Tesis Doctoral
Estudio de NAMPT como marcador tumoral y su implicación en tumorigénesis en cáncer de cabeza y cuello
Autor/es | Navas Maldonado, Lola Eufemia |
Director | Carnero Moya, Amancio |
Departamento | Universidad de Sevilla. Departamento de Fisiología |
Fecha de publicación | 2022-04-01 |
Fecha de depósito | 2022-05-24 |
Resumen | Cáncer de cabeza y cuello (CCyC) es en realidad un conjunto de tumores que afectan a diferentes localizaciones anatómicas (cavidad oral, lengua, faringe, nasofaringe, etc), lo que contribuye a la alta heterogeneidad que ... Cáncer de cabeza y cuello (CCyC) es en realidad un conjunto de tumores que afectan a diferentes localizaciones anatómicas (cavidad oral, lengua, faringe, nasofaringe, etc), lo que contribuye a la alta heterogeneidad que caracteriza a este tipo de cáncer. La tasa de recurrencia del tumor y la tasa de mortalidad de los pacientes con CCyC siguen siendo muy elevadas a pesar de los avances en el tratamiento. Por lo que resulta vital la búsqueda de identificadores pronóstico y el desarrollo de nuevos tratamientos específicamente dirigidos contra la subpoblación CSC, célula madre tumoral o células iniciadores de tumores. Las células CSC son responsables de la iniciación, progreso y metástasis del tumor y de la resistencia a las terapias convencionales. Sin embargo, existe una gran controversia respecto a los marcadores que identifican a la subpoblación CSC en CCyC debido a la heterogeneidad de estos tumores. Por este motivo, decidimos buscar marcadores de CSC y validar sus propiedades tumorigénicas en dos líneas celulares de CCyC. En este trabajo, dentro de la heterogeneidad, no hemos encontrado una única población CSC, sino que hemos obtenido varias subpoblaciones independientes identificadas con los marcadores CD10, CD184, CD19, CD133 y CD166. Estas subpoblaciones han mostrado capacidades tumorigénicas relacionadas con el fenotipo de célula madre tumoral. Las subpoblaciones aisladas fueron capaces de regenerar las distintas poblaciones de los otros marcadores reconstituyendo así la heterogeneidad del cultivo. En los ensayos in vivo, los tumores generados a partir de las subpoblaciones CD10, CD184 y CD166 positivas en los xenotransplantes crecieron más rápido y con mayor agresividad que los tumores procedentes de las poblaciones negativas. Otro marcador que hemos validado es el gen NAMPT. La proteína NAMPT es la enzima limitante de la ruta de rescate (the salvage pathway) de la biosíntesis de NAD+ en las células. Las células tumorales deben incrementar la producción de NAD+ para satisfacer las altas demandas glucolíticas y no-glucolíticas del tumor. Por ello, NAMPT ha sido descrito como un oncogén en diversos tipos de cáncer, sin embargo, el papel tumorigénico de NAMPT en CCyC todavía no ha sido evaluado. Por ello, decidimos estudiar la capacidad tumorigénica de NAMPT y su relación con el fenotipo de célula madre. La sobreexpresión de NAMPT en nuestras líneas celulares aumenta algunas de las propiedades tumorigénicas y de las relacionadas con el fenotipo CSC, sin embargo, los resultados son muy heterogéneos entre las distintas líneas celulares. La reducción de los niveles de NAMPT mediante CRISPR-Cas9 sí ha demostrado claramente una disminución de las propiedades tumorigénicas y de las relacionadas con el fenotipo CSC, así como la migración celular. La reducción de NAMPT disminuye la capacidad de migración celular y disminuye la expresión de genes relacionados con el proceso de transición epitelio-mesénquima (EMT). Además, las células con NAMPT reducido han mostrado un menor porcentaje de las subpoblaciones CD10, CD184, CD19, CD133 y CD166, y una menor expresión de estos genes a nivel transcripcional. Mientras que, las células con la sobreexpresión de NAMPT han mostrado un mayor porcentaje de estas subpoblaciones y una mayor expresión de estos genes. Según los datos públicos de TCGA, NAMPT puede ser un indicador de mal pronóstico en pacientes con CCyC, al igual que ocurre en otros tipos de tumores. Por todo ello, proponemos a NAMPT como un posible marcador común de CSC y malignidad en CCyC. Debido a su papel central en CSC y los efectos de su reducción de expresión, hemos estudiado NAMPT como una diana terapéutica en CCyC. Hemos evaluado los inhibidores GNE617 y GMX1778 en monoterapia y en combinación con cisplatino y docetaxel, dos quimioterapéuticos clásicos que se utilizan actualmente como tratamiento de CCyC. El tratamiento coadyuvante de los inhibidores de NAMPT potencian el efecto antitumoral de cisplatino y, especialmente, de docetaxel tanto in vitro como in vivo. Por otra parte, hemos observado que los CRISPRs de NAMPT, a pesar de tener reducidos los niveles de expresión de NAMPT y el suministro de NAD+ celular, ofrecen resistencia en algunas propiedades tumorigénicas, como por ejemplo la proliferación celular. El mecanismo por el que los CRISPRs de NAMPT recuperan la velocidad de proliferación es diferente en las dos líneas celulares. Los CRISPRs de línea RPMI-2650 recuperan la velocidad de crecimiento activando la enzima NAPRT de la vía Preiss-Handler, mientras que los CRISPRs de la línea Detroit-562 lo hacen potenciando la actividad remanente de NAMPT. Hemos comprobado que la activación de la vía Preiss-Handler, mediante la administración de su sustrato, aumenta algunas propiedades tumorigénicas de los CRISPRs de NAMPT. Mientras que la inhibición enzimática de esta vía disminuye estas propiedades. Por otra parte, los CRISPRs de NAMPT son capaces de recuperar el contenido de NAD+ mediante la administración exógena de los precursores de la biosíntesis, como son ácido nicotínico (NA), nicotinamida ribósido (NR) y nicotinamida (NAM). Curiosamente, hemos observado que NAM es capaz de evadir la ruta de rescate, catalizada por NAMPT, utilizando la vía alternativa Preiss-Handler. Adicionalmente, hemos estudiado la capacidad de adaptación de los CRISPRs de NAMPT a la disponibilidad de los precursores del medio. Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a group of tumor types that affect different anatomical locations (oral cavity, tongue, pharynx, nasopharynx, etc.) which contributes to the high heterogeneity of this cancer ... Head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC) is a group of tumor types that affect different anatomical locations (oral cavity, tongue, pharynx, nasopharynx, etc.) which contributes to the high heterogeneity of this cancer type. The tumor recurrence and the mortality rate in patients with HNSCC remain very high despite treatment advancements. Therefore, searching new markers and developing specific treatments against CSC subpopulation, also called cancer stem cells or tumor-initiating cells, is essential. CSCs are responsible for tumor initiation, progression, metastasis, and resistance to conventional therapies. However, there is controversy regarding specific CSC markers in HNSCC due to tumor heterogeneity. For this reason, we decided to search for CSC markers and validate their tumorigenic properties in two HNSCC cell lines. In this work, within the heterogeneity, we have not found a single CSC population, but several independent subpopulations identified with the markers CD10, CD184, CD19, CD133 and CD166. These cell subpopulations have shown tumorigenic capacities related to CSC phenotype. The isolated subpopulations were able to regenerate the other CSC populations, thus reconstituting the heterogeneity of the culture. Tumors from CD10, CD184 or CD166 positive subpopulations in xenografts grew faster and more aggressively than tumors from negative populations. Another marker that we have validated is NAMPT, the rate-limiting enzyme of the salvage pathway in cellular NAD+ biosynthesis. Tumor cells must increase NAD+ production to satisfy their high glycolytic and non-glycolytic demands. For this reason, NAMPT has been described as an oncogene in many cancer types. However, the tumorigenic role of NAMPT in HNSCC has not been evaluated yet. Therefore, we decided to study NAMPT tumorigenic properties and its relationship with the CSC-like phenotype. NAMPT overexpression increases some tumorigenic properties and promotes a CSC-like phenotype. However, the results are very heterogeneous among the different cell lines. NAMPT knock-down by CRISPR-Cas9 induces a significant reduction in tumorigenic and CSC-like properties, including migration. NAMPT downregulation decreases the capacity of cell migration and reduces the expression of genes related to the epithelial-mesenchymal transition (EMT). Furthermore, NAMPT CRISPRs show a lower percentage of CD10, CD184, CD19, CD133 and CD166 subpopulations, and a lower expression of these genes at the transcriptional level. While cells with upregulated NAMPT show a higher percentage of these subpopulation and higher expression levels of these genes. According to public data from TCGA, NAMPT can be a poor prognostic indicator in patients with HNSCC, as in other cancer types. Therefore, we propose NAMPT as a possible common CSC and malignancy marker in HNSCC. Due to its central role in CSC and the effects of its reduced expression, we have studied NAMPT as a therapeutic target in HNSCC. We have evaluated the inhibitors GNE617 and GMX1778 in monotherapy and in combination with cisplatin and docetaxel, two classic chemotherapeutics that are currently used as treatment for HNSCC. Adjuvant treatment of NAMPT inhibitors potentiates the antitumor effect of cisplatin and, especially docetaxel, both in vitro and in vivo. Although CRISPRs cells have reduced levels of NAMPT expression and NAD+ pool, they still offer resistance in some tumorigenic properties, for example cell proliferation. The resistance mechanism is different in the two cell lines. NAMPT CRISPRs of RPMI-2650 cell line increase growth rate by activating NAPRT enzyme of the Preiss-Handler pathway, while NAMPT CRISPRs of Detroit-562 cell line increase the proliferation by the promotion of the remaining NAMPT activity. The activation of the Preiss-Handler pathway, through its substrate administration, increases some tumorigenic properties of NAMPT CRISPRs, while the enzymatic inhibition of this pathway reduces these properties. NAMPT CRISPRs can recover the NAD+ pool through the exogenous administration of NAD+ precursors, such as nicotinic acid (NA), nicotinamide riboside (NR) and nicotinamide (NAM). Interestingly, we have observed that NAM is able to bypass the salvage pathway catalyzed by NAMPT and use the alternative Preiss-Handler pathway to generate NAD+. Additionally, we have studied how the nutrient availability in the environment can affect NAMPT CRISPRs cells. |
Cita | Navas Maldonado, L.E. (2022). Estudio de NAMPT como marcador tumoral y su implicación en tumorigénesis en cáncer de cabeza y cuello. (Tesis Doctoral Inédita). Universidad de Sevilla, Sevilla. |
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NAVAS MALDONADO, Lola Eufemia ... | 6.939Mb | [PDF] | Ver/ | |