Carcinoma epatocellulare-immagine credit public domain.
L’attivazione aberrante della via di segnalazione mTOR e la sua interazione con altre cascate di segnalazione rappresentano fattori chiave nella progressione del carcinoma epatocellulare (HCC). La soppressione della ferroptosi mediata da mTOR è stata implicata nella resistenza dell’HCC alla chemioterapia. Questo studio si proponeva di chiarire i meccanismi alla base della resistenza agli inibitori di mTOR e di valutare il potenziale terapeutico di combinazioni di più farmaci nell’HCC con mutazione della β-catenina.
Metodi
Le cellule MHCC97H e SNU449 sono state trasfettate con plasmidi di espressione di 4EBP1WT, 4EBP1A4 o HSP90β e successivamente trattate con Rapamicina per valutarne gli effetti sulla ferroptosi e sulla sensibilità alla rapamicina. Il ruolo di 4EBP1 nella regolazione della ferroptosi è stato ulteriormente esplorato mediante Western blotting, co-immunoprecipitazione e immunofluorescenza. Sono stati valutati gli effetti inibitori degli inibitori di mTOR (rapamicina, MLN0128), degli inibitori di ERK (PD901) e della loro combinazione (MLN0128 + PD901) sulle cellule tumorali. Sono stati generati modelli murini di HCC tramite iniezione idrodinamica nella vena caudale di plasmidi c-Met/β-cateninaΔN90 o c-Met/β-cateninaΔN90/4EBP1A4 per valutare gli effetti terapeutici dei quattro regimi di trattamento.
Risultati
La Rapamicina ha inibito mTOR/RPS6 in modo più potente rispetto a mTOR/4EBP1 e ha indotto contemporaneamente la ferroptosi. 4EBP1A4 ha promosso la ferroptosi e potenziato l’efficacia della Rapamicina. A livello meccanicistico, 4EBP1A4 si è legato in modo competitivo a HSP90β, spostando Keap1, aumentando così la formazione del complesso Keap1-Nrf2 e promuovendo la degradazione di Nrf2. Inoltre, la Rapamicina, MLN0128, PD901 e la loro combinazione hanno ridotto i livelli di p-4EBP1, indotto la ferroptosi e inibito la proliferazione delle cellule HCC, sopprimendo così la crescita del tumore, con la combinazione che ha mostrato l’effetto più forte.
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Conclusioni
L’attivazione di mTOR (mTORC1 e mTORC2) e della via di segnalazione ERK inibisce la ferroptosi aumentando la fosforilazione di 4EBP1, promuovendo così la progressione dell’HCC con mutazione della β-catenina. Questo studio dimostra che 4EBP1A4 e Keap1 si legano in modo competitivo a HSP90β, aumentando i complessi Keap1-Nrf2 per accelerare la degradazione di Nrf2, alleviando in tal modo l’inibizione della ferroptosi mediata dall’attivazione di mTORC1 (come illustrato nell’abstract grafico). Inoltre, 4EBP1 funge da effettore a valle critico comune sia alla via ERK che alla via mTOR. La terapia combinata di MLN0128 e PD901 non solo sopprime efficacemente l’attivazione compensatoria di mTOR, ma induce anche sinergicamente la ferroptosi, portando a un miglioramento significativo dell’efficacia terapeutica contro l’HCC con mutazione della β-catenina. Questo studio fornisce nuove informazioni per lo sviluppo di strategie terapeutiche e farmaci mirati per l’HCC.