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Nuevos mecanismos de tumorgènesis del protooncogén HER2. Implicaciones terapéuticas en cáncer de mama

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Universitat de Barcelona. Departament de Genètica

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[spa] La expresión de HER1 y HER2 (dos miembros de la familia de receptores con actividad quinasa de tirosinas HER) está alterada en diversos tumores de origen epitelial, entre ellos el cáncer de mama donde se correlacionan con un peor pronóstico. Consecuentemente, HER1 y HER2 están siendo exhaustivamente estudiados, tanto desde el punto de vista de la biología del cáncer como desde el punto de vista terapéutico. De hecho, se han desarrollado distintos fármacos dirigidos contra estos receptores, como por ejemplo Iressa, un compuesto sintético de bajo peso molecular que inhibe específicamente la quinasa de tirosinas de HER1. Otro ejemplo es Herceptin, un anticuerpo monoclonal humanizado dirigido contra el ectodominio de HER2. En la primera parte de esta Tesis hemos explorado el espectro de actividad y el potencial terapéutico de Iressa. Para ello hemos investigado los efectos del Iressa sobre un panel de líneas celulares humanas de cáncer de mama, seleccionadas en base a sus niveles de expresión de HER1 y HER2. Como era predecible, nuestros hallazgos mostraron que Iressa inhibe el crecimiento de células con niveles elevados de expresión de HER1. Sin embargo, sorprendentemente, observamos que Iressa también inhibe el crecimiento de células, como las BT-474, que tienen bajos niveles de HER1 pero que sobreexpresan HER2. Además en esta línea celular, Iressa inhibe la activación de las vías de transducción de señal activadas por el EGF (un ligando que se une al EGFR) o la heregulina (un ligando que se une a HER3 y HER4 pero no a HER1 y HER2). Nuestros datos demuestran que Iressa bloquea esta activación mediante un mecanismo doble. Por un lado, Iressa inhibe directamente la quinasa de tirosinas de HER1; por otro, impide la formación de heterodímeros HER2/HER3 mediante el secuestro de los receptores HER2 y HER3 en heterodímeros inactivos HER1/HER2 y HER1/HER3.  Conjuntamente, estos hallazgos desvelan un nuevo mecanismo de acción de los inhibidores de la quinasa de HER1 y sugieren que Iressa podría tener utilidad terapéutica para el cáncer de mama no solo en pacientes que presentan niveles elevados de HER1 sino también en pacientes cuyos tumores sobreexpresen HER2.  En la segunda parte de esta Tesis hemos profundizado en la biología de los CTFs (Carboxy-Terminal Fragments, Fragmentos Caborxilo-Terminales). Los CTFs son una forma truncada de HER2 que se detecta en el 25% de las muestras de pacientes con cáncer de mama. De acuerdo a su movilidad electroforética, los CTFs contienen el dominio citoplasmático de HER2 incluyendo su dominio tirosina quinasa. Recientemente se ha demostrado que los CTFs correlacionan con metástasis en los ganglios linfáticos y peor pronóstico. A pesar de esto, el mecanismo de generación de estos CTFs y su posible papel en cáncer se desconocía. En este trabajo demostramos que los CTFs se generan mediante inicio alternativo de la traducción a partir de las metioninas 611 y 687 de HER2. Dichas metioninas están situadas justo delante y detrás del dominio transmembrana, respectivamente. Los CTFs están fosforilados y tienen actividad quinasa in vitro. Se localizan en el citoplasma y núcleo de las células que los expresan, tanto en cultivos celulares como en muestras de pacientes con cáncer de mama. Finalmente, mostramos que la inyección subcutánea de células que sobreexpresan los CTFs en ratones atímicos da lugar a tumores que son resistentes al tratamiento con Herceptin, pero que responden a inhibidores de la quinasa de tirosinas de HER2. Dado que un 60% de los pacientes con cáncer de mama que sobreexpresan HER2 (candidatos al tratamiento con Herceptin) sobreexpresan también los CTFs, nuestros resultados sugieren que la sobreexpresión de los CTFs en estos pacientes pueda tener un papel en la resistencia que se desarrolla al tratamiento con Herceptin.

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[eng] The HER1 and HER2 are frequently overexpressed in breast cancer, and their overexpression is associated with a more aggressive clinical behavior. As a consequence, different compounds targeting these receptors have been developed as a fruitful approach to the therapy of breast cancer. One example is Iressa, an oral nonpeptide compound that selectively inhibits the TK activity of HER1; or Herceptin, a monoclonal antibody that targets HER2. To characterize the potential role of Iressa in the treatment of breast cancer, we have studied its effects in a variety of breast carcinoma cell lines expressing different levels of HER1 and HER2 receptors. Our studies demonstrate that Iressa, despite being a specific inhibitor of the EGFR TK, is a potent inhibitor of HER2-over expressing breast cancer cells. We have demonstrated that these effects are explained by a novel and double mechanisms of action. Iressa inhibits the quinase activity of HER1 in one hand and promotes the formation of inactive (unphosphorylated) HER1/HER2 and HER2/ HER3 heterodimers on the other.   In the second part of this work we have characterized the CTFs (Carboxi-terminal fragments) of HER2, a truncated form of the HER2 receptor encoding its cytoplasmic domain. CTFs are frequently found in human mammary tumors and associate with nodal metastasis and poor prognosis. However the mechanism of generation is not understood. Here we show that HER2 CTFs are generated by alternative initiation of translation from methionines located near the transmembrana domain of the full-length molecule. In vitro and in vivo, HER2 CTFs are found in the cytoplasm and nucleus. Expression of HER2 CTFs induces the growth of breast cancer xenografts in nude mice. Tumors dependent on CTFs are sensitive to inhibitors of the kinase activity but do not respond to Herceptin. Thus, the kinase domain seems necessary for the activity of HER2 CTFs and the presence of the CTFs could account for the resistance to treatment with Herceptin.

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Tesis Doctorals - Departament - Genètica

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Nuevos mecanismos de tumorgènesis del protooncogén HER2. Implicaciones terapéuticas en cáncer de mama