Busca por novas estratégias terapêuticas pela inibição de enzimas modificadoras de histonas em características malignas de células de melanoma de diferentes fenótipos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Silva, Carolina de Sousa Castro [UNIFESP]
Data de Publicação: 2023
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UNIFESP
Texto Completo: https://repositorio.unifesp.br/handle/11600/69841
Resumo: O melanoma cutâneo é o câncer resultante da transformação maligna dos melanócitos, células produtoras de melanina, sendo considerado o câncer de pele mais grave devido a sua alta resistência terapêutica e propensão a metástases. Como melanomas primários e metastáticos possuem, em parte, o mesmo conjunto de mutações driver, a reprogramação epigenética parece desempenhar papel importante na progressão, heterogeneidade e plasticidade tumoral. Dentre os mecanismos epigenéticos, que resultam da interação da célula com o microambiente tumoral, as modificações pós-traducionais em histonas são responsáveis por modular a organização da cromatina, sendo fator chave na regulação da transcrição gênica. Apesar dos avanços, o conhecimento acerca dos mecanismos epigenéticos envolvidos na plasticidade celular é ainda incompleto. Dados prévios de nosso laboratório de um modelo celular linear de progressão tumoral associam padrões de abundância de diferentes modificações de histonas e a expressão de deacetilases (HDACs), metiltransferases (HMTs) e desmetilases (HDMs) de histonas a fenótipos celulares distintos do melanoma, sendo eles mesenquimal-like/indiferenciado e diferenciado/altamente proliferativo. Estudos que avaliam o uso de inibidores de metiltransferases, desmetilases e deacetilases de histonas em melanomas ainda são escassos, mas têm se mostrado bastante promissores, inclusive quando utilizados em combinação com outras terapias. Foram selecionados inibidores de enzimas modificadoras de histonas que estão alteradas durante a progressão do modelo celular de melanoma: Entinostat, inibidor de HDACs classe I; A196, inibidor das metiltransferases SUV420H1/H2 e NSC636819, inibidor das desmetilases KDM4A e KDM4B. Após definição da concentração inibitória média de cada composto, realizamos análise proteica por ensaio de Western Blot, que confirmou a reversão do padrão da marca de histona alvo pelos três inibidores. Células expostas ao Entinostat tiveram diminuição acentuada na capacidade clonogênica enquanto células expostas ao NSC636819 apresentaram singela diminuição. Células 4C11+ expostas ao Entinostat ou A196 apresentaram maior taxa de migração coletiva, enquanto células 4C11- expostas ao Entinostat apresentaram menor migração coletiva. Aumento na quebra de dupla-fita de DNA foi observado em células expostas aos três inibidores. Apenas o tratamento combinado entre Entinostat e dacarbazina ou inibidor de MEK demonstrou efeito sinérgico na inibição da viabilidade celular. Observou-se diminuição de células na fase G0/G1 do ciclo celular quando expostas a NSC636819. No ensaio in vivo de tumorigenicidade, nenhuma diferença significativa foi observada entre animais controle ou tratados com os três inibidores, mas ocorreram imprevistos no processo experimental. Foi demonstrado que a inibição de HDACs de classe I pelo Entinostat também ocorre in vivo com tratamento via gavagem oral, refletido no aumento de H4K8ac nas amostras tumorais de animais tratados. No ensaio in vivo de metástase, observou-se um singelo aumento nas colônias metastáticas em animais C57BL/6 tratados com o Entinostat, e uma leve diminuição em animais tratados com NSC636819. No ensaio de tumorigenicidade com a terapia combinada entre Entinostat e PD0325901, observamos um efeito sinérgico no retardo do crescimento tumoral. Os resultados apresentados nesta dissertação indicam que esses inibidores podem ser promissores para novas estratégias terapêuticas para o melanoma, inclusive quando em combinação com outros agentes, como dacarbazina e MEKi.
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spelling Busca por novas estratégias terapêuticas pela inibição de enzimas modificadoras de histonas em características malignas de células de melanoma de diferentes fenótiposSearch for novel therapeutic strategies by inhibiting histone-modifying enzymes targeting malignant traits of melanoma cells with different phenotypesMelanomaTerapia EpigenéticaHistonasO melanoma cutâneo é o câncer resultante da transformação maligna dos melanócitos, células produtoras de melanina, sendo considerado o câncer de pele mais grave devido a sua alta resistência terapêutica e propensão a metástases. Como melanomas primários e metastáticos possuem, em parte, o mesmo conjunto de mutações driver, a reprogramação epigenética parece desempenhar papel importante na progressão, heterogeneidade e plasticidade tumoral. Dentre os mecanismos epigenéticos, que resultam da interação da célula com o microambiente tumoral, as modificações pós-traducionais em histonas são responsáveis por modular a organização da cromatina, sendo fator chave na regulação da transcrição gênica. Apesar dos avanços, o conhecimento acerca dos mecanismos epigenéticos envolvidos na plasticidade celular é ainda incompleto. Dados prévios de nosso laboratório de um modelo celular linear de progressão tumoral associam padrões de abundância de diferentes modificações de histonas e a expressão de deacetilases (HDACs), metiltransferases (HMTs) e desmetilases (HDMs) de histonas a fenótipos celulares distintos do melanoma, sendo eles mesenquimal-like/indiferenciado e diferenciado/altamente proliferativo. Estudos que avaliam o uso de inibidores de metiltransferases, desmetilases e deacetilases de histonas em melanomas ainda são escassos, mas têm se mostrado bastante promissores, inclusive quando utilizados em combinação com outras terapias. Foram selecionados inibidores de enzimas modificadoras de histonas que estão alteradas durante a progressão do modelo celular de melanoma: Entinostat, inibidor de HDACs classe I; A196, inibidor das metiltransferases SUV420H1/H2 e NSC636819, inibidor das desmetilases KDM4A e KDM4B. Após definição da concentração inibitória média de cada composto, realizamos análise proteica por ensaio de Western Blot, que confirmou a reversão do padrão da marca de histona alvo pelos três inibidores. Células expostas ao Entinostat tiveram diminuição acentuada na capacidade clonogênica enquanto células expostas ao NSC636819 apresentaram singela diminuição. Células 4C11+ expostas ao Entinostat ou A196 apresentaram maior taxa de migração coletiva, enquanto células 4C11- expostas ao Entinostat apresentaram menor migração coletiva. Aumento na quebra de dupla-fita de DNA foi observado em células expostas aos três inibidores. Apenas o tratamento combinado entre Entinostat e dacarbazina ou inibidor de MEK demonstrou efeito sinérgico na inibição da viabilidade celular. Observou-se diminuição de células na fase G0/G1 do ciclo celular quando expostas a NSC636819. No ensaio in vivo de tumorigenicidade, nenhuma diferença significativa foi observada entre animais controle ou tratados com os três inibidores, mas ocorreram imprevistos no processo experimental. Foi demonstrado que a inibição de HDACs de classe I pelo Entinostat também ocorre in vivo com tratamento via gavagem oral, refletido no aumento de H4K8ac nas amostras tumorais de animais tratados. No ensaio in vivo de metástase, observou-se um singelo aumento nas colônias metastáticas em animais C57BL/6 tratados com o Entinostat, e uma leve diminuição em animais tratados com NSC636819. No ensaio de tumorigenicidade com a terapia combinada entre Entinostat e PD0325901, observamos um efeito sinérgico no retardo do crescimento tumoral. Os resultados apresentados nesta dissertação indicam que esses inibidores podem ser promissores para novas estratégias terapêuticas para o melanoma, inclusive quando em combinação com outros agentes, como dacarbazina e MEKi.Cutaneous melanoma emerges from the malignant transformation of melanocytes, being considered the most severe type of skin cancer due to its high therapeutic resistance and metastatic capacity. Since primary and metastatic melanomas carry, at least partially, the same set of driver mutations, epigenetic reprogramming appears to play a crucial role in tumor progression and heterogeneity. Epigenetic mechanisms such as histone post-translational modifications modulate chromatin organization, playing an important role in gene transcription regulation. Despite advances, our understanding of the epigenetic mechanisms involved in cellular plasticity remains incomplete. Previous data from our group from a linear cellular model of melanoma progression associate abundance patterns of different histone modifications and the expression of histone-modifying enzymes such as deacetylases (HDACs), methyltransferases (HMTs), and demethylases (HDMs) to distinct phenotypes of melanoma cells - mesenchymal/undifferentiated and differentiated/highly proliferative. Studies evaluating the use of methyltransferases, demethylases, and histone deacetylases inhibitors in melanoma are still limited but have shown promising results, particularly when used in combination with other therapies. In this study, we evaluate the impact of three inhibitors of histone-modifying enzymes altered in melanoma cells’ behavior, as well as investigate combined therapeutic strategies involving the inhibitors: Entinostat, a class I HDAC inhibitor; A196, a SUVH20H1/H2 methyltransferases inhibitor; and NSC636819, inhibitor of demethylases KDM4A and KDM4B. The aim of the study was to evaluate the impact of these inhibitors on malignant traits of melanoma cells such as viability, migration, invasion, anoikis resistance and colony formation in vitro, and tumorigenicity and metastases formation in vivo. After MTT viability assay, the concentration of the inhibitors was determined for cell treatments and their specificity and efficiency were confirmed through Western blot. Cells exposed to Entinostat had a drastic decrease in colony formation and those exposed to NSC636819 had a slight decrease. Cells exposed to Entinostat or A196 presented a higher collective migration rate. Increased double-strand DNA breaks were observed in melanoma cells exposed to Entinostat. When combining Entinostat with the alkylating agent dacarbazine or MEK inhibitor, a synergistic effect in inhibiting cell viability was observed. In the in vivo tumorigenicity monotherapy assay, no significant difference in tumor volume was observed between the control group and animals treated with any of the inhibitors. It was demonstrated that the inhibition of class I HDACs by Entinostat also occurs in vivo, as reflected by the increased H4K8ac mark in tumor samples. In the experimental metastasis assay, an increase in metastatic colonies was observed in the lungs of C57BL/6 mice treated with Entinostat, and a slight decrease in mice treated with NSC636819. It was observed that combined therapy with Entinostat and PD0325901 in vivo delayed tumor growth significantly in a synergistic manner. Therefore, the results presented in this study indicate that combining these inhibitors with known therapeutic agents, such as dacarbazine or MEKi, may reveal novel and more effective strategies for controlling melanoma progression.Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP)2021/06985-5Universidade Federal de São PauloJasiulionis, Miriam Galvonas [UNIFESP]http://lattes.cnpq.br/3057188718614807http://lattes.cnpq.br/8135866996610972Silva, Carolina de Sousa Castro [UNIFESP]2023-12-18T18:53:52Z2023-12-18T18:53:52Z2023-12-11info:eu-repo/semantics/bachelorThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion74 f.application/pdfhttps://repositorio.unifesp.br/handle/11600/69841porSão Pauloinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UNIFESPinstname:Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)instacron:UNIFESP2024-08-13T11:56:14Zoai:repositorio.unifesp.br/:11600/69841Repositório InstitucionalPUBhttp://www.repositorio.unifesp.br/oai/requestbiblioteca.csp@unifesp.bropendoar:34652024-08-13T11:56:14Repositório Institucional da UNIFESP - Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)false
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