Vulnerabilidades específicas de células malignas humanas dependentes de Ras oncogênico: FGF2 e PMA como supressores de tumor / Specific vulnerabilities of human malignant cells dependent on oncogenic Ras: FGF2 and PMA as tumor suppressors

Um passo limitante no desenvolvimento de fármacos para terapias do câncer está na descoberta de vulnerabilidades específicas de células tumorais que sirvam à identificação de alvos moleculares apropriados à intervenção farmacológica. Esta é a motivação central desta tese, cuja abordagem experimental focaliza a ação oncogênica das proteínas Ras. Amplificação ou mutação ativadora nos proto-oncogenes ras estão entre as alterações genéticas mais frequentes em cânceres. Essas lesões genéticas aparecem na origem etiológica de múltiplas formas de fenótipos malignos. Mas, essas lesões oncogênicas também conferem susceptibilidades letais às células malignamente transformadas frente a determinados agentes que não interferem significativamente nas funções vitais de células normais. Nos últimos anos nosso laboratório vem estudando os mecanismos moleculares da ação antiproliferativa do fator de crescimento FGF2 (Fibroblast Growth Factor2) e do éster de forbol PMA (Phorbol-12-Myristate-13-Acetate) em linhagens de células murinas malignas dependentes de ras oncogênico. Nesta tese investigamos quanto de nossas observações anteriores com células murinas são aplicáveis a células humanas. Nesse sentido focalizamos a linhagem HaCaT de queratinócitos humanos imortalizados e seus subclones malignizados por expressão ectópica de H-RasV12; além disso, numa triagem inicial também examinamos treze linhagens celulares humanas derivadas de tumores naturais portadores de mutação ativadora em H-Ras, N-Ras ou K-Ras. Nossos resultados mostram que os queratinócitos da linhagem parental HaCaT expressam receptores de FGFs e respondem mitogenicamente tanto a FGF2 como a PMA; portanto, ambos FGF2 e PMA são benéficos aos queratinócitos HaCaT. Por outro lado, o FGF2 mostrou-se citotóxico para subclones HaCaT que expressam H-RasV12 induzível, mas sublinhagens HaCaT com expressão constitutiva de H-RasV12 mostraram-se resistentes à ação citotóxica de FGF2. Diferentemente de FGF2, PMA bloqueou a proliferação de sublinhagens clonais HaCaT-H-RasV12 em ambos substrato sólido e suspensão de agarose e, também, reduziu a estratificação dos queratinócitos HaCaT-H-RasV12 em culturas organotípicas. PMA foi citotóxico e não citostático, pois induziu morte apoptótica sem causar arresto em nenhuma fase específica do ciclo celular. Em HaCaT parental, PMA induziu aumento transitório dos níveis intracelulares de espécies reativas de oxigênio (ROS), mas nos queratinócitos HaCaT-H-RasV12, PMA causou aumentos mais altos e persistentes de ROS, o que promove forte estresse oxidativo, provavelmente responsável pela toxidez deste ester de forbol. Entre as treze linhagens celulares humanas malignas com H-Ras, N-Ras ou K-Ras mutados, onze foram vulneráveis à ação citotóxica de PMA; mas apenas uma delas, a linhagem de tumor urotelial UM-UC-3, foi sensível ao efeito anti-proliferativo de FGF2. Em conclusão, células malignas humanas com Ras mutado parecem superar rapidamente uma possível toxidez de FGF2, mas não ultrapassam a toxidez causada por PMA

A challenge in drug development for cancer therapy is the discovering of molecular targets suitable for pharmacological interference. This challenge was the main motivation of the present thesis. Amplification or activating mutation in ras proto-oncogenes are among the most frequent genetic lesions in human cancer. Actually, mutated Ras onco-proteins are in the etiological roots of multiple malignant phenotypes; however these onco-proteins also cause specific lethal vulnerabilities even in robust malignant cells. Recently, our laboratory reported that malignant murine cell lines dependent on oncogenic Ras are prone to toxicity initiated by FGF2 (Fibroblast Growth Factor 2) and PMA (Phorbol-12-Myristate-13-Acetate), which are not harmful to normal cells. This cytotoxicity of FGF2 and PMA very likely follows different molecular mechanisms, which, however, are not yet completely understood. The aim of this thesis was to investigate whether these vulnerabilities found in murine malignant cells were also valid for human malignant cell lines dependent on oncogenic Ras. To this end the experimental approach was focused on the HaCaT cell line of immortalized human keratinocytes and its sublines transformed by H-RasV12 ectopic expression. In addition thirteen human cell lines derived from natural tumor carrying mutated H-Ras, N-Ras or K-Ras oncogenes were also screened. The results showed that HaCaT keratinocytes express FGF receptors and respond mitogenically to both FGF2 and PMA. On the other hand, FGF2 was cytotoxic to HaCaT subclones expressing inducible H-RasV12. But, HaCaT sublines constitutively expressing H-RasV12 were resistant to FGF2 toxicity. However, PMA was toxic to all HaCaT-H-RasV12 sublines, inhibiting proliferation in both solid substrate and agarose suspension cultures and, also reducing stratification in organotypic cultures. Furthermore, in HaCaT-H-RasV12 sublines, but not in the parental HaCaT line, PMA caused a persistently high increase in intracellular levels of reactive oxygen species (ROS) and concomitantly induced apoptosis. Moreover, eleven of the thirteen human tumor cell lines with mutated H-Ras, N-Ras or K-Ras, were growth inhibited by PMA, whereas only one of them was inhibited by FGF2, the urothelial tumor cell line UM-UC-3. In conclusion, human malignant cells driven by Ras oncogenes very likely rapidly overcome FGF2 toxicity, whereas they remain stably vulnerable to PMA cytotoxicity

Efecto reductor de la lactona sesquiterpénica "Helenalina" y sus derivados metálicos en la formación del complejo estradiol receptor en tejido tumoral mamario / Reductive effect of sesquiterpenic lactone \"Helenaline\" and its metalic derivates in complex estradiol-receptor formation in breast tumoral tissue

Dentro de la terapia sistémica empleada para el tratamiento de cáncer mamario, ha sido extensamente utilizada la quimioterapia, la cual ha sido apoyada por muy diversos compuestos en cuanto a origen y composición química. Sin embargo, todos ellos, producen diversos efectos colaterales adeversos, dignos de tomarse en cuenta. Por este hecho, precisa estudiar nuevas posibilidades en donde el fármaco aplicado, actúa selectivamente sobre célula tumoral, sin lesionar tejido sano. Para su efecto, se estudió una gamma lactona llamada "Helenalina" y sus derivados metálicos He-Co, He-Hg y He-Cu, cuya composición química les permite reaccionar con residuos -SH presentes en el receptor de la célula tumoral, los cuales al intercalarse por una reacción previa, podría modificar su composición estructural y finalemente su afinidad por la hormona. Se investigó el efecto de inhibición para la formación del complejo estradiol-receptor en el citosol de tejido tumoral mamario empleando Helenalina a 12 n M y 126 n M, obteniéndose un efecto de inhibición de 14 por ciento y 56 por ciento respectivamente. Cuando se estudió He-Co, He-Hg y He-Cu este efecto se vió aumentado, obteniéndose 11 por ciento, 10.5 por ciento y 60 por ciento con 12 n m y 44.5 por ciento, 74.5 por ciento y 86 por ciento con 126 n M respectivamente