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Functional and genomic characterization of patient-derived xenograft model to study adaptation to mTORC1 inhibitor in clear cell renal cell carcinoma

Sakamoto, Hiromasa 京都大学 DOI:10.14989/doctor.r13400

2021.03.23

概要

進行性淡明型腎細胞癌の治療ではVEGF やmTOR に対する分子標的薬や免疫チェックポイント阻害薬が主として用いられる。テムシロリムスを含む mTOR 阻害薬は mTOR 複合体の一つである mTORC1 を阻害し、予後改善効果が示されている。標準治療の一つとして用いられているが、その効果は限定的で、ほとんどの腫瘍で薬剤耐性を獲得する。mTOR 阻害薬への耐性獲得機序は mTOR の遺伝子変異、代替シグナル伝達経路の活性化、腫瘍内不均一性などが報告されているが、いまだ未解明な点が多い。一方、患者由来ゼノグラフト (PDX)モデルは薬剤スクリーニング、バイオマーカー検索、薬剤感受性や耐性の解析に用いられる有用なモデルであるが、mTOR 阻害薬の耐性機序の検討に用いられることは少ない。本研究では PDX モデルを用いて、腎細胞癌における mTOR 阻害薬耐性獲得の機序を解明することを目的とした。

安定的に継代可能な腎細胞癌 PDX モデル 2 系統に対して、テムシロリムスを投与しながら継代を繰り返すことで耐性を獲得したモデルの樹立を試み、 1 系統で完全耐性を獲得した。PDX モデルにおける薬剤耐性獲得に伴う遺伝子変異を解析するために、テムシロリムス耐性群ならびに溶媒を投与したコントロール群の PDX 腫瘍を用いて全エクソンシークエンスを施行した。耐性腫瘍に共通する特異的な 4 つの遺伝子変異を同定し、PDX 各世代におけるこれらの変異の有無をサンガーシークエンスで評価したところ、DNMT1 と ANKRD12 の 2 つの変異は、耐性を獲得した PDX モデルの第 1 継代時に既に腫瘍内に認められた。そこで、DNMT1 変異に着目し、その mTOR 阻害薬耐性機序への関与について検討を行った。PDX 腫瘍における DNMT１タンパク発現と DNMT 酵素活性を評価したところ、テムシロリムス耐性腫瘍の DNMT1 発現はコントロール腫瘍と同程度であったが、DNMT 酵素活性はコントロール腫瘍と比較して有意に低下していた。以上の結果から、テムシロリムス耐性 PDX 腫瘍において DNMT1 変異ならびに DNMT 酵素活性の低下が認められ、耐性形質の獲得に関与している可能性が示された。次に、腎癌細胞において DNMT 酵素活性の低下によりテムシロリムス耐性形質が獲得されるか評価するために、CRISPR / Cas9 system を用いてテムシロリムス感受性腎癌細胞株 786-O のDNMT1 ヘテロノックアウト細胞株を作成し、DNMT 活性の変化、ならびに in vitro、in vivoにおけるテムシロリムスの腫瘍増殖抑制効果について評価した。DNMT1 ヘテロノックアウト 786-O 細胞株では DNMT 酵素活性が親株より有意に低下し、 in vitro、in vivo ともに親株と比較してテムシロリムスによる腫瘍増殖抑制効果が有意に減少し、耐性形質を示した。また、DNMT1 の酵素活性は DNA メチル化ならびに遺伝子発現に強く関与するため、メチル化解析ならびにマイクロアレイ解析を用いて PDX 腫瘍の統合的遺伝子プロファイルを評価した。

テムシロリムス耐性 PDX 腫瘍において、プロモーター領域を含めて、全体的にコントロール腫瘍に比べて低メチル化にシフトしていることが示唆され、 mTOR 経路を活性化する分子の発現亢進も認められた。

