# name
Targeting ROS metabolism and hypoxia signaling sensitizes castration-resistant prostate cancer to androgen receptor signaling inhibition

# metadata.dc.contributor.other[].value
Universitat de Barcelona. Facultat de Medicina i Ciències de la Salut

# metadata.dc.description.abstract[].value
[eng] Most prostate cancer (PCa) patients who undergo Androgen Deprivation Therapy (ADT) exhibit clinical progression, resulting in the development of castration-resistant prostate cancer (CRPC), which is highly metastatic and frequently lethal. The androgen receptor (AR) is expressed at high levels in CRPC. However, clinical trials in CRPC patients have shown that treatment with abiraterone or enzalutamide, AR signaling inhibitors, can improve survival rates. Unfortunately, these antiandrogens, only provide a temporary delay in disease progression, and resistance almost invariably arises.
The molecular mechanisms that underlie resistance to antiandrogens remain elusive, hindering the development of effective therapies. To obtain candidate genes (hits) that are responsible for the acquisition of resistance or sensibility to abiraterone, we conducted a genome-wide CRISPR inhibition (CRISPRi) screening utilizing a tumor cell line derived from a genetically engineered mouse model (GEMM) carrying the combined inactivation of p53 and Pten, namely de NPp53 model.
We identified that targeting the NOX family of NAPDH oxidases, particularly Duox2, has synthetic lethal interaction with abiraterone exposure. Duox2 is known to play a role in the production of reactive oxygen species (ROS) and has been found to be overexpressed in various types of tumors, including PCa. Mechanistically, we demonstrate that abiraterone treatment leads to ROS generation, which can be prevented by Duox2 knock-down (KD). Through our in vitro studies, we have shown that targeting abiraterone-induced ROS either through silencing of Duox2 or inhibiting the NOX family, restores antiandrogens sensitivity.
To further understand the mechanisms involved in abiraterone-induced ROS and the role of Duox2 in this regulation, we conducted RNA-seq analysis to find that hypoxia-signaling was upregulated by abiraterone in normoxic conditions (pseudohypoxia). However, we observed that Duox2 abrogation prevented this pseudohypoxia activation, indicating that this signaling pathway could potentially be activated as a resistance mechanism to abiraterone.
In particular, we demonstrated that abiraterone treatment in NPp53 cells increases HIF-1α stabilization, leading to its accumulation at the protein level and subsequent activation of the associated transcriptional program. Furthermore, we found that the accumulation of HIF-1α upon exposure to antiandrogen was reduced by N-acetyl-L-cysteine, an antioxidant, or by Duox2 silencing, thus highlighting the central role for NAPDH oxidases as triggers of pseudohypoxia in abiraterone-induced ROS.
Based on the established and widely accepted effect of hypoxia signaling activation on regulating glucose metabolism, we observed that abiraterone induces a metabolic shift towards glycolysis, as evidenced by the decreased contribution of oxidative phosphorylation to ATP production upon abiraterone treatment. Consequently, we propose that the activation of glycolysis is a pseudohypoxia-induced mechanism to sustain ATP levels and promote proliferation.
Therefore, we propose a combination treatment to co-target AR and pseudohypoxia activation using inhibitors of AR signaling and HIF-1α, respectively. Remarkably, we found that whereas single treatments were ineffective, combining enzalutamide with PX-478 resulted in a significant reduction in tumor growth and increased survival in an orthotopic CRPC in vivo model.
In summary, we have uncovered and validated an actionable mechanism of resistance to AR signaling inhibition based on the activation of hypoxia-signaling mediated by antiandrogen- induced ROS that can be targeted with HIF-1α inhibitors, thus highlighting the potential of this combined therapeutic approach for CRPC patients.

# metadata.dc.description.abstract[].value
[spa] El linfoma difuso de células grandes B (LDCGB) es una neoplasia con gran heterogeneidad clínico-biológica y es el síndrome linfoproliferativo más frecuente en el mundo occidental y el paradigma de linfoma agresivo, representando el 25-35% de los casos.

