Evaluación de LSM4 como potencial diana terapéutica en cáncer de próstata

Abstract

[ES] El cáncer de próstata (CaP) es el segundo cáncer más común a nivel mundial y el primero más diagnosticado en España para el año 2023 en hombres. Si bien el CaP presenta una dependencia a los andrógenos para proliferar, los pacientes en estadios avanzados pueden desarrollar resistencia a las terapias de deprivación androgénica (TDA), y progresar hacia un fenotipo conocido como CaP resistente a la castración. A pesar de que existen diferentes tratamientos para estos pacientes, el CaP continúa siendo incurable cuando progresa a etapas más avanzadas. Ante esta situación, sigue siendo necesaria la búsqueda de nuevas dianas terapéuticas que puedan contribuir a aumentar la supervivencia y mejorar la calidad de vida en pacientes con CaP. Una aproximación prometedora para la identificación de nuevas dianas terapéuticas es la identificación de vulnerabilidades genéticas, requeridas para la proliferación celular, a partir de datos de cribados de silenciamiento génico. Además, la combinación del análisis de genes esenciales con análisis de expresión diferencial y de progresión de la enfermedad puede ayudar a identificar genes directamente asociados con la progresión del tumor. En este contexto, un análisis previo llevado a cabo en el laboratorio permitió identificar 16 potenciales dianas terapéuticas para este tumor, entre las cuales se encuentra LSM4 (U6 small nuclear RNA and mRNA degradation associated). Varios estudios han observado la relación de este gen con la proliferación tumoral en numerosos tipos de cánceres, aunque existen pocos estudios realizados en CaP. El objetivo de este trabajo fue evaluar LSM4 como potencial diana terapéutica para el CaP. En primer lugar, se examinó la druggability de LSM4 recopilando información relacionada con el tamaño, su localización subcelular, características químicas y estructurales de diferentes bases de datos. A continuación, se evaluaron sus niveles relativos tanto de RNA mensajero (mRNA) como de proteína, mediante PCR cuantitativa en tiempo real (RT-qPCR) y Western blot, respectivamente, en distintos modelos celulares de próstata. Finalmente, se generó un modelo knockdown de LSM4 en la línea celular de próstata PC3 a través de la infección con partículas lentivirales. Los resultados obtenidos mostraron la relevancia de LSM4 en cáncer, observando una asociación del gen con procesos como el splicing del pre-mRNA o el ensamblaje de los cuerpos de procesamiento (P-bodies o PB). Así mismo, esta potencial diana presentaba ciertas características químicas y estructurales que sugieren que pueda ser modulable por la unión de fármacos. A continuación, el análisis de sus niveles relativos reveló que los modelos celulares de CaP presentaban unos niveles mayores de LSM4 en comparación con el modelo celular sano. Finalmente, se utilizaron diferentes vectores de shRNA para diseñar diferentes modelos knockdown de LSM4, observando que los vectores sh-8 y sh-11 mostraban una mayor eficiencia en el silenciamiento. Así, estos resultados podrían indicar la relevancia de LSM4 en el desarrollo tumoral, lo que convierte a LSM4 en potencial diana terapéutica para el tratamiento del CaP. Este trabajo se relaciona con el siguiente ODS de la Agenda 2030: ODS número 3, que tiene por título "Salud y bienestar".

[EN] Prostate cancer (PCa) is the second most common cancer worldwide and the first most diagnosed in Spain by the year 2023 in men. Although PCa is dependent on androgens to proliferate, patients in advanced stages can develop resistance to androgen deprivation therapies (ADT), and progress towards a phenotype known as castration resistant PCa. Although there are different treatments for these patients, PCa continues to be incurable when it progresses to more advanced stages. Given this situation, it is still necessary to search for new therapeutic targets that can contribute to increase survival and improve the life quality of PCa patients. A promising approach for the identification of new therapeutic targets is the identification of genetic vulnerabilities, required for cell proliferation, using gene silencing screening data. In addition, the combination of essential genes analysis with differential expression analysis and disease progression can help to identify genes directly associated with tumor progression. In this context, a previous analysis carried out in the laboratory allowed us to identify 16 potential therapeutic targets for this tumor, including LSM4 (U6 small nuclear RNA and mRNA degradation associated). Several studies have observed the relation between this gene and tumor proliferation in numerous cancers, although, there are few studies conducted in PCa. The objective of this work was to evaluate LSM4 as a potential therapeutic target in PCa. First, LSM4 druggability was analyzed based on information related to its size, its subcellular location, its chemical and structural characteristics collected from different databases. Then, its messenger RNA (mRNA) and protein relative levels were evaluated, using real-time quantitative PCR (RT-qPCR) and Western blot, respectively, in different prostate cell models. Finally, using lentiviral particles infection, a LSM4 knockdown model was made in PC3 prostate cell line. The results obtained showed the relevance of LSM4 in cancer, showing relationships with processes such as pre-mRNA splicing or the processing bodies (P-bodies or PB) assembly. In addition, it presented specific chemical and structural characteristics that suggest that it can be modulated by the union of drugs. Then, its relative levels analysis revealed that PCa cell models had higher levels of LSM4 compared to the healthy cell model. Finally, it was used different shRNA vectors to design different LSM4 knockdown models, showing that sh-8 and sh-11 vectors had a better silence efficiency. Thus, these results indicate the relevance that LSM4 may have in tumor development, which makes LSM4 a potential therapeutic target for the treatment of PCa. This project can be related with the following 2030 Agenda SDG: SDG number 3, which has as title "Good health and well-being".