Resumen de Deregulation of choline kinase in pancreatic cancer and its inhibition as a potential therapeutic strategy
- español
El presente trabajo busca profundizar en el papel del metabolismo de la fosfatidilcolina y una de las enzimas principales de la vía de su síntesis, la Colina Quinasas, en la génesis y desarrollo del adenocarcinoma de páncreas.
El adenocarcinoma de páncreas constituye uno de los mayores retos de la Oncología en la actualidad, pues si bien se encuentra en una modesta décima posición en cuanto a su prevalencia, constituye la cuarta causa de muerte por cáncer en la sociedades occidentales debido a su diagnóstico en fases avanzadas y la resistencia del tumor a los tratamiento existentes. Una mejor comprensión de su biología molecular debería permitir el desarrollo de nuevos fármacos.
La desregulación del metabolismo es uno de los aspectos centrales en el desarrollo de muchos tumores. La presente tesis doctoral ahonda en el papel de la Colina Quinasa, una quinasa perteneciente a la vía de Kennedy, responsable de la síntesis de la fosfatidilcolina, el principal fosfolípido de las membranas de las células eucariotas. Los experimentos realizados en líneas celulares de cáncer de páncreas y en muestras de tumores humanos permiten afirmar que la Colina Quinasa se encuentra sobreexpresada en el cáncer de páncreas. La atenuación de su expresión mediante técnicas de silenciamiento genético muestra que se trata de una enzima importante para la proliferación celular.
Colina Quinasa constituye una nueva diana terapéutica en el cáncer de páncreas. Su inhibición farmacológica con un inhibidor específico, MN58b, induce apoptosis en células de cáncer de páncreas en función de sus niveles enzimáticos lo que sugiere que podría ser una factor predictivo de respuesta al MN58b. Asimismo, MN58b mostró efecto citotóxico contra las Pancreatic Stellate Cells (PSC), uno de los subtipos celulares principales del estroma de PDAC y responsables, en gran medida, de su quimioresistencia. La combinación de inhibidores de Colina Quinasa con otros quimioterápicos podría ser otra alternativa terapéutica ya que MN58b muestra sinergia con Gemcitabina, Oxaliplatino y 5-Fluouracilo.
La adquisición de resistencia a la quimioterapia constituye uno de los mayores problemas en Oncología. Para profundizar en los mecanismos llevan a ella, generé una línea celular de PDAC resistente a MN58b. La células resistentes mostraban, respecto a las basales, un descenso en la captación de colina, una menor tasa de proliferación y una reducción en sus capacidades migratorias. Describo la sobreexpresión de ABCB-1 y ABCB-4 como el mecanismo responsable de la adquisición de resistencia. Estas dos proteínas pertenecen a la familia de proteína de resistencia de múltiples fármacos que expulsan los fármacos del interior de las células. De acuerdo con los previo, el bloqueo de dichas proteínas de transmembrana restituyó la sensibilidad originaria al MN58b. En conclusión, los resultados obtenidos en el presente trabajo sugieren que CHKA puede ser relevante en el desarrollo de PDAC así como una novedosa e interesante diana terapéutica.
- English
In this dissertation I describe the role of Choline Kinase Alpha (CHKA) in pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) and its proposal as a therapeutic target.
I show that PDAC cell lines and human PDAC overexpress CHKA. Immunohistochemistry (IHC) of human PDAC samples reveals an intense CHKA staining that is absent from normal pancreatic tissue and chronic pancreatitis. There is lack of correlation between cytoplasmic staining and survival but a positive correlation between nuclear staining and survival in well and moderately-differentiated tumors.
In PDAC cells CHKA is important for cell proliferation; genetic approaches and pharmacological inhibition support this hypothesis. PDAC cell lines express high levels of CHKA compared with non-malignant pancreatic cell lines (HPDE/HPNE) and similar to CHKA overexpressing tumors. Genetic CHKA down-regulation, using a specific shRNA, decreases growth rate by more than 50% in all cell lines without morphological changes. I assessed the therapeutic potential of CHKA inhibitor, MN58b. This drug induces apoptosis on several PDAC cells lines depending on their CHKA levels suggesting that it is a predictive marker. MN58b is also effective against Pancreatic Stellate Cells (PSC) one of the main cell types of PDAC stroma that contributes to its chemorresistance.
MN58b also synergizes with different chemotherapeutic agents (Gemcitabine, Oxaliplatin and 5-Fluorouracil) commonly used in PDAC treatment. Genetic CHKA down-regulation sensitizes PDAC cell lines to these drugs. Moreover gemcitabine-resistant PDAC cells show enhanced sensitivity to MN58b.
Resistance to chemotherapy is a general problem in Oncology. For that reason I went beyond the therapeutic potential of MN58b and generated a MN58b resistant cellular model. Resistant cells show less choline (CHO) uptake, slower proliferation and reduced migration capacities than its counterpart. I describe ABCB-1 and ABCB-4 up-regulation as the mechanism of resistance. These two proteins belong to the multidrug resistance proteins family (MDR), and extrude drugs from inside of the cell. Consistently with this mechanism, blockade of these trans-membrane proteins restores the original MN58bsensitivity.
In summary this data suggest that CHKA support PDAC development and its pharmacological inhibition could be a new therapeutic approach.
