Interacción del factor de necrosis tumoral alfa con receptores tirosina quinasa Tipo I: estudio de sus mecanismos y aplicaciones terapéuticas y pronósticas en cáncer de mama

Abstract

Si bien la administración de trastuzumab, anticuerpo monoclonal anti-HER2, mejoró el manejo de los pacientes con cáncer de mama HER2-positivo (HER2+), los eventos de resistencia disminuyen el beneficio clínico del tratamiento. En esta Tesis Doctoral demostramos que el TNFα induce la resistencia a trastuzumab en modelos de cáncer de mama HER2+, exploramos los mecanismos moleculares de la resistencia y las posibles estrategias terapéuticas para superarla.En este trabajo demostramos que la sobreexpresión de TNFα transformó células y tumores de mama HER2+ originalmente sensibles al trastuzumab en resistentes a dicho anticuerpo. Los estudios histopatológicos revelaron focos de mucina en los tumores que sobreexpresaban TNFα. Dicha citoquina indujo el aumento en la expresión de mucina 4 (MUC4) que disminuyó la unión del trastuzumab a su epitope y también redujo la citotoxicidad celular mediada anticuerpos (ADCC). El silenciamiento de MUC4 en líneas celulares que sobreexpresan TNFα, aumentó tanto la unión del trastuzumab a su epitope como la ADCC, y permitió superar la resistencia al efecto antiproliferativo del trastuzumab y del trastuzumab-emtansina (T-DM1).Además, el bloqueo de TNFα, mediante el uso de etanercept, disminuyó la expresión de MUC4 y sensibilizó al trastuzumab líneas celulares y tumores HER2+ resistentes de novo a dicho anticuerpo. Más aun, hallamos que la expresión de MUC4 en muestras de pacientes con cáncer de mama HER2+ tratados con trastuzumab en adyuvancia es un predictor independiente de una pobre sobrevida libre de enfermedad.También estudiamos el impacto clínico del carcinoma micropapilar invasor (IMPC) en pacientes con cáncer de mama HER2+ y analizamos la expresión de MUC4 como posible6biomarcador para determinar su presencia. En un estudio retrospectivo analizamos 86 pacientes con cáncer de mama HER2+ tratados con trastuzumab en adyuvancia. Encontramos presencia de IMPC en el 18,6% de las muestras, ya fuera puro o como entidad mixta asociada a carcinoma ductal invasor (IDC). Encontramos que el IMPC correlacionó positivamente con la expresión de receptor de estrógeno y el tamaño tumoral e inversamente con la edad de los pacientes. La sobrevida libre de enfermedad fue significativamente menor para los pacientes que poseían componente micropapilar. La tinción de MUC4 por inmunohistoquímica mostró una fuerte expresión en todos los IMPC evaluados. De hecho, el IMPC resultó ser el subtipo histológico con mayor expresión de MUC4 respecto del IDC, el subtipo lobulillar y el carcinoma mucinoso. Proponemos la expresión de MUC4, junto con otros marcadores, como un biomarcador útil para resaltar la presencia de IMPC y, además, concluimos que los pacientes con tumores MUC4+ y componente micropapilar deberían tener un monitoreo más frecuente y ser tratados con terapias más agresivas ya que nuestra cohorte demostró que presentan una menor sobrevida libre de enfermedad.Finalmente, en el último capítulo de esta Tesis, evaluamos la expresión diferencial de genes, mediante la técnica de RNA-seq, en la línea celular de cáncer de mama HER2+ resistente al trastuzumab inducida por la expresión estable de TNFα. Obtuvimos varios genes regulados no sólo por TNFα sino también por el tratamiento con trastuzumab. Estos genes constituyen potenciales y novedosos blancos terapéuticos para superar la resistencia a trastuzumab inducida por TNFα. Además también dichos blancos son potenciales biomarcadores para definir el tratamiento del paciente o la respuesta del mismo a la terapia.Lo hasta aquí expuesto describe un nuevo mecanismo de resistencia a trastuzumab mediado por TNFα y MUC4. En su conjunto estos resultados apuntan a obtener la remisión del cáncer de mama HER2+, evitando los fenómenos de resistencia y a su vez contribuir a los tratamientos disponibles en la actualidad para lograr un beneficio terapéutico del paciente y, en el caso de la Argentina, también lograr un mejor manejo del presupuesto público volcado al tratamiento del cáncer de mama.

Although trastuzumab administration improved the outcome of HER2-positive breast cancer patients, resistance events hampered its clinical benefits. We demonstrated here that TNFα stimulation in vitro induces trastuzumab resistance in HER2-positive breast cancer cell lines and we explored the mechanism of TNFα-induced trastuzumab resistance and the therapeutic strategies to overcome it. TNFα overexpression turned trastuzumab-sensitive cells and tumors into resistant ones. Histopathological findings revealed mucin foci in TNFα-producing tumors. TNFα induced upregulation of mucin 4 (MUC4) which reduced trastuzumab binding to its epitope and impaired antibody-dependent cell-mediated cytotoxicity (ADCC). Silencing MUC4 enhanced trastuzumab binding, increased ADCC, and overcame trastuzumab and trastuzumabemtansine antiproliferative effects in TNFα-overexpressing cells. Accordingly, administration of TNFα-blocking antibodies downregulated MUC4 and sensitized de novo trastuzumab-resistant breast cancer cells and tumors to trastuzumab. In HER2-positive breast cancer samples, MUC4 expression was found to be an independent predictor of poor disease-free survival in patients treated with trastuzumab in the adjuvant setting. We also studied the clinical significance of invasive micropapillary carcinoma of the breast (IMPC) in HER2-positive breast cancer patients treated with trastuzumab. We also analyzed mucin 4 (MUC4) expression as a novel biomarker to identify IMPC. We retrospectively studied 86 HER-2-positive breast cancer patients treated with adjuvant trastuzumab. IMPC, either as a pure entity or associated with invasive ductal carcinoma (IDC), was present in 18.6% of HER2-positive cases. It was positively correlated with estrogen receptor expression, tumor size and inversely correlated with patient’s age. Disease-free survival was significantly lower in patients with IMPC. MUC4 was strongly expressed in all IMPC cases tested. IMPC appeared as the histological 9 breast cancer subtype with the highest MUC4 expression with respect to IDC, lobular and mucinous carcinoma. We propose MUC4 expression as a useful biomarker to highlight IMPC presence and we concluded that patients with MUC4-positive tumors with IMPC component should require more frequent monitoring and/or more aggressive therapies. Finally, we evaluated differential gene expression of trastuzumab resistant cell lines exerted by stable overexpression of TNFα. We obtained several genes that were regulated not only by TNFα but also by trastuzumab. These genes will constitute novel therapeutic targets to overcome trastuzumab resistance induced by TNFα and/or possible biomarkers to determine the patient’s treatment or response to therapy. In this work we have described a novel trastuzumab resistance mechanism induced by TNFα and MUC4. Taken togheter, these results aim for HER2+ breast cancer remission by overcoming trastuzumab resistance and contributing with a new potential treatment to benefit the patient. In the case of Argentina, it will also allow a better management of the public funds invested in breast cancer treatment.