Μελέτη της πρωτεΐνης heat shock protein 90 (HSP90) σε καρκινικά φαινόμενα

Abstract

Cancer is a class of diseases in which a group of cells display uncontrolled growth intrusion an and destruction of adjacent tissues (invasion), and sometimes spread to other locations in the body via lymph or blood creating metastases. Heat shock protein 90 (HSP90) is a chaperone protein that is essential for the cell to stabilize the form and the function of a variety of substrates. Moreover, HSP90 interacts with a great number of molecules that are involved in the development and low survival of cancer cells. In order to understand the molecular events regulating neuronal migration and development, we have previously characterized a monoclonal antibody (mAb), named 4C5. This antibody recognizes both HSP90 isoforms. The primary aim of the present study was to evaluate the potential prognostic value of mAb4C5 in malignant melanoma. Interestingly, mAb4C5 reacted positively in all the primary and metastatic melanomas examined, while the cell surface localization of HSP90 was shown immunohistochemically on live B16 F10 melanoma cells using mAb4C5. To assess the participation of cell surface and not intracellular HSP90 in the invasion process of B16 F10 melanoma cells, internalization of mAb4C5 and anti-alpha HSP90 and anti-beta HSP90 antibodies in the culture medium strongly inhibited melanoma cell invasion in vitro. The above described experiments showed that mAB4C5 had the ability to inhibit melanoma cell invasion in vitro, and since it could not be internalized, the inhibition of the invasion could be attributed to the surface pool of HSP90 molecules. In line with these experiments it was shown that mAb4C5 could inhibit melanoma metastasis in vivo using B16 F10 cells and C57/BL mice. As a next step the molecular mechanisms of the surface HSP90 were investigated. This study revealed that both isoforms of HSP90 were secreted from human breast cancer cells (MOAMB453) and that both isoforms interact with MMPs (Matrix metaloproteinases 2 and 9). Furthermore, mAb4C5 could inhibit: a) the activation of these molecules in vitro and b) the metastatic despositions of MOAMB453 cells in vivo mouse models, suggesting that mAb4C5 could be a potential anticancer agent.

Ο καρκίνος είναι μια κατηγορία ασθενειών ή διαταραχών που χαρακτηρίζονται από τον ανεξέλεγκτο πολλαπλασιασμό κυττάρων και την δυνατότητα αυτών να διηθούν υποκείμενους ιστούς και να εισβάλουν σε άλλους πιο απομακρυσμένους ιστούς δημιουργόντας μεταστάσεις. Η HSP90, αν και πρωτεΐνη θερμικού σοκ εκφράζεται σε αφθονία στα ευκαρυωτικά κύτταρα υπό φυσιολογικές συνθήκες (απουσία στρες), όπου εκτελεί βασικές λειτουργίες επιπλέον η HSP90 αλληλεπιδρά με έναν μεγάλο αριθμό βιομορίων τα οποία εμπλέκονται στην ανάπτυξη ή/και επιβίωση των καρκινικών κυττάρων. Με σκοπό την κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που ρυθμίζουν τη μετανάστευση των νευρικών κυττάρων στο παρελθόν πραγματοποιήθηκε από την ομάδα μας η παραγωγή και ο χαρακτηρισμός ενός μονοκλωνικού αντισώματος του mAb4C5. Το mAb4C5 αναγνωρίζει και τις δύο ισομορφές της HSP90. Πρωταρχικός στόχος της παρούσης εργασίας ήταν η διερεύνηση του ρόλου της HSP90 σε διάφορα καρκινικά φαινόμενα ή και η μελέτη της ενδεχόμενης διαγνωστικής και θεραπευτικής αξίας του αντισώματος mAb4C5 σε μεταστατικούς καρκίνους. Από τα πειράματα μας αρχικά φάνηκε ότι το mAb4C5 έχει την ιδιότητα να δίνει ισχυρή ανοσοϊστοχημική χρώση με όλα τα πρωτογενή και μεταστατικά μελανώματα και αποδείχθηκε η ύπαρξη της HSP90 στην επιφάνεια πληθώρας καρκινικών σειρών τόσο προερχόμενων από καρκινώματα ποντικιών όσο και από ανθρώπινα καρκινώματα. Στη συνέχεια φάνηκε ότι η παρουσία του mAb4C5 στο υλικό καλλιέργειας B16F10 κυττάρων μείωσε σημαντικά τη διηθητική ικανότητα των κυττάρων αυτών λόγω πρόσθεσης του μονοκλωνικού αντισώματος στην επιφανειακή HSP90. Επόμενος στόχος της παρούσας διατριβής ήταν η διερεύνηση των μοριακών μηχανισμών που χαρακτηρίζουν τη συμμετοχή της επιφανειακής HSP90 σε μεταστατικές διαδικασίες. Από τα αποτελέσματα πιστοποιήθηκε τόσο η έκκριση της HSP90a, όσο και της HSP90β από κύτταρα ανθρώπινο καρκίνο μαστού, MDAMB453. Επίσης με πειράματα ανοσοκατακρήμνισης δείχτηκε ότι και οι δύο ισομορφές της HSP90 αλληλεπιδρούν τόσο με την ενεργή όσο και με τις ανενεργές μορφές των MMP2 και MMP9, ενώ διαπιστώθηκε ότι το mAb4C5 αναστέλλει σε μεγάλο βαθμό την ενεργοποίηση αυτών των MMPs και την αλληλεπίδρασή τους με την εκκρινόμενη HSP90. Τέλος, in vivo πειράματα φανέρωσαν ότι το mAb4C5 αναστέλλει με δοσοεξαρτώμενο τρόπο την μεταστατική απόθεση των καρκινικών κυττάρων και αυξάνει, επίσης με δοσοεξαρτώμενο τρόπο την επιβίωση των πειραματόζωων, καθιστώντας το mAb4C5 ως νέο αντιμεταστατικό παράγοντα για μεγάλη ποικιλία καρκίνων.