtten we ons op twee cellulaire inhibitoren van PP2A, CIP2A en TIPRL1, waarvan de laatste PP4 en PP6 kan inhiberen. Allereerst toonden we een verhoogde expressie van TIPRL1 in HNSCC-tumor weefsels aan in vergelijking met normaal weefsel. Patiënten met tumoren die een hoge expressie van TIPRL1 vertoonden, hadden lagere locoregionale controle en overleving na radiotherapie. Dit fenotype werd verder bevestigd met een HPV-negatieve HNSCC-cellijn (SQD9), die een grotere gevoeligheid voor radiotherapie (RT) vertoonde na depletie van TIPRL1. Deze verhoogde gevoeligheid correleerde met een snellere stilstand van de celcyclus, een toename van micronuclei vorming en een veranderde proteoom-brede DDR. Bovendien bleven er meer γH2AX-foci aanwezig in de TIPRL-indel-cellijnen 24 uur na bestraling, hoewel dit fenotype niet werd hersteld door re-expressie van TIPRL1. Vervolgens identificeerden we een rol voor TIPRL1 in ATM-signalering, aangezien TIPRL1 wordt gefosforyleerd door ATM op Ser265, na bestraling en na behandeling met cisplatine of een PARP-inhibitor. Deze fosforylatie was noodzakelijk voor de TIPRL1-gemedieerde RT-resistentie. Bovendien werden twee nieuwe TIPRL1-interactiepartners, DNA-PKcs en RAD51, geïdentificeerd met massaspectrometrie-analyse en gevalideerd door western blotting. Beide interacties werden geïnduceerd door bestraling en bleven onaangetast door TIPRL1-fosforylatie. Daarentegen werden de nucleosomale histonen ook geïdentificeerd als nieuwe TIPRL1-interactiepartners na bestraling, maar hun interactie werd nadelig beïnvloed door TIPRL1-fosforylatie. Zoals verwacht behoorden de PP2A-achtige fosfatasen ook tot het interactoom van TIPRL1, maar hun interactie werd niet beïnvloed door bestraling of TIPRL1-fosforylatie. We ontdekten ook dat PP6 zowel in aanwezigheid als afwezigheid van fosfatase-inhibitoren aan TIPRL1 kon binden, terwijl PP2A en PP4 alleen konden interageren met TIPRL1 in afwezigheid van fosfatase-inhibitoren, wat wijst op een verschillende bindingswijze en mogelijks een ander remmings- of regulatiemechanisme dat verder moet worden onderzocht.

Daarnaast vonden we ook een verhoogde RT-gevoeligheid in SQD9 cellen, na CIP2A depletie. CIP2A indel-cellen vertoonden lagere overleving en plating efficiëntie zonder behandeling, wat nog duidelijker werd bij behandeling met 4 en 6 Gy bestraling. In tegenstelling tot TIPRL1-depletie vertoonden CIP2A-gedepleteerde cellen minder γH2AX-foci kort na 2 Gy bestraling (1 tot 3 uur) en lagere fosforylatie van checkpoint kinasen, wat overeenkomt met een PP2A-activerend effect. Aangezien reactivering van PP2A een aantrekkelijke nieuwe therapie is, wilden we valideren of bortezomib en erlotinib de levensvatbaarheid van cellen zouden kunnen verminderen via een inhibitie van CIP2A. Beide chemotherapeutica vertoonden echter vergelijkbare efficiëntie in CIP2A-gedepleteerde cellen, wat suggereert dat hun effecten onafhankelijk waren van CIP2A inhibitie.

Tenslotte toonden we aan dat drie beschreven kleine moleculaire activatoren van PP2A, ATUX792, SMAP2 en iHAP, de levensvatbaarheid van cellen ook verminderden, onafhankelijk van CIP2A- en TIPRL1-expressie. Enkel ATUX792 was iets minder efficiënt in afwezigheid van TIPRL1. Als volgende stap kan een combinatiebehandeling van ATUX792 en radiotherapie worden getest in HNSCC-cellen om de respons op radiotherapie te verbeteren.

Onze resultaten benadrukken de klinisch relevante rol van TIPRL1 en zijn ATM-afhankelijke fosforylatie in RT-resistentie van HNSCC, via de modulatie van de activatie van DNA-schade controlepunten en DNA herstel. Ook CIP2A zorgt voor RT-resistentie in HNSCC via een rol in de DDR. Ons onderzoek draagt bij in de zoektocht naar betere, gepersonaliseerde behandelingen voor HPV-negatieve HNSCC-patiënten, en bij uitbreiding voor andere kankerpatiënten die DNA-beschadigende therapieën krijgen.

Datum:1 jan 2018 →  22 nov 2023
Trefwoorden:Head and neck squamous cell carcinoma, Protein phosphatase 2A, Disease models
Disciplines:Biochemie en metabolisme, Systeembiologie, Medische biochemie en metabolisme
Project type:PhD project