Cofilina-1 : potencial preditivo em câncer de pulmão de não-pequenas células

Abstract

O câncer de pulmão é um dos tipos de câncer mais comumente diagnosticados. Além da alta incidência, o câncer de pulmão também é a causa mais frequente de mortes, contabilizando quase 20% do total relacionado ao câncer. Destes, cerca de 85% são do tipo CPNPC. O atual desafio da oncologia consiste em estabelecer o conceito de medicina personalizada na prática clínica, proposta que tem permeado diversos estudos na área. Recentes avanços na elucidação da biologia do câncer de pulmão levaram a identificação de potenciais biomarcadores com grande relevância clínica para pacientes com CPNPC. Nos últimos 10 anos, nosso grupo de pesquisa identificou e validou a cofilina-1 como biomarcador prognóstico em CPNPC e evidenciou seu potencial preditivo na resistência ao tratamento com agentes alquilantes. Com relação a esse último aspecto, faz-se necessário o desenvolvimento de novos estudos que visem melhor elucidar a relação entre a expressão da proteína cofilina-1 e a resistência/sensibilidade aos tratamentos disponíveis para pacientes com CPNPC. Assim, o nosso objetivo foi dar seguimento aos estudos já realizados pelo grupo na área e melhor explorar o papel biológico e clínico da cofilina-1 como biomarcador preditivo para CPNPC. Primeiramente nós realizamos 3 diferentes estratégias para avaliar a associação com resistência. Tanto a avaliação in silico, através da análise da rede gênica de CFL1, quanto dos métodos de seleção de resistência intrínseca/adquirida (protocolos de tratamento diferenciados com cisplatina) e transfecção demonstraram que a modulação da expressão gênica e a alteração no imunoconteúdo tem impacto direto na sensibilidade das células A549 ao tratamento com cisplatina Em seguida, avaliamos diferentes mecanismos de resistência nas células com resistência inata e adquirida por meio de avaliação do efluxo da droga e por ensaios de dosagem de grupamentos tióis totais livres, GSH e atividade de glutationa-S-transferase (GST). Os resultados sugerem que a mesma possa ser devida ao mecanismo de reparo ao DNA. Baseados nesses dados e em extensa revisão da literatura, fundamentamos uma hipótese de colocalização nuclear e interação de cofilina-1 com receptor EGF (epidermal growth factor) no prognóstico e predição de resistência à agentes alquilantes. Por fim, tendo em vista a hipótese desenvolvida, avaliamos as possibilidades de interação dos marcadores por meio de cálculos de atracamento molecular (docking), análises estruturais e energia de interação entre os marcadores. Essa análise apontou que a interação mais provável é a do complexo cofilina-1/actina-EGFR intracelular, em que a ligação à porção intracelular de EGFR se dá por actina; sugerindo, assim, a possibilidade de uma função principal na translocação nuclear de moléculas que possam interagir com o receptor. Além disso, a análise da expressão dos marcadores em amostras tumorais evidenciou uma maior frequência de cofilina-1 nuclear em adenocarcinomas, subtipo histológico em que ocorre a maior incidência de mutações em EGFR.Esses dados sugerem que a interação entre os marcadores é plausível, embora não sejam suficientes para a compreensão integral do seu envolvimento nos mecanismos de resistência. Por fim, a explanação contribui com a organização e compilação de evidências que permitirão guiar estudos futuros no sentido de melhor avaliar a relação entre EGFR e cofilina-1 mediante estímulos comuns e, também, mensurar a contribuição dos marcadores na escolha de tratamentos mais adequados.

Lung cancer is one of the most commonly diagnosed type of cancer. In addition to the high incidence, lung cancer is also the most frequent cause of death, accounting for almost 20% of all cancer-related deaths. NSCLC type corresponds to 85% of all cases diagnosed. The current challenge of oncology is to establish the concept of personalized medicine in clinical practice, a proposal that has permeated several studies in the field. Recent advances in the elucidation of lung cancer biology have led to the identification of potential biomarkers of great clinical relevance for patients with NSCLC. In the last 10 years, our group has identified and validated cofilin-1 as a prognostic biomarker in NSCLC and evidenced its predictive potential in resistance to treatment with alkylating agents. Regarding this last aspect, it is necessary to develop new studies to better elucidate the relationship between the expression of the cofilin-1 protein and the resistance/sensitivity to treatments available for NSCLC patients. our aim was to perform follow up studies to better explore the biological and clinical role of cofilin-1 as a predictive biomarker for NSCLC. First, we performed 3 different strategies to evaluate the association with resistance. Both the in silico assay, by analyzing differential gene expression levels of the CFL1 gene network, and the intrinsic/acquired resistance (different cisplatin treatment protocols) and transfection selection methods have demonstrated that modulation of gene expression and immunocontent alteration have a direct impact on the sensitivity of A549 cells to cisplatin treatment. We then evaluated different mechanisms of resistance in cells with innate and acquired resistance, through efflux drug evaluation and dosing of free total thiol groups, GSH and glutathione-S-transferase activity (GST) assays. The results suggest that it may be due to the mechanism of DNA repair Based on these data and an extensive review of the literature, we established a hypothesis of nuclear colocalization and interaction of cofilin-1 with EGF (epidermal growth factor) receptor on the prognosis and prediction of resistance to alkylating agents. Finally, considering the hypothesis developed, we evaluated the possibility of interaction of the markers by calculations of molecular docking, structural analysis and interaction energy between markers. This analysis indicated that the most likely interaction is the intracellular cofilin-1/actin-EGFR complex, in which the binding to the intracellular portion of EGFR is given by actin; this suggests the possibility of a major function in the nuclear translocation of molecules that may interact with the receptor. Furthermore, the analysis of the expression of the markers in tumor samples evidenced a higher frequency of nuclear cofilin-1 in adenocarcinomas, a histological subtype in which the highest incidence of EGFR mutations occurs. These data suggest that the interaction between markers is plausible, although not sufficient for an integral understanding of their involvement in resistance mechanisms. Finally, the explanation contributes to the organization and compilation of evidence that will guide future studies in order to better evaluate the relationship between EGFR and cofilin-1 by common stimuli and also to measure the contribution of the markers in choosing the most appropriate treatments.