Estudio de la regulación de la expresión de HES1 y su modulación por 2OHOA en glioma

Abstract

[spa] Los gliomas son los tumores más comunes y agresivos del sistema nervioso central, siendo la supervivencia de los pacientes afectados muy baja incluso con el tratamiento estándar actual. La terapia lipídica de membrana se basa en la regulación de la estructura y la organización de las membranas con la consiguiente modulación de determinadas señales celulares. En este contexto, se desarrolló el ácido 2-hidroxioleico (2OHOA) que ha superado con éxito la fase clínica I/IIa en pacientes con glioma y otros tumores sólidos avanzados. Además, en modelos xenográficos de GBM humano proporcionó mayor efecto antitumoral y ausencia de recidiva en comparación con la TMZ, el tratamiento actual de referencia contra esta patología. Debido a la implicación de HES1 en el proceso de tumorigénesis y supervivencia celular, el presente estudio se basó en el análisis de la relevancia de la expresión de este gen en el mecanismo de acción del 2OHOA sobre la viabilidad celular. Además, se trató de identificar las vías de señalización a través de las cuales podría llevar a cabo su regulación. Los resultados mostraron que su expresión era determinante en el efecto del 2OHOA sobre la viabilidad celular. Además, se pudo apreciar una correlación positiva entre sus niveles de ARNm en respuesta al tratamiento y las IC50 de varias líneas celulares de glioma, así como entre su expresión y el volumen del tumor en los ensayos propuestos in vivo. Esto permite postular a este gen como una posible diana terapéutica para el tratamiento de esta patología. El 2OHOA fue capaz de impedir la inducción de la expresión de HES1 a través de múltiples vías, excepto cuanto se activó la vía de Wnt/β-catenina mediante ausencia o inactividad de GSK3αβ, proponiendo que la isoforma alfa podría ser relevante para el efecto del compuesto sobre los niveles de expresión de HES1. Además, 2OHOA moduló negativamente la vía de Notch en múltiples puntos de la transducción de señal, impidiendo el procesamiento del receptor, la translocación de NICD al núcleo, la transcripción de sus genes diana y de los relacionados con una activación de la misma incluso en presencia de activadores exógenos, impidiendo también su recuperación. El 2OHOA también fue capaz de inhibir la vía de Wnt/β-catenina, reprimiendo la expresión de genes dependientes de TCF/LEF y de genes relacionados con esta vía, disminuyendo además los niveles totales y la translocación de β-catenina al núcleo. También se determinó que la expresión de uno de los genes diana de esta vía, AXIN2, era relevante en la función que ejerce 2OHOA sobre la viabilidad celular. El estudio de la interacción entre estas dos vías, mostró una modulación negativa entre sí, regulando la transcripción de genes dependientes de TCF/LEF cuando se sobreexpresó NICD3 y degradando β-catenina en situación de inhibición de Notch. En contraposición, Wnt/β-catenina mostró que GSK3β podría ser relevante para disminuir los niveles de NICD. En vista a los resultados obtenidos en este estudio, podemos concluir que 2OHOA ejerce su actividad antitumoral a través de la inhibición de la vía de Notch, la disminución de los niveles de expresión de HES1 y la modulación de otras vías impidiendo la recuperación de los niveles de ARNm de este gen, siendo efectivo contra esta patología.

