Elimination Therapies Targeting Cancer Stemness-Related Pathways
Sygnalizacja PI3K/Akt. Jedną z kaskad wyregulowanych w wielu nowotworach litych, która prawdopodobnie przyczynia się do inicjacji nowotworu (i dlatego jest atrakcyjnym celem dla terapii przeciwnowotworowych), jest mitogenny szlak sygnałowy kinazy fosfatydyloinozytolu-3 (PI3K)/Akt. Aktywacja szlaku sygnałowego PI3K/AKT może zwiększać ekspresję induktorów EMT, w tym EZH2, BMI-1, oraz SNAIL i SLUG, promując EMT i cechy CSC w ludzkim raku (endometrium). Ponadto szlak ten został również włączony w regulację wzbogacania CSC związanego z EMT w OC, a inhibitor szlaku PI3K/AKT LY294002 zmniejszył ekspresję genów macierzystości w sferoidach OC.
Dwa potencjalne inhibitory sygnalizacji Akt, daidzeina-daunomycyna i N-t-Boc-daidzeina, zostały wyprowadzone z obiecującego chemoprewencyjnego fitoestrogenu daidzeiny. Daidzeina-daunomycyna poprawiła odpowiedź terapeutyczną w zwierzęcym modelu OC, podczas gdy N-t-Boc-daidzeina mogła zmniejszyć liczbę OCSCs wyizolowanych z wodobrzusza pacjenta. Stwierdzono również, że N-t-Boc-daidzeina wywołuje apoptozę pochodzących z wodobrzusza dojrzałych pierwotnych linii komórkowych OC, w sposób zależny od dawki i czasu, częściowo z powodu degradacji Akt . Ponadto, inhibitory Akt okazały się skuteczne w zwalczaniu komórek CD133+ w innych nowotworach, w tym w raku wątrobowokomórkowym. W imponującym niedawnym badaniu raka piersi wykazano, że antagonista receptora IL-8 CXCR1 zmniejsza liczbę ALDH+ (patrz sekcja „Isolation of Ovarian Cancer Stem Cells From Primary Ovarian Tumors”) CSCs piersi, po czym następuje masywna apoptoza pozostałej części guza; wykazano, że antagonista ten hamuje sygnalizację kinazy ogniskowej adhezji (FAK) poprzez Akt . Łącznie, te doniesienia silnie implikują kaskadę PI3K/Akt w utrzymaniu i samoodnowie CSC.
Sygnalizacja Ephrin/Eph. Receptory Ephrin (Eph) są największą rodziną receptorowych kinaz tyrozynowych, która obejmuje 14 receptorów. Aktywacja Eph poprzez interakcję z ligandami powierzchni komórkowej efryn w sąsiednich komórkach wywołuje dwukierunkowe sygnały, które wpływają zarówno na komórki posiadające receptor, jak i komórki wykazujące ekspresję efryn. Funkcje systemu Eph/efryny zostały włączone do regulacji szlaków sygnałowych, które wpływają na decyzje dotyczące losu komórek podczas embriogenezy i homeostazy dorosłych tkanek. Nieprawidłowa ekspresja receptorów Eph i ligandów efryny została zaobserwowana w wielu typach ludzkich nowotworów, w tym w raku piersi i jajników. Ponadto, cząsteczki Eph/efryny odgrywają również rolę w regulacji samoodnawiania CSC i tumorigeniczności, dlatego też ukierunkowanie na Eph i efryny może być obiecujące w ukierunkowaniu na populację CSCs w nowotworach. W badaniach przedklinicznych i klinicznych badano kilka rodzajów inhibitorów sygnalizacji efryny i efryny, w tym syntetyczne peptydy, które hamują interakcję Ef/efryna, białka fuzyjne egzodomen Ef i efryny, które modulują aktywność i funkcję Ef i efryny, małocząsteczkowe inhibitory kinazy tyrozynowej oraz mAbs celujące w Ef. Ostatnie badania wskazują na rolę EFNA4 w regulacji losów komórkowych komórek nabłonka sutka, a nadekspresję EFNA4 zaobserwowano w populacji CSCs w potrójnie ujemnym raku piersi (TNBC) i OC, co sugeruje, że EFNA4 może być celem terapeutycznym dla CSCs. Nowy lek, koniugaty przeciwciał anty-EFNA4 (PF-06647263), wykazał aktywność przeciwnowotworową w badaniach przedklinicznych i jest obecnie oceniany w badaniu klinicznym I fazy. Lek ten był również w stanie zmniejszyć częstotliwość CSC i wywołać trwałą regresję guza w modelach guzów OC PDX. Łącznie, wyniki te silnie wspierają rolę sygnalizacji ephrin/Eph w utrzymaniu OCSC, sugerując nowy cel terapeutyczny dla CSCs.
Sonic hedgehog pathway. Inną kaskadą sygnałową, która odgrywa rolę w tworzeniu pnia nowotworu jest szlak związany z embriogenezą Sonic hedgehog (SHH). Sygnalizacja SHH, inicjowana przez wiązanie SHH z jego receptorem, Patched-1, jest kluczowym mediatorem losów komórek podczas wczesnego rozwoju ssaków. Hipotezuje się, że deregulacja SHH przyczynia się do samoodnowy CSC i dlatego stanowi atrakcyjny cel terapii przeciwnowotworowej. Na poparcie takiego podejścia wykazano, że cyklopamina, naturalnie występujący alkaloid, będący również specyficznym inhibitorem szlaku SHH, silnie hamowała proliferację i klonogenny wzrost komórek nowotworowych jajnika in vitro, a także zatrzymywała wzrost guza jajnika in vivo. Jednakże inne badanie wykazało minimalną sygnalizację SHH w OC, pozostawiając specyficzną rolę tego szlaku w OC w dużej mierze nierozwiązaną.
