FAK сприяє зростанню та прогресуванню пухлини

фон

Базальний рак молочної залози - це агресивний рак молочної залози з обмеженими можливостями лікування. Експресія та ступінь фосфорилювання цитоплазматичної фокальної адгезійної кінази (FAK) значно підвищуються у потрійних негативних підтипів раку молочної залози, включаючи базальноподібний рак молочної залози. Як частина декількох каскадів передачі сигналів, кіназа передає сигнали від факторів росту та рецепторів цитокінів і бере участь у зростанні та метастазуванні пухлини. Кіназа-залежні, а також кіназа-незалежні механізми тут відіграють свою роль.

FAK може активувати численні ефектори нижче за течією, які беруть участь у контролі виживання, проліферації та міграції пухлинних клітин. До них належать кінази Src, які, в свою чергу, активують молекули адаптера p130Cas та численні інші компоненти передачі сигналу, включаючи компоненти сигнального шляху Рас-Ерка. Крім того, FAK активує сигнальний шлях PI3K-AKT. Пов’язана стимуляція сигналізації mTOR захищає від апоптозу та сприяє виживанню клітин. До цього часу очікується прямий доказ важливості FAK для базальноподібного раку молочної залози. [1]

Постановка цілей

У пошуках ефективних варіантів лікування пацієнтів з пухлинами молочної залози базальноподібного підтипу дослідники в США досліджували роль фокальної адгезійної кінази.

методологія

Модель миші MMTV-Wnt1

Канонічний сигнальний шлях Wnt відіграє важливу роль у базально-подібних пухлинах молочної залози людини. Це призводить до стабілізації β-катеніну, який може проникати в ядро ​​клітини і трансактивувати там гени-мішені Wnt. Трансгенної експресії ліганду Wnt Wnt1, який функціонує як протоонкоген, з використанням підсилювача LTR MMTV (вірусу пухлини молочної залози миші) достатньо для утворення аденокарцином молочної залози. Модель миші MMTV (мишачий вірус пухлини молочної залози) -Wnt1 розвиває пухлини молочної залози переважно базальноподібного підтипу і використовується в дослідженнях для з’ясування сигнальних шляхів, які активні в базально-подібних пухлинах молочної залози людини.

Умовне видалення FAK та нокаутна мутація в домені кінази

Для того, щоб дослідити роль FAK у цьому підтипі раку молочної залози, когорти мишей з пухлинами, контрольованими MMTV-Wnt1, були сформовані за допомогою усталених методів (наприклад, нокаут та нокаут за допомогою технології Cre / loxP), в яких FAK або їх кіназна активність була навмисно вимкнена. Імуноблот-аналізи використовували для перевірки видалення FAK або його кіназної активності в клітинах пухлини.

Імуногістологічні, імуногістохімічні та фармакологічні методи, а також транскриптомічний аналіз використовувались для подальших досліджень, щоб продемонструвати активність кінази та виявити задіяні сигнальні шляхи. Міграцію клітин аналізували, серед іншого, використовуючи аналіз загоєння ран.

Результати

Аналіз великої когорти хворих на рак молочної залози (набір даних METABRIC) з 2509 пухлинами показав, що ген FAK був ампліфікований у 415 пухлин (21%). У пацієнтів зі збільшеною часткою ФАК був значно гірший прогноз (середня загальна виживаність 139,5 місяців), ніж у пацієнтів без посилення ФАК (середня загальна виживаність 164,3 місяця). Подальші дослідження та стратифікація за базально-подібним підтипом показали вирішальну роль ФАК у базально-подібних пухлинах молочної залози людини.

Миші, створені для дослідження ролі ФАК, були охарактеризовані щодо розвитку та росту пухлини, а також метастазування. У мишей, у яких видаляли FAK або пригнічували активність кінази, ріст і метастазування пухлин були значно пригнічені порівняно з контрольними мишами MMTV-Wnt1. Імуногістологічні дослідження тканинних зрізів легенів показали, що миші, у яких відсутня активність FAK, мали менше метастазів у легенях, ніж контрольні миші. У той час як у контрольних мишей підраховували від одного до чотирьох (але переважно більше двох) метастазів на секцію, у мишей, у яких FAK або його кіназна активність була вимкнена, було виявлено лише від одного до двох метастазів на секцію.

Імуногістохімічні аналізи показали, що відсутність ФАК призводить до посиленого апоптозу пухлинних клітин, що базується на автономному механізмі. Порушений ангіогенез або цитотоксична інфільтрація Т-клітин можуть бути виключені як причина.

Подальші дослідження основних механізмів імморталізованих пухлинних клітин показали, що видалення FAK в пухлинних клітинах призвело до підвищеної чутливості до ER (ендоплазматичного ретикулума), спричиненого стресом, загибелі клітин. Крім того, спостерігали зменшену міграцію пухлинних клітин та зменшення утворення пухлинних сфер (метастазів). Транскриптомічний аналіз вказує на зниження регулювання сигнального шляху AKT-mTOR. Можна показати, що ФАК впливає не на експресію mTOR, а на його активність.

Підсумовуючи, дані показують, що FAK необхідний при пухлинах, керованих Wnt1, для активації сигнальних шляхів AKT-mTOR.

Висновок

FAK являє собою потенційну терапевтичну мішень для лікування раку молочної залози базальноподібного підтипу, оскільки кіназа необхідна не для розвитку, а для виживання та прогресування пухлин.