[cat] Els gliomes són els tumors més comuns i agressius del sistema nerviós central, sent la supervivència dels pacients afectats molt baixa fins i tot amb el tractament estàndard actual. La teràpia lipídica de membrana es basa en la regulació de l'estructura i l'organització de les membranes amb la consegüent modulació de determinats senyals cel·lulars. En aquest context, es va desenvolupar l'àcid 2-hidroxioleic (2OHOA) que ha superat amb èxit la fase clínica I/IIa en pacients amb glioma i altres tumors sòlids avançats. A més, en models xenogràfics de GBM humà va proporcionar major efecte antitumoral i absència de recidiva en comparació amb la TMZ, el tractament actual de referència contra aquesta patologia. A causa de la implicació de HES1 en el procés de tumorigènesi i supervivència cel·lular, el present estudi es va basar en l’anàlisi de la rellevància de l'expressió d'aquest gen en el mecanisme d'acció del 2OHOA sobre la viabilitat cel·lular. A més, es va tractar d'identificar les vies de senyalització a través de les quals podria dur a terme la seva regulació. Els resultats van mostrar que la seva expressió era determinant en l'efecte del 2OHOA sobre la viabilitat cel·lular. A més, es va poder apreciar una correlació positiva entre els seus nivells d’ARNm en resposta al tractament i les IC50 de diverses línies cel·lulars de glioma, així com entre la seva expressió i el volum del tumor en els assajos proposats in vivo. Això permet postular a aquest gen com una possible diana terapèutica per al tractament d'aquesta patologia. El 2OHOA va ser capaç d'impedir la inducció de l'expressió de HES1 a través de múltiples vies, excepte quant es va activar la via de Wnt/β-catenina mitjançant absència o inactivitat de GSK3αβ, proposant que la isoforma alfa podria ser rellevant per a l'efecte del compost sobre els nivells d'expressió de HES1. A més, 2OHOA va modular negativament la via de Notch en múltiples punts de la transducció de senyal, impedint el processament del receptor, la translocació de NICD al nucli, la transcripció dels seus gens diana i dels relacionats amb una activació de la mateixa fins i tot en presència d'activadors exògens, impedint també la seva recuperació. El 2OHOA també va ser capaç d'inhibir la via de Wnt/β-catenina, reprimint l'expressió de gens dependents de TCF/LEF i de gens relacionats amb aquesta via, disminuint a més els nivells totals i la translocació de β-catenina al nucli. També es va determinar que l'expressió d'un dels gens diana d'aquesta via, AXIN2, era rellevant en la funció que exerceix 2OHOA sobre la viabilitat cel·lular. L'estudi de la interacció entre aquestes dues vies, va mostrar una modulació negativa entre si, regulant la transcripció de gens dependents de TCF/LEF quan es va sobreexpressar NICD3 i degradant β-catenina en situació d'inhibició de Notch. En contraposició, Wnt/β-catenina va mostrar que GSK3β podria ser rellevant per a disminuir els nivells de NICD. En vista als resultats obtinguts en aquest estudi, podem concloure que 2OHOA exerceix la seva activitat antitumoral a través de la inhibició de la via de Notch, la disminució dels nivells d'expressió de HES1 i la modulació d'altres vies impedint la recuperació dels nivells de ARNm d'aquest gen, sent efectiu contra aquesta patologia.

[eng] Gliomas are the most common and aggressive cancer tumours of the central nervous system, being the life expectancy of patients very low even after treatment with de standard of care (SoC). The membrane lipid therapy is based on the regulation of the membrane’s structure and organization with the consequent modulation of certain cell signals. In this context, 2-hydroxioleic acid (2OHOA) was developed, which has successfully finished a phase I/IIa in patients with glioma and other advanced solid tumours. In addition, in a xenograft model of human GBM, it provided a greater anti-tumour effect and absence of relapse compared to TMZ, the current SoC against this pathology. Due to the implication of HES1 in tumorigenesis and cell survival, the aim of this study was to study the relevance of HES1 expression in the 2OHOA mechanism of action on cell viability, as well as identifying the signaling pathways involved. The results showed that its expression was relevant in the 2OHOA effect on cell viability. In addition, the positive correlation between HES1 mRNA levels in response to treatment and the IC50 of several glioma cell lines and between its expression and tumour volume in vivo assays, propose this gene as a possible target for the treatment of GBM. 2OHOA was able to prevent the induction of HES1 expression through multiple pathways except when Wnt/β-catenin pathway was activated by absence or inactivity of GSK3αβ, proposing that alpha isoform could be relevant for the 2OHOA effect on the HES1 expression. In addition, 2OHOA negatively modulated the Notch pathway at multiple levels of the signal transduction: preventing the receptor processing, the translocation of NICD to the nucleus, the transcription of its target genes and those related to its activation, even in the presence of exogenous activators, also preventing its recovery. 2OHOA was also able to inhibit the Wnt/β-catenin pathway, repressing the expression of TCF/LEF dependent genes and related genes to this pathway, decreasing the total levels and translocation of β-catenina to the nucleus. It was also determined that the expression of one of the target genes, AXIN2, was relevant in the function that 2OHOA exerts on cell viability. The study of the interaction between both pathways showed a negative modulation between them, inhibiting the transcription of TCF/LEF- dependent genes in NICD3 overexpression and breaking down β-catenin in Notch inhibition. In contrast, Wnt/β-catenin showed that GSK3β could be relevant to decreasing NICD levels. In the light of these results, it can be concluded that 2OHOA exerts its anti-tumour activity through the inhibition of the Notch pathway, the repression of HES1 expression and the modulation of other pathways preventing the recovery of the mRNA levels of this gene, being effective against this pathology.