El linfoma de células B primario de mediastino (LPM) es un linfoma agresivo que representa del 2 al 3% de los casos de linfoma. Inicialmente se consideró un subtipo de LDCGB, pero debido a sus características clínico-patológicas distintas, actualmente es reconocido como una entidad distinta.

La utilización de tecnologías basadas en secuenciación de nueva generación (NGS) ha permitido explorar la utilidad del DNA circulante tumoral (ctDNA) como marcador pronóstico y para la detección y caracterización genética de diferentes neoplasias, entre ellos los linfomas. Esta opción es particularmente útil cuando no se dispone de una muestra de biopsia del tumor para el análisis molecular.

El objetivo de los dos primeros trabajos fue analizar el perfil mutacional de pacientes con LDCGB y LPM en el momento del diagnóstico y correlacionar los niveles de ctDNA con las variables clínicas iniciales, la respuesta terapéutica y la supervivencia de los pacientes.

En el primer trabajo se incluyeron 100 pacientes con LDCGB de forma prospectiva entre 2016 y 2019. Se obtuvo una muestra de plasma al diagnóstico y previo al inicio del tratamiento. Se pudo realizar la determinación del perfil mutacional en 79 pacientes (H/M 42/37; edad mediana 63 años) detectando al menos una mutación en 69 de los casos (87.3%). A partir del perfil mutacional del ctDNA se pudo clasificar a los pacientes de acuerdo con los grupos genómicos descritos recientemente utilizando la herramienta LymphGen.

La sensibilidad del ctDNA para detectar mutaciones en las muestras de FFPE basales fue del 69% (IC95%: 64,1-73,9). Los niveles más elevados de ctDNA (definido como
>2.5 log hGE/mL) se correlacionaron significativamente con la presencia de síntomas B, niveles séricos elevados de LDH, β2-microglobulina, estadio IV de Ann Arbor y con IPI de riesgo intermedio-alto o alto (P < 0.05 en todos los casos). En el grupo de pacientes tratados con intención curativa, aquellos con niveles elevados de ctDNA pretratamiento tuvieron una tasa de respuesta completa (RC), supervivencia libre de progresión (SLP) y supervencia global (SG) significativamente más bajas que aquellos con niveles bajos (tasa de RC, 65% frente a 96%, P < 0.004; SLP a los 24 meses de 73 vs. 100%, P= 0.016; y SG a 24 meses de 100 vs. 73%, p = 0.001).

Además, se evaluó el volumen metabólico tumoral (VMT) y la glicolisis total de la lesión (GTL) en 56 pacientes de nuestra serie. Como era de esperar, el VMT y la GTL elevados se correlacionaron con la enfermedad voluminosa, la presencia de síntomas B, niveles séricos elevados de LDH, β2-microglobulina, estadio avanzado e IPI de alto riesgo (P < 0.05 en todos los casos), además de presentar una menor tasa de respuesta al tratamiento (VMT, 97% frente a 41%, p <0.001; GTL, 93% frente a 39%, P < 0.001). Además, la concentración de ctDNA se correlacionó significativamente con el VMT (R= 0.57, P <0.001) y GTL (R= 0.45; P <0.001), confirmando que las mediciones de ctDNA están relacionadas con la carga tumoral del linfoma.

En el segundo trabajo se incluyeron 20 pacientes diagnosticados de LPM en dos centros españoles entre 2015 y 2020. El perfil mutacional se pudo evaluar en ctDNA en18/20 casos (M/H 11/7; mediana de edad 30 años). La sensibilidad del ctDNA para detectar las mutaciones presentes en las muestras pareadas de FFPE fue del 69% (95% IC: 60-78%).

 El perfil mutacional obtenido de las muestras de plasma fue altamente concordante
 
 

con el descrito en la literatura. Además, observamos una concordancia del 75% entre los microarrays de DNA y el low-pass WGS para detectar ganancias/pérdidas cromosómicas, con una concordancia de ambas técnicas notablemente mayor para las alteraciones clonales (18/20, 90%). No se observaron asociaciones significativas entre la cantidad de ctDNA y la carga tumoral o el pronóstico de los pacientes.
Como conclusión de ambos trabajos, el ctDNA es una fuente alternativa para estimar la carga tumoral y determinar el perfil mutacional y la clasificación genética del tumor, con implicaciones pronósticas y pueden contribuir a un futuro tratamiento personalizado.

