Avaliação de survivina e XIAP e dos fatores de transcrição foxo3a e foxM1 como potenciais biomarcadores de quimiorresistência no câncer de mama
Publication year: 2013
Theses and dissertations in Portugués presented to the Instituto Nacional de Câncer José Alencar Gomes da Silva to obtain the academic title of Doutor. Leader: Raquel Ciuvalschi Maia
O câncer de mama é a neoplasia que apresenta maior mortalidade entre as mulheres ao
redor do mundo, apesar dos avanços na descoberta de novas modalidades terapêuticas e
marcadores prognósticos. A resistência ao tratamento quimioterápico é uma das principais
causas de falha terapêutica, apontando para a necessidade da identificação de biomarcadores
preditivos de resposta. Evidências científicas mostram que a superexpressão de FoxM1 e das
proteínas antiapoptóticas Survivina e XIAP, bem como a inativação do fator de transcrição
Foxo3a, estão associados a quimioresistência e a um prognóstico desfavorável no câncer de
mama. Dessa forma, o objetivo desse estudo é avaliar o papel das proteínas Survivina, XIAP,
Foxo3a e FoxM1 como potenciais fatores de resistência à doxorrubicina (doxo),
quimioterápico amplamente empregado no tratamento no câncer de mama. Nossos dados
mostram que a doxo foi capaz de inibir a viabilidade celular nas linhagens celulares derivadas
de carcinoma de mama MCF7 (não-invasiva, positiva para receptores de estrogênio e Her2) e
MDA-MB-231 (invasiva, triplo-negativa), como avaliado pelo ensaio de MTT. A droga
induziu a perda da adesão celular e fragmentação do DNA, como observado pela análise
morfológica com quantificação das células não-aderidas e avaliação do conteúdo de DNA por
citometria de fluxo. A análise da ativação das caspases-3, -7 e -9 por Western blotting revelou
que a doxo induziu apoptose em células com diferentes status de p53. Em paralelo, o
tratamento com a doxo resultou na redução dos níveis proteicos e de RNAm de XIAP e
Survivina, como avaliado por Western blotting e PCR em tempo real, respectivamente.
Entretanto, a indução da superexpressão da Survivina, por transfecção plasmidial, não foi
capaz de conferir resistência ao quimioterápico. Corroborando esses resultados, observamos
que o silenciamento gênico por siRNA de XIAP e Survivina, isoladamente ou em
combinação, não sensibilizou as células à morte celular induzida pela doxo, indicando que tais
proteínas não desempenham papel na resistência à droga. Contrariando dados da literatura, a
doxo foi capaz de induzir a fosforilação de Foxo3a e Akt e reduzir a expressão de seu alvo
transcricional Bim e dos níveis de RNAm de FOXO3A. De maneira consistente, a droga
promoveu a translocação de Foxo3a do núcleo para o citoplasma, como examinado por
fracionamento subcelular, apontando para a inativação da sua função. Além disso, a expressão
do fator de transcrição FoxM1 foi reduzida, mediante o estímulo apoptótico induzido pela
doxo. A indução da superexpressão de FoxM1 foi capaz de reverter a sensibilidade das células
MDA-MB-231 à doxo, processo que envolveu a indução dos níveis de Survivina e XIAP. O
mesmo efeito não foi observado nas células MCF7 superexpressando FoxM1, uma vez que se
mantiveram sensíveis ao quimioterápico e apresentaram inalterados níveis de Survivina e
XIAP. O conjunto dos nossos dados indica que a via de sinalização oncogênica mediada pelo
fator de transcrição FoxM1 é capaz de promover a resistência à doxo e sugere que a
combinação clínica de inibidores de FoxM1 com a doxo tem o potencial de sobrepujar a
quimiorresistência no câncer de mama, principalmente em tumores triplo-negativos.
Breast cancer is the leading cause of deaths in women around the world, despite recent
advances regarding novel therapeutic options and identification of prognostic factors.
Resistance to therapy is the main cause of treatment failure and still there is no predictive
biomarker for response to systemic therapy available. Increasing evidence shows that Survivin
and XIAP antiapoptotic proteins and FoxM1 overexpression, as well as the inactivation of
Foxo3a transcription factor, are closely associated with chemoresistance and poor prognosis in
breast cancer. Thus, this study aimed to investigate Survivin, XIAP, Foxo3a and FoxM1
potential role on resistance to doxorubicin (dox), a chemotherapeutic agent widely used to
treat breast cancer. Our data demonstrates that dox inhibited cell viability in the breast cancer
derived cell lines MCF7 (non-invasive, Her2 and estrogen receptor positive) and MDA-MB-
231 (invasive, triple-negative), as evaluated through the MTT assay. The drug induced loss of
cell adhesion and DNA fragmentation, as examined by morphological analysis followed by
quantification of non-adherent cells and flow cytometry DNA content analysis. Western
blotting evaluation of caspases-3, -7 and -9 activation revealed that dox induced apoptosis in
cells with different p53 activation status. In parallel, exposure to dox resulted in reduction in
Survivin and XIAP protein and mRNA levels, as evaluated by Western blotting and real time
PCR, respectively. However, when we transfected cells with a Survivin-encoding plasmid, we
did not observe a cell death-resistant phenotype. Accordingly, XIAP and Survivin silencing
through siRNA, individually or in combination, had little effect on breast cancer cells
sensitivity towards dox, suggesting that the drug can induce apoptosis independently of their
expression. Contrasting data in the literature, dox treatment induced Foxo3a and Akt
phosphorylation and reduced the expression of its transcriptional target Bim and FOXO3A
mRNA levels. In agreement, dox-exposed cells displayed Foxo3a expression in cytoplasm,
differently from predominantly nuclear Foxo3a observed in untreated cells, as examined
through subcellular localization. These data point to dox-induced Foxo3a inactivation in
breast cancer cells. In addition, we observed that FoxM1 transcription factor expression was
inhibited upon dox-mediated apoptotic stimuli. Importantly, FoxM1 overexpression could
counteract apoptosis in MDA-MB-231 cells, along with induction of Survivin and XIAP
expression. This effect was not observed in MCF7 cells, which remained similarly sensitive to
dox and displayed Survivin and XIAP levels unaltered. Altogether, our results demonstrate
that FoxM1 signaling pathway can promote dox resistance and suggest that combining FoxM1
inhibitors with dox has the potential to circumvent chemoresistance in breast cancer, specially
in triple negative tumors.