Koncept syntetické letality v terapii pokročilého karcinomu prostaty

Mgr. Stanislav Drápela, Ph.D.

Doctoral thesis

Synthetic lethality in the therapy of advanced prostate cancer

Abstract:

Nádorové onemocnění prostaty představuje jedno z nejčastěji diagnostikovaných maligních onemocnění u mužů. Mimo to, prvořadé chemoterapeutikum docetaxel vede pouze k mírnému prodloužení života a u většiny pacientů přispívá k rozvoji docetaxel-rezistentního karcinomu prostaty, představujícího vážné a neléčitelné onemocnění. V naší studii jsme předpokládali, že rezistence k docetaxelu je přítomna již u subpopulací buněk v primárních nádorech prostaty a je možné ji definovat specifickým expresním profilem povrchových molekul. Pomocí in vitro a in vivo analýzy povrchového profilu buněk rezistentních na docetaxel jsme stanovili validovaný 6ti-molekulový povrchový profil složený z EpCAM, CD9, CD44, CD59, CD95 a SSEA-4 antigenů, definujících rezistenci na docetaxel. Dále jsme pozorovali korelaci mezi expresí SSEA-4 antigenu a špatnou prognózou či rezistencí k léčivům cílícím na mikrotubuly u pacientů s karcinomem prostaty vysokého stupně. Vzhledem k těmto výsledkům usuzujeme, že 6ti-molekulový povrchový profil představuje soubor znaků, který by mohl potenciálně sloužit k predikci buněčné odpovědi na docetaxel u pacientů bez předchozí léčby docetaxelem. Vzhledem ke genomickým pozorováním, která ukazují změny v dráze poškození DNA téměř u čtvrtiny všech pokročilých případů nádorového onemocnění prostaty, jsme se také zaměřili na vytvoření nového terapeutického přístupů využívajícího princip syntetické letality (SL) k překonání rezistence na docetaxel. V naší práci jsme představili nový, vysoce účinný inhibitor CHK1, MU380. Naše data ukázala, že MU380 silně zvyšuje senzitivitu docetaxel-rezistentních modelů karcinomu prostaty ke gemcitabinu in vitro a vede k významné inhibici růstu nádoru v kombinaci s gemcitabinem u docetaxel rezistentních xenograftů. Celkově, naše výsledky poskytují preklinický popis pro následné klinické testování CHK1 inhibitorů v souvislosti s léčbou docetaxel-rezistentního karcinomu prostaty.

Abstract:

Prostate cancer (PCa) represents a highly heterogeneous and one of the most clinically common malignancies in men. Moreover, the backbone chemotherapy docetaxel gives only modest survival benefit with most patients invariably progressing to docetaxel-resistant PCa which represents a setting with a serious unmet medical need. Here we hypothesized that the docetaxel-resistant cell subpopulation pre-exists within the primary PCa tumor and can be characterized by a specific surface fingerprint. Using in vitro and in vivo surface profiling of docetaxel-resistant cells, we implemented a validated 6-molecule surface fingerprint composed of EpCAM, CD9, CD44, CD59, CD95, and SSEA-4 antigens defining docetaxel resistance in primary PCa samples. Additionally, we correlated SSEA-4 expression with poor prognosis and resistance to antimicrotubule agents in high-grade PCa patients. Considering these data, we propose that the 6-molecule surface fingerprint represents a candidate set of molecules that may potentially serve for the prediction of cell response to docetaxel in PCa patients before therapy. With regard to genomics data from advanced PCa samples, demonstrating multiple DNA damage response alterations in almost one-fourth of all cases, we also designed a novel therapeutic strategy utilizing the concept of synthetic lethality to overcome docetaxel resistance in PCa. In our study, we introduced a novel highly potent CHK1 inhibitor (CHK1i), MU380. Our data portrayed that novel CHK1 inhibitor MU380 strongly sensitizes docetaxel-resistant PCa cells to gemcitabine in vitro and induces tumor growth inhibition upon gemcitabine treatment in docetaxel resistant xenograft tumors. Altogether, our data provide an attractive preclinical rationale for further clinical investigation of CHK1 inhibition in the context of docetaxel-resistant PCa therapy.

Keywords

Checkpoint kináza 1 (CHK1), syntetická letalita (SL), docetaxelová rezistence, nádorová heterogenita, nádorové onemocnění prostaty, vysoce propustná multispektrální průtoková cytometrie, Checkpoint kinase 1 (CHK1), synthetic lethality (SL), docetaxel resistance, intratumoral heterogeneity, prostate cancer (PCa), high-throughput multispectral flow cytometry.

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 22. 2. 2021

Thesis defence

• Date of defence: 26. 3. 2021
• Supervisor: Mgr. Karel Souček, Ph.D.
• Reader: doc. RNDr. Petr Vaňhara, Ph.D., Frédéric R. Santer, MSc, PhD

Masaryk University

Faculty of Science

Doctoral programme / field:
Animal physiology, immunology and developmental biology / Animal physiology, immunology and developmental biology