Modulação da sobrevivência e proliferação de células de câncer : mecanismos relacionados ao estado da cromatina e ao nicho tumoral

Abstract

Câncer é a principal causa de morte nos países desenvolvidos e a segunda causa de morte nos países em desenvolvimento. O trabalho de diversos grupos de pesquisa tem sugerido que os tumores estão organizados em uma hierarquia de células, na qual uma pequena fração apresenta propriedades de células-tronco. Essas células tem se mostrado resistentes à quimioterapia convencional, dependentes da sinalização do microambiente tumoral e responsivas à terapia diferenciativa. Aqui nós mostramos que butirato sódico (NaB), um inibidor de desacetilase de histonas, diminui a proliferação celular e a formação de colônias em linhagens celulares de meduoblastoma humano. Estes efeitos foram acompanhados de um aumento da expressão de RNAm Gria2, um marcador de diferenciação neuronal, em duas das três linhagens celulares testadas. A formação de neuroesferas também foi impedida com a exposição de uma linhagem crescida em meio de cultura apropriado para células-tronco e NaB. NaB se mostrou capaz de potencializar os efeitos do quimioterápico etoposídeo e do fator neurotrófico derivado de cérebro (BDNF) na inibição da viabilidade celular de meduloblastoma. Além disso, nós observamos que o tratamento com cisplatina aumenta a proporção de células-tronco tumorais (CTT), identificadas por ALDH+CD44+, em células de carcinoma de cabeça e pescoço, quando tratadas também com interleucina 6 (IL-6), uma citocina liberada pelo nicho perivascular. O mesmo tratamento promoveu a proliferação, sobrevivência e auto-renovação de CTTs in vitro ao aumentar o número de esferas em placas de baixa aderência e a expressão de Bmi-1 em western blots. A fosforilação do transdutor de sinal e ativador de transcrição 3 (STAT3), um indicativo de propriedades de CTTs, induzida por IL-6 não foi afetada pelo tratamento com cisplatina em células de HNSCC, enquanto que a indução de fosforilação de quinases reguladas por sinais extracelulares (ERK), indicativo de processo de diferenciação, por IL-6 foi parcialmente inibido por cisplatina. Células resistentes a baixas doses de cisplatina também expressaram mais Bmi-1 do que células nunca expostas ao quimioterápico. Experimentos in vivo corroboram os achados in vitro, uma vez que tumores humanos induzidos em camundongos imunocomprometidos apresentaram aumentada proporção de células ALDH+CD44+ após tratamento dos animais com cisplatina. O anticorpo contra o receptor de IL-6 foi capaz de reverter a indução de expressão de Bmi-1 por cisplatina e IL-6. Em conjunto, esses resultados sugerem que a modulação de mecanismos epigenéticos das células tumorais e de sinais provenientes do nicho tumoral são novos alvos promissores para o desenvolvimento de terapias adjuvantes contra o câncer.

Cancer is the leading cause of death in economically developed countries and the second cause of death in developing countries. Work from a number of laboratories strongly suggests that tumors are organized as a hierarchy based on a subset of cancer cells that have stem-cell properties. These cells have been shown to be resistant to conventional therapy, dependent on contextual signals within the tumor microenvironment and, to be responsive to differentiation therapy. Here we show that sodium butyrate (NaB), a histone deacetylase inhibitor, decreases cell proliferation and colony formation in human medulloblastoma cell lines. These effects were accompanied by an increased mRNA expression of Gria2, a neuronal differentiation marker, in two out of three cell lines tested. In addition, neurosphere formation was impaired by NaB exposure in a cell line submitted to stem cells proper media. NaB also may potentiate the effect of etoposide chemotherapy and BDNF (Brain-derived neurotrophic factor) on the inhibition of medulloblastoma cells viability. Moreover, we observed that cisplatin treatment increased the proportion of cancer stem cells (CSC), identified by ALDHhighCD44high cells, in head and neck squamous cell carcinoma (HNSCC), when treated together with recombinant human IL-6 (rhIL-6). The same regimen promoted proliferation, self-renewal and survival of CSC in vitro as seen by the increase in orosphere number formed in ultra-low attachment plates, and Bmi-1 expression induction in western blots. IL-6–induced signal transducer and activator of transcription 3 (STAT3) phosphorylation (indicative of stemness) was unaffected by treatment with cisplatin in HNSCC cells, whereas IL-6–induced extracellular signal-transducer kinases (ERK) phosphorylation (indicative of differentiation processes) was partially inhibited by cisplatin. Cells resistant to lower doses of cisplatin also expressed more Bmi-1. In vivo experiments corroborated in vitro findings by showing increased proportion of ALDH highCD44high cells in xenograft tumors of mice treated with cisplatin. An antibody against the receptor of IL-6 was able to revert the induction of Bmi-1 expression seen in cells treated with cisplatin plus IL-6. Taken together, these results suggest that the modulation of the epigenetic states of the cancer cell and modulation of signals provided by the niche are promising new molecular targets for the development of adjuvant therapy for cancer.