MicroRNAs derivados de vesículas extracelulares como biomarcadores preditivos de resistência à enzalutamida em modelo 3D-esferoide de cancro da próstata

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MicroRNAs derivados de vesículas extracelulares como biomarcadores preditivos de resistência à enzalutamida em modelo 3D-esferoide de cancro da próstata

Quinta, 26.12.2024

Investigadores do Grupo de Oncologia Molecular e Patologia Viral (GOMPV) do Centro de Investigação do IPO-Porto (CI-IPOP), em colaboração com investigadores do Instituto de Investigação e Inovação em Saúde (i3S), estabeleceram um modelo in vitro 3D de cancro da próstata resistente à castração, aplicável na identificação de microRNAs derivados de vesículas extracelulares (VEs) preditivos do desenvolvimento de resistência à enzalutamida (ENZ). Apesar do efeito promissor da ENZ, uma elevada percentagem de doentes apresenta resistência primária ou desenvolve resistência a este tratamento, o que está associado a pior sobrevivência global e a uma diminuição da qualidade de vida. Atualmente, admite-se que as VEs desempenham um papel chave no microambiente tumoral, influenciando a aquisição de fenótipos de resistência ao tratamento. O projeto focou-se na identificação de um perfil de miRNAs-derivados de VEs associados à aquisição de resistência à ENZ e na avaliação da sua dinâmica durante este processo, a partir de um modelo in vitro 3D que mimetiza a progressão da doença. Após indução de resistência à ENZ na linha celular LNCaP, os investigadores identificaram 12 miRNAs sobrexpressos e 13 subexpressos na linha celular resistente após o screening de 799 miRNAs, tendo definido um perfil do top 5 de miRNAs sobrexpressos com recurso à miRTarbase e Cytoscape (maior impacto nas redes de interação proteína-proteína). Os resultados demonstraram que os hsa-miR-21-5p, hsa-miR-22-3p, hsa-miR-200a-3p, hsa-miR-221-3p, hsa-miR-222-3p eram empacotados em VEs durante a progressão da resistência, observando-se um aumento progressivo dos níveis de expressão intracelulares e derivados de VEs de hsa-miR-221-3p e hsa-miR-222-3p nos modelos 3D resistentes a concentrações crescentes de ENZ, o que evidencia uma associação entre a expressão destes miRNAs e a aquisição deste fenótipo. Os resultados demonstraram que o modelo 3D esferóide desenvolvido replicou de forma eficaz a resistência à ENZ, evidenciando o envolvimento de miRNAs derivados de VEs de cancro da próstata neste processo de resistência e potencial aplicabilidade como fonte de biomarcadores circulantes para futuras biópsias líquidas.

 

Autores e afiliações

Inês Tavares1,2*, Mariana Morais1,2*, Francisca Dias1, Mariana Ferreira1,2, Gabriela Martins3, Rui Fernandes4,5, Sílvia Joana Bidarra6,7, Rui Medeiros1,2,8,9,10, Ana Luísa Teixeira1

1Molecular Oncology and Viral Pathology Group, Research Center of IPO Porto (CI-IPOP) / RISE@CI-IPOP (Health Research Network), Portuguese Oncology Institute of Porto (IPO Porto) / Porto Comprehensive Cancer Center (Porto.CCC), Porto, Portugal;

2ICBAS, Abel Salazar Institute for the Biomedical Sciences, University of Porto, Porto, Portugal

3Department of Immunology, Portuguese Oncology Institute of Porto (IPO-Porto), Porto, Portugal;

4HEMS-Histology and Electron Microscopy, i3S-Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, University of Porto, 4200-135 Porto, Portugal.

5IBMC, Instituto de Biologia Molecular e Celular da Universidade do Porto, Porto, Portugal.

6Bioengineered 3D Microenvironment group, i3S-Instituto de Investigação e Inovação em Saúde, Universidade do Porto, Porto, Portugal

7 INEB - Instituto de Engenharia Biomédica, Universidade do Porto, Porto, Portugal

8Biomedical Reasearch Center (CEBIMED, Faculty of Health Sciences, Fernando Pessoa University (UFP), Porto, Portugal;

9Research Department, LPCC- Portuguese League Against Cancer (NRNorte);

10Faculty of Medicine, University of Porto (FMUP), University of Porto, Porto, Portugal

 

*These authors contributed equally to this work.

 

Abstract:

Enzalutamide (ENZ) has emerged as a major treatment advance in castration-resistant prostate cancer (CRPC) patients; however the development resistance remains a key challenge. The extracellular vesicles (VEs)-derived miRNAs play crucial roles tumor microenvironment communication, thereby influencing resistance mechanisms. Considering the urgent need for molecular biomarkers to monitor ENZ response and predict resistance, we intend to identify an EV-derived miRNA profile associated with ENZ resistance using an innovative 3D-spheroid in vitro model. Through this model, we provide a comprehensive platform for elucidating the molecular alterations involved.

An in vitro model of ENZ resistance was established through continuous exposure of LNCaP to increasing ENZ concentrations. A screening of 799 miRNAs from resistant and normal LNCaP cells were quantified. A bioinformatic analysis was performed using miRTarbase and Cytoscape and top 5 overexpressed miRNAs were selected, and analyzed in EVs derived from ENZ resistance 3D spheroid model.

We identified 12 up- and 13 downregulated miRNAs in LNCaP 30 µM ENZ cells compare to LNCaP.In silico analysis led to the construction of a 76 proteins cluster and functional enrichment revealed terms like PI3K/AKT, TFG-β and FOXO. hsa-miR-22-3p was significantly decreased at 5 and 20 µM ENZ concentration intracellularly, but significantly increased at 20 µM ENZ in EVs. hsa-miR-221-3p and miR-222-3p were upregulated in all concentrations both intracellularly and in EVs.

The developed 3D-spheroid model effectively replicated the ENZ resistance to ENZ in an AR-independent manner, underscoring the importance of EVs-derived miRNAs in this adaptative process.

 

Revista: International Journal of Biological Macromolecules

 

Link: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0141813024088044?via%3Dihub