Dexamethasone causes enhanced expression of cancer relevant PAX6 target genes – molecular mechanisms and clinical relevance.

Vår forskning viser at transkripsjonsfaktoren PAX6 og glukokortikoidreseptoren (GR) virker sammen for å aktivere uttrykk av gener som er forbundet med kreftutvikling. Vi lurer derfor på om det kan være fare for at pasienter med PAX6-positive tumorer som blir behandlet med glukokortikoider vil få økt tumorutviklingen og/eller økt spredning. Glukokortikoider (GC) brukes i behandling av kreftpasienter, både for å bekjempe kreftcellene, men også for å dempe bivirkninger etter annen behandling. Bruk av GC, både i kreftpasienter og andre pasienter, gir en rekke bivirkninger i seg selv pga virkningene GC har på immunsystemet, inflammasjon og metabolisme. GC binder glukokortikoid reseptoren (GR) og aktiverer denne. Effekten GR har på genreguleringen i celler vil påvirkes av hvilke andre proteinfaktorer den binder til, og hvilke andre signalveier i cellen som påvirkes og modifiseres av aktivert GR. PAX6 er viktig for embryoutvikling og stamceller, og uttrykkes også i en rekke normale vev, tumorer og kreftcellelinjer. Vi har oppdaget at gener regulert av PAX6 ser ut til å få en voldsom økning i aktivitet når GR uttrykkes samtidig og blir stimulert av Dexamethason. Dette skjer både i normale- og kreft-celler i kultur, og gjelder blant annet MMP2 og flere andre gener assosiert med migrasjon og metastase i kreftutvikling. Vi har identifisert flere overlappende PAX6 og GR bindingsseter i MMP2 promoteren, og har også vist at GR og PAX6 er lokalisert i samme proteinkompleks i celler stimulert med Dex. Våre funn indikerer muligheten for at pasienter med PAX6 positive tumorer vil ha en oppregulering av gener som bidrar til metastase hvis de behandles med GC. Vi ønsket med dette prosjektet å undersøke hypotesen om at det er økt risiko for spredning hvis PAX6+ tumorer utsettes for Dex. Vi ønsket også å kartlegge mekanismen(e) bak denne interaksjonen, med tanke på prognostiske markører og fremtidig utvikling av målrettet terapi. For å finne relevant tumorvev som uttrykte både PAX6 og GR, ble immunfarginger av tumor mikromatriser fra pasienter med prostatakreft, brystkreft og lungekreft utført. Kun lungekreft viste uttrykk av både GR og PAX6. Det ble derfor undersøkt om de lungekreftcellelinjene vi hadde i laben kunne brukes til mekanistiske studier, men begge cellelinjene vi hadde tilgang til var negative for PAX6 uttrykk. PAX6 og GR uttrykkes begge i hjernen. PAX6 er uttrykt i glioblastoma, og glukokortikoider brukes ofte som behandling, blant annet for å redusere peritumorale ødem. Det ble derfor generert to glioblastomacellelinjer der PAX6 ble slått ut ved bruk av CRISPR/Cas til bruk i mekanistiske studier. Studier av proliferasjon og migrasjon/invasjon er igangsatt, og søk etter gener påvirket av PAX6/GR synergismen pågår fortsatt. Ett av de mest lovende identifiserte målgenene er overraskende nok kjent som en viktig mediator av GR’s inflamasjonsdempende egenskaper. I tillegg er det noen gener involvert i migrasjon og metastase som er interessant å følge opp. Både PAX6 og GR er vist å kunne virke sammen med andre transkripsjonsfaktorer via direkte protein-protein kontakt. Når GR aktiveres av glukokortikoider kan den påvirke transkripsjon ved å binde sammen med en annen transkripsjonsfaktor direkte til DNA (composite sites), eller indirekte til DNA via en annen transkripsjonsfaktor (tethering). Det er også vist at GR kan påvirke transkripsjonen ved å modifisere ulike signalveier, noe som kalles for en non-genomisk effekt. Ved bruk av ulike metoder har vi funnet at den synergistiske interaksjonen mellom PAX6 og GR kan foregå via tethering, og at det er DNA bindings domenene i begge faktorene som er involvert i protein-protein kontakten. Det er også et bidrag fra minst en av signalveiene som kjent for å være påvirket av GR, siden bruk av spesifikke kinase inhibitorer gjentatte ganger reduserte den synergistiske aktiviteten observert for GR og PAX6, men ikke PAX6 aktiviteten alene i reportergen assays. For å kunne forbedre og optimalisere bruk av glukokortikoider (GC) i terapi trengs gode kunnskaper om de grunnleggende mekanismene i GR/GC reguleringen av aktivitetene i en celle. Vi mener at dette prosjektet har bidratt til ny og relevant kunnskap om en ny og vevs-spesifikk transkripsjonsfaktor (PAX6) som GR interakterer med. GR uttrykkes så å si i alle celler i kroppen, mens PAX6 uttrykkes i bestemte vev og organer, og har misregulert uttrykk i en del tumorer og kreftcellelinjer. En detaljert kartleggingen av spesifikke interaksjoner, vil kunne bidra til utvikling av mer vevsspesifikke GC terapi i fremtiden, noe som betyr mindre bieffekter. Videre vil kunnskapen som er frembringt i dette prosjektet kunne brukes til å utvikle biomarkører i forbindelse med utvelgelse av pasienter som kan/bør få GC i forbindelse med kreftbehandling. Dette er viktig hvis det viser seg at det er en sammenheng mellom PAX6 uttrykk i enkelte krefttyper og metastase/overlevelse i forbindelse med bruk av GC. Denne hypotesen har vi imidlertid ikke klart å uomtvistelig bekrefte (eller avkrefte) i denne prosjektperioden. Det vil jobbes videre med å få dette avklart.