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Ver el documento (formato PDF)   Riggio, Marina.  "Rol de la vía PI3K/AKT/mTOR en la progresión del cáncer de mama"  (2016-04-12)
Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
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Resumen:
Antecedentes: El cáncer de mama es la neoplasia maligna más común en mujeres y una de las primeras causas de muerte por cáncer en el mundo. A pesar de los avances en el diagnóstico y en el tratamiento para esta enfermedad, un alto porcentaje de los tumores progresan y metastatizan en órganos distantes. PI3K/AKT/mTOR es la vía mutada con mayor frecuencia en tumores sólidos; alrededor del 70% de los tumores de mama presentan alguna mutación en esta vía, lo cual se asocia con un peor pronóstico y resistencia a la terapia endócrina, contra HER-2, radio y quimioterapia. Existen tres isoformas para Akt: AKT1, AKT2 y AKT3, con discrepancias sobre sus funciones específicas. Objetivo: El objetivo de este trabajo fue estudiar el rol diferencial de AKT1 y AKT2 en los procesos de proliferación, migración e invasión celular a lo largo de la progresión tumoral en cáncer de mama. Antecedentes: En trabajos previos del laboratorio utilizando un modelo de carcinomas mamarios murinos habíamos demostrado que la sobreactivación de la isoforma AKT1 era capaz de inducir el crecimiento tumoral hormono-independiente. Los tumores generados resultaron ser más diferenciados que los tumores de los que derivaron, con formación de estructuras ductales y mayor expresión de citoqueratina 8 y laminina I, y menor expresión de citoqueratina 14. Metodología: Para extrapolar los resultados obtenidos en otros modelos experimentales, utilizamos tres líneas celulares humanas de cáncer de mama (IBH-7, IBH-6 y T47D), analizamos el efecto de sobreactivar o silenciar específicamente cada isoforma sobre el fenotipo tumoral en cultivo y en xenotransplantes. Resultados: En las líneas celulares IBH-7 e IBH-6 demostramos que AKT1 induce el crecimiento de tumores mamarios, a través de la activación de la proteína ribosomal S6 y el aumento en la expresión de ciclina D1. Además, la sobreactivación de AKT1 induce el crecimiento tumoral hormono-independiente a través de la fosforilación de receptores hormonales en ausencia de agergado exógeno de hormona. En consecuencia, la sobreactivación de AKT1 fue capaz de inducir resistencia al tratamiento con ICI182780 (Fulvestrant), un antagonista del receptor de estrógenos. Coincidente con los antecedentes mencionados, el fenotipo tumoral obtenido con la sobreactivación de AKT1 es de tipo glandular diferenciado, con aumento en la expresión de las proteínas luminales E-cadherina y laminina-I. Sorprendentemente, el silenciamiento de AKT1 endógeno disminuyó la proliferación e incrementó la migración e invasión celular in vitro a través de la inducción del eje β1-integrina/FAK/MMP9, e in vivo, siendo los tumores resultantes altamente infiltrantes. Por otro lado, la sobreactivación de AKT2 también indujo tumores con características infiltrantes pero sin modificar el crecimiento tumoral. Por el contrario, el silenciamiento de AKT2 endógeno disminuyó la motilidad celular en cultivo, regulando proteínas del citoesqueleto como F-actina y vimentina. El grado de invasión de los xenotransplantes IBH-6 y T47D con distintos niveles de AKT1 y AKT2 se asoció con la pérdida en la expresión de E-cadherina y un aumento en la expresión de vimentina, marcadores de progresión tumoral. Encontramos además que el silenciamiento de AKT1 induce un aumento en la expresión de AKT2 endógeno, sugiriendo una regulación entre isoformas. Por último, en un ensayo preliminar encontramos que el tratamiento con inhibidores de PI3K/AKT/mTOR si bien disminuye el crecimiento tumoral, aumenta la incidencia de metástasis pulmonares. Este resultado puede ser relevante en el diseño de terapias con inhibidores específicos de dicha vía. En conjunto, nuestros resultados muestran funciones diferentes, y en algunos casos opuestas, para AKT1 y AKT2 en la progresión del cáncer de mama. Demostramos que AKT1 tiene un rol relevante en el crecimiento tumoral, regulando proteínas involucradas en la sobrevida y proliferación celular y activando en forma ligando-independiente los receptores hormonales, esto último conlleva a la adquisición de resistencia a la terapia endócrina. En un estadio tumoral más avanzado, tanto la disminución de AKT1 a través de la activación del eje β1-integrina/FAK/MMP9, como el aumento de AKT2 a través de la regulación del citoesqueleto de actina, llevarían a una mayor agresividad tumoral dada por un aumento de la invasión celular. Conclusión: En base a nuestros resultados, proponemos que tanto la pérdida de AKT1 como la ganancia de AKT2 podrían ser consideradas como biomarcadores para clasificar a los tumores mamarios con características más agresivas. La relevancia de nuestro trabajo radica en el análisis exhaustivo de la función de la vía PI3K/AKT/mTOR, diferenciando el rol particular de AKT1 y AKT2 y de sus proteínas target downstream, que a futuro podría aplicarse en el diseño de terapias dirigidas a cada tipo y estadio tumoral para lograr un mayor efecto terapéutico.

