Análisis genómico-funcional del receptor hidrocarburos de arilos AHR en el cáncer pulmonar: relación con las terapias dirigidas contra el oncogén EGFR

Abstract

[ES] El cáncer es la primera causa de muerte en los países desarrollados, y la segunda a nivel mundial, después de las enfermedades cardiovasculares. Dentro de los diferentes tipos de neoplasias, destaca la relevancia del cáncer de pulmón, al ser la segunda más frecuente en la población general y lo que es más importante, el que presenta una mayor mortalidad. El gen AHR codifica para el aryl hydrocarbon receptor (AhR), un factor de transcripción implicado en la regulación de la expresión génica. Originalmente se pensaba que actuaba principalmente como sensor de xenobióticos y regulador de la expresión de enzimas implicadas en la metabolización de dichos compuestos químicos. Sin embargo, se ha demostrado que AhR también tiene un papel en la regulación de la inmunidad, el mantenimiento de las células madre, los procesos de diferenciación celular y la transición epitelio-mesenquimal, convirtiéndolo en una potencial diana terapéutica. El factor de transcripción AhR se encuentra normalmente en su estado inactivo localizado en el citosol, unido a varias co-chaperonas. Una vez activado por la unión con sus ligandos (exógenos o endógenos), se produce la disociación de las chaperonas y su translocación al núcleo celular, donde forma un dímero con ARNT (AhR nuclear translocator). Este dímero AhR-ARNT se une a los elemento de respuesta a AhR (AHRE) localizados en las regiones promotoras de múltiples genes, causando cambios en su tasa de transcripción. Dada la creciente importancia de este factor en diferentes tipos de cáncer, este proyecto de investigación plantea un metaanálisis exhaustivo de las principales bases de datos de información genómica (TCGA, https://tcgaportal.org y CCLE, https://portals.broadinstitute.org/ccle) y diferentes pipelines bioinformáticos online (CBIOPORTAL, https://www.cbioportal.org; GSEA, https://www.gsea-msigdb.org; etc,) para, por un lado, estudiar y cuantificar las principales alteraciones que afectan al gen AHR en el adenocarcinoma pulmonar (el subtipo histológico más relevante de cáncer de pulmón), y por otro, identificar las firmas transcripcionales que mejor correlacionan con la actividad de AhR, y su asociación con las mutaciones oncogénicas más frecuentes en esta histología, como TP53, KRAS, STK11, KEAP1 y EGFR. La posible relación entre AhR y EGFR será estudiada con mayor profundidad dado su carácter de diana terapéutica para los inhibidores de tirosina quinasa (ITQs) actualmente primera línea de tratamiento para los tumores dirigidos por mutaciones en EGFR, y que la activación de AhR se ha postulado como un posible mecanismo de resistencia a los ITQs. Por último, validaremos la interacción AhR-EGFR mediante western blotting, y ensayos de citotoxicidad y muerte celular in vitro en líneas celulares de adenocarcinoma pulmonar con mutaciones en EGFR (H1975 y HCC4006) y sus equivalentes resistentes a los ITQs (H1975 AZDR y HCC4006 GeR) tratadas con el agonista de AhR 2-(1’Hindole-3’-carbonyl)-thiazole-4-carboxylic acid methyl ester (ITE) y el antagonista 2-methyl-N- [2-methyl-4-(2-methylphenyl)azophenyl]-3-pyrazolecarboxamide (CH223191) en combinación con el ITQ de EGFR osimertinib.

[EN] Cancer is the leading cause of death in developed countries and the second leading cause worldwide, after cardiovascular diseases. Lung cancer is the second most frequent type of neoplasms in the global population and, more importantly, the one with the highest mortality. The AHR gene codes for the aryl hydrocarbon receptor (AhR), a transcription factor involved in regulation of gene expression. At first, it was thought to act mainly as a sensor of xenobiotics and regulating expression of enzymes involved in the metabolization of these chemical compounds. However, AhR has also been shown to play a role in the immune system regulation, stem cell maintenance and cell differentiation processes, as well as epithelial-mesenchymal transition (EMT), showing its potential as a possible therapeutic target. The AhR transcription factor is usually found in its inactive state located in the cytosol, bound to several co-chaperones. Once activated by binding to its ligands (exogenous or endogenous), it dissociates from the chaperones and translocates to the cell nucleus, where it dimerizes with ARNT (AhR nuclear translocator). This AhR-ARNT dimer binds to AhR response elements (AHRE) located in promoter regions of multiple genes, causing changes in their transcription. Due to the increasing importance of this factor in different types of cancer, this research project proposes a comprehensive meta-analysis of the main genomic information databases (TCGA, https://tcgaportal.org and CCLE, https://portals.broadinstitute.org/ccle) and different bioinformatics pipelines available online (CBIOPORTAL, https://www.cbioportal.org;GSEA, https://www.gsea-msigdb.org; etc,) to study and quantify the main alterations affecting the AHR gene in lung adenocarcinoma (the most relevant histological subtype of lung cancer), and to identify the transcriptional signatures that best correlate with AhR activity, and their association with the most frequent oncogenic mutations in this histology, such as TP53, KRAS, STK11, KEAP1 and EGFR. The possible relationship between AhR and EGFR will be studied in greater depth given its character as a therapeutic target for tyrosine kinase inhibitors (ITKs), currently the first line of treatment for tumors driven by EGFR mutations. Besides AhR activation has been postulated as a possible mechanism of resistance to ITKs. Finally, we will validate the AhR-EGFR interaction by western blotting, and in vitro cytotoxicity and cell death assays in EGFR-mutated lung adenocarcinoma cell lines (HCC827 and HCC4006) and their resistant form to ITKs (H1975 AZDR y HCC4006 GeR) treated with AhR agonist 2- (1' H-indole-3'-carbonyl)-thiazole-4-carboxylic acid methyl ester (ITE) and antagonist 2-methyl-N-[2-methyl-4-(2-methylphenyl) azophenyl]-3-pyrazolecarboxamide (CH223191) in combination with the EGFR ITK osimertinib.