本研究では、腎細胞癌の PDX モデルを用いて mTOR 阻害薬耐性モデルを樹立し、薬剤耐性獲得機序を解析するプラットフォームとなりうることが示され、腎癌細胞のメチル化状態を変化させる DNMT1 を含む遺伝的変化が、テムシロリムスに対する耐性獲得のメカニズムの一つである可能性を示唆された。

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参考文献

1. Siegel RL, Miller KD, Jemal A. Cancer statistics, 2018. CA Cancer J Clin. 2018;68(1):7–30.

2. Choueiri TK, Motzer RJ. Systemic therapy for metastatic renal-cell carcinoma. N Engl J Med. 2017;376(4):354–366.

3. Saxton RA, Sabatini DM. mTOR signaling in growth, metabolism, and disease. Cell. 2017;169(2):361–371.

4. Hudes G, Carducci M, Tomczak P, et al. Temsirolimus, interferon alfa, or both for advanced renal-cell carcinoma. N Engl J Med. 2007;356(22):2271–2281.

5. Motzer RJ, Jonasch E, Agarwal N, et al. Kidney cancer, version 2.2017, NCCN clinical practice guidelines in oncology. J Natl Compr Canc Netw. 2017;15(6):804–834.

6. Faes S, Demartines N, Dormond O. Resistance to mTORC1 inhibitors in cancer therapy: from kinase mutations to intratu- moral heterogeneity of kinase activity. Oxid Med Cell Longev. 2017;2017:1726078.

7. Carew JS, Kelly KR, Nawrocki ST. Mechanisms of mTOR inhibi- tor resistance in cancer therapy. Target Oncol. 2011;6(1):17–27.

8. Rodrik-Outmezguine VS, Okaniwa M, Yao Z, et al. Overcoming mTOR resistance mutations with a new-generation mTOR inhibi- tor. Nature. 2016;534(7606):272–276.

9. O'Reilly KE, Rojo F, She Q-B, et al. mTOR inhibition induces upstream receptor tyrosine kinase signaling and activates Akt. Cancer Res. 2006;66(3):1500–1508.

10. Carracedo A, Ma LI, Teruya-Feldstein J, et al. Inhibition of mTORC1 leads to MAPK pathway activation through a PI3K- dependent feedback loop in human cancer. J Clin Invest. 2008;118(9):3065–3074.

11. Gerlinger M, Rowan AJ, Horswell S, et al. Intratumor heterogene- ity and branched evolution revealed by multiregion sequencing. N Engl J Med. 2012;366(10):883–892.

12. Hidalgo M, Amant F, Biankin AV, et al. Patient-derived xenograft models: an emerging platform for translational cancer research. Cancer Discov. 2014;4(9):998–1013.

13. ter Brugge P, Kristel P, van der Burg E, et al. Mechanisms of therapy resistance in patient-derived xenograft mod- els of BRCA1-deficient breast cancer. J Natl Cancer Inst. 2016;108(11):djw148.

14. Sivanand S, Pena-Llopis S, Zhao H, et al. A validated tumorgraft model reveals activity of dovitinib against renal cell carcinoma. Sci Transl Med. 2012;4(137):137ra75.

15. Izumchenko E, Paz K, Ciznadija D, et al. Patient-derived xeno- grafts effectively capture responses to oncology therapy in a heterogeneous cohort of patients with solid tumors. Ann Oncol. 2017;28(10):2595–2605.

16. Jiménez-Valerio G, Martínez-Lozano M, Bassani N, et al. Resistance to antiangiogenic therapies by metabolic symbi- osis in renal cell carcinoma PDX models and patients. Cell Rep. 2016;15(6):1134–1143.

17. Diaz-Montero CM, Mao FJ, Barnard J, et al. MEK inhibition abro- gates sunitinib resistance in a renal cell carcinoma patient-derived xenograft model. Br J Cancer. 2016;115(8):920–928.

18. Shibasaki N, Yamasaki T, Kanno T, et al. Role of IL13RA2 in sunitinib resistance in clear cell renal cell carcinoma. PLoS One. 2015;10(6):e0130980.

19. Bailey ST, Zhou B, Damrauer JS, et al. mTOR inhibition induces compensatory, therapeutically targetable MEK activation in renal cell carcinoma. PLoS One. 2014;9(9):e104413.

20. Wan X, Shen N, Mendoza A, Khanna C, Helman LJ. CCI-779 in- hibits rhabdomyosarcoma xenograft growth by an antiangiogenic mechanism linked to the targeting of mTOR/Hif-1alpha/VEGF signaling. Neoplasia. 2006;8(5):394–401.

21. deGraffenried LA, Friedrichs WE, Russell DH, et al. Inhibition of mTOR activity restores tamoxifen response in breast cancer cells with aberrant Akt activity. Clin Cancer Res. 2004;10(23):8059–8067.

22. Okegawa T, Morimoto M, Nishizawa S, et al. Intratumor heteroge- neity in primary kidney cancer revealed by metabolic profiling of multiple spatially separated samples within tumors. EBioMedicine. 2017;19:31–38.

23. Sakamoto H, Yamasaki T, Sumiyoshi T, et al. A family case with germline TSC1 and mtDNA mutations developing bilat- eral eosinophilic chromophobe renal cell carcinomas without other typical phenotype of tuberous sclerosis. J Clin Pathol. 2018;71(10):936–943.

24. Rogers MF, Shihab HA, Mort M, Cooper DN, Gaunt TR, Campbell C. FATHMM-XF: accurate prediction of pathogenic point muta- tions via extended features. Bioinformatics. 2018;34(3):511–513.

25. Shen Y, Takahashi M, Byun H-M, et al. Boswellic acid induces epigenetic alterations by modulating DNA methylation in colorec- tal cancer cells. Cancer Biol Ther. 2012;13(7):542–552.

26. Ran FA, Hsu PD, Wright J, Agarwala V, Scott DA, Zhang F. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system. Nat Protoc. 2013;8(11):2281–2308.

27. Dedeurwaerder S, Defrance M, Calonne E, Denis H, Sotiriou C, Fuks F. Evaluation of the infinium methylation 450K technology. Epigenomics. 2011;3(6):771–784.

28. Cerami E, Gao J, Dogrusoz U, et al. The cBio cancer genomics portal: an open platform for exploring multidimensional cancer genomics data. Cancer Discov. 2012;2(5):401–404.

29. Gao J, Aksoy BA, Dogrusoz U, et al. Integrative analysis of com- plex cancer genomics and clinical profiles using the cBioPortal. Sci Signal. 2013;6(269):pl.

30. Uhlen M, Zhang C, Lee S, et al. A pathology atlas of the human cancer transcriptome. Science. 2017;357(6352):eaan2507.

31. Arakaki R, Yamasaki T, Kanno T, et al. CCL2 as a potential ther- apeutic target for clear cell renal cell carcinoma. Cancer Med. 2016;5(10):2920–2933.

32. Song J, Rechkoblit O, Bestor TH, Patel DJ. Structure of DNMT1- DNA complex reveals a role for autoinhibition in maintenance DNA methylation. Science. 2011;331(6020):1036–1040.

33. Takeshita K, Suetake I, Yamashita E, et al. Structural insight into maintenance methylation by mouse DNA methyltransfer- ase 1 (Dnmt1). Proc Natl Acad Sci USA. 2011;108(22):9055– 9059.

34. Zhang H, Berel D, Wang Y, et al. A comparison of Ku0063794, a dual mTORC1 and mTORC2 inhibitor, and temsiroli- mus in preclinical renal cell carcinoma models. PLoS One. 2013;8(1):e54918.

35. Ruiz de Garibay G, Mateo F, Stradella A, et al. Tumor xenograft modeling identifies an association between TCF4 loss and breast cancer chemoresistance. Dis Model Mech. 2018;11(5):dmm032292.

36. Xu Y, Zhang F, Pan X, et al. