Investigating molecular mechanisms underlying resistance to notch inhibitors in breast and ovarian cancer

Abstract

Breast and ovarian cancers remain highly malignant among women with more than 11% overall of incidence rates worldwide. Traditional treatment strategies including chemotherapy, radiotherapy and hormone therapies continues to be successful yet for the long-term, cancer recurrence and drug resistance remains to be the main issue. In addition to the altering common cell fate regulations, cancer cells modify signaling pathways to overcome cytotoxicity. Notch signalling pathway is a conserved ligand-receptor pathway that necessarily plays role in survival homeostasis, yet it is dysregulated in various cancers. Currently, novel treatment strategies are targeting this pathway through Gamma Secretase Inhibitors (GSI) DAPT, R04929097 and MK0752 that are use both as a single agent and in combinations with Docetaxel or Cisplatin. The clinical success of these inhibitors requires further examination of potential intrinsic or acquired resistance profiles. In this study, we generated breast cancer cells (MDA-MB-231 and MCF-7) resistant to DAPT or R04929097 and ovarian cancer cells (IGROV-1, BG-1, SKOV-3 and A2780) resistant to MK0752 by gradual treatments of increasing doses based on drugs’ IC50 values. Morphological changes, growth rates, migration alterations, mRNA expressions of Notch pathway components and epithelial mesenchymal transition markers, 3D setups for acidosis responses and protein expressions for c-myc and oxidative stress response markers were analyzed. Furthermore, proteomic analysis was carried out with the ovarian cancer cell line IGROV-1. The response of the cells to different drug treatments and dysregulated protein families exposed in resistance mechanisms behind DAPT, R04929097 and MK0752 for both breast and ovarian cancer cells are reported. Overall, this study reveals possible resistance mechanisms against GSIs and emphasizes potential targets through well-known hallmarks of cancer drug resistance.

Meme ve yumurtalık kanserleri dünyada yaygın olarak %11’ den fazla insidans oranı ile kadınlarda en yüksek maligniteye sahiptir. Geleneksel tedavi stratejileri, kemoterapi, radyoterapi ve hormon tedavileri başarılı olmaya devam etse de uzun vadede kanserin yeniden nüks etmesi ve ilaç direnci ana sorun olmaya devam etmektedir. Hücre kaderini belirlemede yapılan değişimlere ek olarak kanser hücreleri sinyal yolaklarını da modifiye ederek sitotoksisteye karşı gelmektedir. Notch, korunmuş, hücrenin yaşamsal homeostazını koruyan lüzumlu bir sinyal yolağı olmak ile birlikte farklı kanser türlerinde düzensiz ifade edilmektedir. Yeni tedavi srtratejilerinde biri olan gama sekretaz inhibitörleri, DAPT, R04929097 ve MK0752 günümüzde tek ya da anti-kanser ajanları, Docetaxel veya Cisplatin ile kombinasyonel terapötik stratejisi olarak Notch’u hedeflemek için kullanılmaktadır. Bu inhibitörlerin klinik başarılarının devamlılığı için öncü veya sonradan direnç mekanizmalarının profil edilebilmesi için ek çalışmalar gerektirmektedir. Bu projede, MDA-MB-231 ve MCF-7 meme kanseri hücreleri DAPT veya R04929097’e dirençli, IGROV-1, BG-1, SKOV-3 ve A2780 yumurtalık kanseri hücreleri ise MK0752’ya ilaçların dereceli IC50 artışına maruz kalması yöntemi ile dirençli hale getirilip, kombinasyonel sinerji skorları bilinen Docetaxel veya Cisplatin ile combine edilmiştir. Meme ve yumurtalık kanserinde morfolojik değişimler, proliferasyon oranları, migrasyon değişimleri, EMD RNA ekspresyon markerları, 3D asidoz yanıt deneyleri ve protein c-Myc ve oksidatif stress yanıt markerları, proteomic deneyler ile desteklenerek düzensiz regüle olan protein ailelerinin DAPT, R04929097 ve MK0752 direnç mekanizmalarını ortaya çıkarmıştır. Sonuç olarak bu proje gama sekretaz baskılayıcılarının potansiyel ilaç direnç hedef mekanizmaları hakkında geniş spektrumlu araştırmayı, bilinen kanser ilaç direnci buluşları ile vurgulamaktadır.