Notch. Szlak Notch jest kaskadą sygnalizacji kontaktu komórka-komórka, która jest ściśle zaangażowana w prawidłowy rozwój i odnowę tkanek. Transdukcja sygnału zachodzi, gdy powierzchniowy ligand Notcha, na jednej komórce, aktywuje swój receptor na sąsiedniej komórce, powodując rozszczepienie wewnątrzkomórkowej domeny Notcha (NICD). Następnie NICD przemieszcza się z cytoplazmy do jądra, co prowadzi do transaktywacji genu poprzez interakcję z czynnikiem transkrypcyjnym C element-binding factor (CBF). Jednakże dysregulacja Notch została również włączona w utrzymanie fenotypu CSC, a szereg specyficznych inhibitorów Notch znajduje się obecnie w różnych fazach rozwoju. W OC, różni członkowie szlaku Notch są nadekspresjonowani w guzach, ale nie w gruczolakach; odpowiednio, podczas gdy znacząca sygnalizacja Notch została również znaleziona w trzech liniach komórkowych OC i 76% guzów pacjentów OC. Co więcej, stwierdzono nadekspresję Notch1 w kandydackich OCSCs, w porównaniu z masową populacją komórek nowotworowych lub OCSCs umieszczonych w warunkach różnicowania. Łącznie, te (i inne) doniesienia silnie wskazują na udział Notch w nowotworzeniu jajników i utrzymaniu OCSC, czyniąc ten sygnał atrakcyjnym celem terapeutycznym.
Sygnalizacja Wnt. Szlak Wnt jest niezbędny dla morfogenezy embrionalnej i specyfikacji osi ciała, a także dla homeostazy tkankowej, dzięki regulacji samoodnowy prawidłowych komórek macierzystych. Propagacja sygnału następuje po związaniu ligandu Wnt z jego receptorem, Frizzled, w wyniku czego powstaje kaskada prowadząca do jądrowej translokacji β-kateniny, która po związaniu z kofaktorem transaktywacyjnym TCF indukuje szereg protoonkogenów (w tym MYC). W konsekwencji, podobnie jak inne embrionalne szlaki sygnałowe, dysregulacja Wnt jest również związana z kancerogenezą i progresją nowotworów. W jednym z badań dotyczących OC, Rask i wsp. wykazali zwiększoną ekspresję elementów szlaku Wnt w złośliwych guzach OC, w porównaniu z prawidłowymi tkankami jajnika. W celu ukierunkowania sygnalizacji Wnt jako skutecznej terapii przeciwnowotworowej, dwie małe cząsteczki, ZTM000990 i PKF118-310, zostały zidentyfikowane w przesiewie o wysokiej przepustowości (w oparciu o strukturę kompleksu β-katenina/TCF) w celu ukierunkowania na kanoniczną kaskadę sygnalizacji Wnt. Dodatkowo, przeciwciała monoklonalne anty-Wnt1 i anty-Wnt2 okazały się być silnymi induktorami apoptozy w komórkach mezotelioma i czerniaka. Przy dalszej optymalizacji farmakologicznej, te małe cząsteczki lub przeciwciała skierowane na szlak sygnałowy Wnt mogą stanowić skuteczne terapie OC.
Izozymy ALDH. Aktywność enzymatyczna ALDH odgrywa rolę w utrzymaniu macierzystości charakterystycznej dla CSCs, co może być regulowane zarówno na poziomie transkrypcji, jak i posttranslacji. W komórkach raka piersi aktywność ALDH1A1 jest hamowana przez acetylację lizyny 353, która jest regulowana przez acetylotransferazę P300/CBP-associated factor i deacetylazę sirtuinę 2 (SIRT2). Acetylacja ALDH1A1 hamowała zarówno populację komórek macierzystych, jak i właściwości samoodnawiania w raku piersi. Wykazano, że sygnalizacja NOTCH odgrywa rolę w aktywacji aktywności ALDH1A1 poprzez indukcję SIRT2 w celu promowania CSCs piersi, co sugeruje możliwość hamowania populacji CSCs poprzez potranslacyjną regulację aktywności enzymatycznej ALDH. Jednakże, aktywność ALDH może być również modulowana na poziomie transkrypcji. Wykazano, że β-katenina odgrywa rolę w bezpośredniej regulacji ekspresji ALDH1A1 w utrzymaniu sferoidów OC, co jest cechą związaną ze zdolnością do samoodnawiania się komórek macierzystych. Odkrycie to wskazuje na nowe podejście do celowania w populację OCSC poprzez hamowanie ekspresji ALDH1A1. Ponadto, opracowywane są leki bezpośrednio hamujące aktywność enzymatyczną ALDH, w tym disulfiram i aldi, które wykazały synergistyczny wpływ na cytotoksyczność w kilku typach nowotworów. Disulfiram, inhibitor ALDH1 i ALDH2, okazał się ostatnio eliminować komórki nowotworowe oporne na crizotinib poprzez zmniejszenie ochrony wywieranej przez ALDH1 przed reaktywnymi formami tlenu. Inne bardziej specyficzne inhibitory ALDH1A1 zostały odkryte i są w trakcie opracowywania. Na przykład A37, selektywny inhibitor ALDH1A1, blokował wzrost sferoidów OC i hamował aktywność transkrypcyjną β-kateniny związaną z komórkami macierzystymi .