El linfoma testicular de células B grandes (TLBCL) es un linfoma agresivo y poco frecuente que se presenta en un sitio inmunoprivilegiado, recientemente reconocido como una entidad distinta del DLBCL.

El objetivo del tercer trabajo fue la caracterización genética de TLBCL, así como la posterior comparación con dos series previamente publicadas, una de LDCGB nodal y otra de linfoma difuso de células de células grande B primario del sistema nervioso central (PCNSL).

Se incluyeron 61 pacientes diagnosticados de TLBCL en seis centros españoles entre 2002 y 2021. La determinación de la célula de origen se evaluó mediante inmunohistoquímica (algoritmo de Hans) y/o arrays de expresión (Lymph2Cx). Para caracterizar las alteraciones genéticas del TLBCL, realizamos NGS utilizando un panel diseñado de 115 genes, arrays de expresión para determinar las alteraciones del número de copias y estudios de FISH (BCL2, BCL6 y MYC).

El 30% de los pacientes presentaban enfermedad diseminada (estadio IV) al diagnóstico, incluidos 6 casos con afectación del SNC. El 83% de los casos presentó un fenotipo no GCB por el algoritmo de Hans y el 71% correspondieron al subtipo ABC por Lymph2Cx. Se observó una alta prevalencia de pérdida de expresión de HLA clase I (91%) y HLA clase II (62%). Se detectaron reordenamientos de BCL6 en el 36% (17/47) de los casos, sin reordenamientos concomitantes de BCL2 y MYC. Integrando los resultados de las mutaciones y CNA los genes/regiones alteradas en >50% de los casos fueron PRDM1, CDKN2A/B, TNFAIP3, SGK1, ARID1B, MYD88L265P, SPIB, PIM1 y
CD79B. Se detectaron alteraciones concomitantes en MYD88L265P, CD79B y PIM1 en 12 (29%) casos. Utilizando la herramienta LymphGen, el 71% (30/42) de los casos se pudo clasificar en un subgrupo molecular, siendo MCD el grupo más frecuente (66%, 20/30).

Comparamos los pacientes con enfermedad localizada frente a los pacientes con enfermedad sistémica (estadio IV). No se observaron diferencias en el subtipo de COO, los subgrupos LymphGen o los reordenamientos MYC, BCL2 y BCL6. Los pacientes con enfermedad localizada o diseminada mostraron una complejidad genómica similar según la cantidad de CNA y la cantidad de genes mutados.

En comparación con el LDCGB nodal, los pacientes con TLBCL, tanto localizado como diseminado, presentaron menos complejidad en el número de CNA (P= 0.01 y P < 0.04, respectivamente) pero mostraron una mayor cantidad de mutaciones (P= 0.01 y P < 0.001, respectivamente). El TLBCL presentó con mayor frecuencia ganancias de 18q21.32-q23 (BCL2) y deleciones 6q y 9p21.3 (CDKN2A/B). Las mutaciones de PIM1, MYD88L265P, CD79B, TBL1XR1, MEF2B, CIITA, EP300 y ETV6 se encontraron
enriquecidos en el TLBCL, mientras que las mutaciones de BCL10 en el LDCGB nodal. No se hallaron diferencias genéticas entre TLBCL y PCNSL.

En conclusión, el TLBCL tiene un perfil genético distintivo similar al del PCNSL, lo que respalda su reconocimiento como una entidad separada del L CGB y proporciona información decisiva para adaptar los enfoques terapéuticos.

# metadata.dc.source[].value
Tesis Doctorals - Facultat - Medicina i Ciències de la Salut

# metadata.dc.title[].value
Targeting ROS metabolism and hypoxia signaling sensitizes castration-resistant prostate cancer to androgen receptor signaling inhibition