Abstract:
Background: Breast cancer is the most frequently diagnosed cancer and the leading cause of cancer death among females worldwide. Despite the early diagnosis and the improvement in the treatments, a considerable amount of tumors progress and metastasize. PI3K/AKT/mTOR is the most frequently mutated pathway in solid tumors; approximately 70% of breast tumors display an activating mutation in one component of the pathway, and it is associated with a poor outcome and resistance to conventional therapy. There are three AKT isoforms: AKT1, AKT2 and AKT3, with different specific functions. Specific aims: The main aim of this thesis was to study the specific role of AKT1 and AKT2 during proliferation, cell migration and invasion through breast cancer progression. Background: We have previously demonstrated that AKT1 overactivation was sufficient to induce hormone-independent breast tumor growth. The resultant tumors were differentiated, with high levels of cytokeratin 8 and laminin-I and low levels of cytokeratin 14 expression. Methodology: In this study, we used three human breast cancer cell lines, IBH-7, IBH-6 and T47D and we analyzed the effect of up- or downregulation of AKT1 or AKT2 on tumor phenotype, in culture and in xenografts. Results: We demonstrated that AKT1 induced tumor growth through ribosomal S6 protein and cyclin D1 increase. Moreover, AKT1 upregulation lead to hormone-receptors activation, even in the absence of exogenous hormone supply. Consequently, AKT1 overexpression induced resistance to the estrogen receptor downregulator, ICI182780 (Fulvestrant). Moreover, AKT1 overexpressing tumors displayed glandular differentiation, with high levels of E-cadherin and laminin-I. AKT1 silencing decreased cell proliferation and, surprisingly, increased cell migration and invasion in cell culture, through the β1-integrin/FAK/MMP9 axe. Besides, silenced AKT1 tumors were highly invasive of the adjacent adipose and muscle tissue, and induced lung metastasis. On the other hand, AKT2 overactivation also induced more invasive tumors and lung metastasis, with no changes in tumor growth although. On the opposite, AKT2 downregulation decreased motility in cell culture, by regulating citoskeleton proteins as F-actin and vimentin. We also found that AKT1 silencing induced an upregulation in AKT2 expression, suggesting a cross regulation between the two isoforms. Finally, in a preliminary study we found that PI3K/AKT/mTOR inhibitors are capable of decreasing breast tumor size but of inducing more aggressive tumors and lung metastasis. This effect could have great implications in the management of new targeted therapies against the pathway. Altogether, our results clearly show different, and in some cases opposite roles for AKT1 and AKT2 isoforms in breast cancer progression. We demonstrated that AKT1 has a relevant role in tumor growth, through the regulation of proteins involved in cell survival and proliferation, and trough the activation of hormone receptors, ultimately leading to endocrine resistance. On the other hand, the downregulation of AKT1, as well as the upregulation of AKT2, can increase cell invasion and tumor aggressiveness. Conclusion: We propose that AKT1 loss and/or AKT2 gain should be considered as biomarkers to better classify invasive mammary tumors. The relevance of this work is the deep analyses of PI3K/AKT/mTOR pathway, differentiating AKT1 and AKT2 functions, and its downstream proteins in breast cancer progression, which could be useful in the future to design targeted therapies for each tumor type and stage.

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Registro:
Título : Rol de la vía PI3K/AKT/mTOR en la progresión del cáncer de mama     =    Role of PI3K/AKT/mTOR pathway in breast cancer tumor progression
Autor : Riggio, Marina
Director : Novaro, Virginia
Consejero : Srebrow, Anabella
Jurados : Raimondi, Ana  ; Vázquez, Elba  ; Coso, Omar A.
Año : 2016-04-12
Editor : Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Universidad de Buenos Aires
Filiación : Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales
Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME)
Grado obtenido : Doctor de la Universidad de Buenos Aires en el área de Ciencias Biológicas
Ubicación : Preservación - http://digital.bl.fcen.uba.ar/gsdl-282/cgi-bin/library.cgi?a=d&c=tesis&d=Tesis_6003_Riggio
Idioma : Español
Area Temática : Biología / Biología Molecular y Celular
Palabras claves : CANCER DE MAMA; PI3K/AKT/MTOR; HORMONO-INDEPENDENCIA; PROGRESION TUMORAL; RECEPTORES HORMONALES; INVASION CELULAR; BREAST CANCER; PI3K/AKT/MTOR; HORMONE-INDEPENDENCE; TUMOR PROGRESSION; HORMONE RECEPTORS; CELL INVASION
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