Καρκίνος του πνεύμονα: Εντοπίστηκε το «κλειδί» που βοηθά τα κύτταρα να γίνονται πιο επιθετικά και ανθεκτικά
Μια ερευνητική ομάδα εντόπισε τον μεταγραφικό παράγοντα C/EBPγ ως έναν νέο ρυθμιστή που προάγει ταυτόχρονα τη μετάβαση επιθηλιακών κυττάρων σε μεσεγχυματικά (EMT) και την επιδιόρθωση διπλών διασπάσεων του DNA σε κύτταρα αδενοκαρκινώματος του πνεύμονα.
Τα ευρήματα, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό “Cell Death Discovery“, προσφέρουν νέα δεδομένα για το πώς τα καρκινικά κύτταρα αποκτούν επιθετικά χαρακτηριστικά και αντοχή στις αντικαρκινικές θεραπείες.
Η διαδικασία EMT αποτελεί ένα αναστρέψιμο κυτταρικό πρόγραμμα, κατά το οποίο τα επιθηλιακά καρκινικά κύτταρα αποκτούν μεσεγχυματικά χαρακτηριστικά, αυξάνοντας την κινητικότητα, τη διεισδυτικότητα και την προσαρμοστικότητά τους. Η διαδικασία αυτή συνδέεται στενά με την εξέλιξη των όγκων, τις μεταστάσεις και την αντίσταση στη θεραπεία.
Παρόλο που έχουν εντοπιστεί αρκετοί βασικοί μεταγραφικοί παράγοντες που προκαλούν EMT, λίγα είναι γνωστά για παράγοντες που συνδέουν το EMT με άλλες κακοήθεις ιδιότητες που βοηθούν τα καρκινικά κύτταρα να επιβιώσουν από θεραπείες.
Για τον εντοπισμό τέτοιων ρυθμιστών, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν μια επιγενετική προσέγγιση, επικεντρωμένη σε ευρείες περιοχές τριμεθυλίωσης της ιστόνης H3K4 (H3K4me3), που αποτελεί χαρακτηριστικό της χρωματίνης για γονίδια που ορίζουν την κυτταρική ταυτότητα.
Εξετάζοντας τα γονίδια των οποίων οι περιοχές H3K4me3 επεκτάθηκαν κατά τη διάρκεια του EMT που προκαλείται από TGF-β, η ομάδα εντόπισε τον C/EBPγ ως υποψήφιο ρυθμιστή EMT.
Αναπάντεχος ρόλος του C/EBPγ στη μετάβαση EMT
Περαιτέρω πειράματα έδειξαν ότι η εισαγωγή του C/EBPγ σε κύτταρα αδενοκαρκινώματος πνεύμονα προκαλεί χαρακτηριστικά EMT, όπως επίμηκες μεσεγχυματικό σχήμα, μειωμένη έκφραση E-cadherin, αυξημένη έκφραση μεσεγχυματικών δεικτών και ενισχυμένη μεταναστευτική ικανότητα.
Αντίθετα, η απομάκρυνση του ενδογενούς C/EBPγ καταστέλλει την έκφραση γονιδίων που σχετίζονται με το EMT και εμποδίζει την εξέλιξη της διαδικασίας αυτής.
Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι ο C/EBPγ δρα μέσω ενός ασυνήθιστου μηχανισμού. Σε αντίθεση με πολλούς μεταγραφικούς παράγοντες που απαιτούν άμεση σύνδεση με το DNA, η EMT που προκαλείται από τον C/EBPγ εξαρτάται από την περιοχή φερμουάρ λευκίνης (leucine zipper) και όχι από την περιοχή σύνδεσης με το DNA. Αυτό υποδηλώνει ότι οι αλληλεπιδράσεις με άλλα πρωτεϊνικά μόρια είναι κρίσιμες για τη βιολογική του δράση.
Οι πρωτεϊνικοί συνεργάτες καθορίζουν τη δράση του C/EBPγ
Αναλύσεις πρωτεομικής εντόπισαν αρκετές πρωτεΐνες που αλληλεπιδρούν με τον C/EBPγ, όπως τον C/EBPβ και τους παράγοντες επιδιόρθωσης DNA XRCC5 και XRCC6.
Περαιτέρω μελέτες αποκάλυψαν ότι ο C/EBPβ λειτουργεί ως καταστολέας του EMT σε κύτταρα αδενοκαρκινώματος πνεύμονα, ενώ ο C/EBPγ προάγει το EMT ανταγωνιζόμενος τη δράση του C/EBPβ μέσω αλληλεπιδράσεων που εξαρτώνται από το leucine zipper.
Η έρευνα ανέδειξε και έναν δεύτερο, ανεξάρτητο ρόλο του C/EBPγ στην επιδιόρθωση του DNA. Οι XRCC5 και XRCC6 αποτελούν βασικά συστατικά της οδού μη ομόλογης σύνδεσης άκρων (NHEJ), που χρησιμοποιείται για την επιδιόρθωση διπλών διασπάσεων του DNA.
Οι ερευνητές βρήκαν ότι ο C/EBPγ συνδέεται φυσικά με αυτές τις πρωτεΐνες και ενισχύει τη δραστηριότητα της NHEJ. Ο C/EBPγ επιτάχυνε τη στρατολόγηση της XRCC6 σε κατεστραμμένο DNA, μείωσε τη συσσώρευση δεικτών βλάβης DNA μετά από θεραπεία με ετοποσίδη και βελτίωσε τη συνολική αποτελεσματικότητα της επιδιόρθωσης.
Η ενισχυμένη επιδιόρθωση μειώνει την αποτελεσματικότητα της χημειοθεραπείας
Σημαντικό είναι ότι αυτά τα μοριακά αποτελέσματα οδήγησαν σε αυξημένη αντοχή στη θεραπεία. Τα κύτταρα αδενοκαρκινώματος πνεύμονα που εκφράζουν C/EBPγ επέζησαν αποτελεσματικότερα της χημειοθεραπείας που προκαλεί βλάβες στο DNA σε σύγκριση με τα μάρτυρα κύτταρα.
Σε πειραματικά μοντέλα σε ποντίκια, οι όγκοι που εκφράζουν C/EBPγ παρέμειναν σημαντικά λιγότερο ευαίσθητοι στη θεραπεία με ετοποσίδη, ενώ η διακοπή της λειτουργίας του leucine zipper εξουδετέρωσε αυτό το προστατευτικό αποτέλεσμα.
Τα ευρήματα δείχνουν ότι ο C/EBPγ λειτουργεί ως μοριακός κόμβος που συνδέει τον επαναπρογραμματισμό των κυττάρων μέσω EMT με την αυξημένη ικανότητα επιδιόρθωσης του DNA.
Συντονίζοντας αυτούς τους δύο μηχανισμούς, ο C/EBPγ μπορεί να βοηθά τα καρκινικά κύτταρα να προσαρμόζονται στο θεραπευτικό στρες και να αποκτούν αντοχή στη θεραπεία.
Οι ερευνητές καταλήγουν ότι η στόχευση του C/EBPγ ή των πρωτεϊνικών αλληλεπιδράσεών του θα μπορούσε να αποτελέσει νέα στρατηγική για τη βελτίωση της αποτελεσματικότητας των θεραπειών που προκαλούν βλάβες στο DNA και την αντιμετώπιση της αντοχής στη θεραπεία στο αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα.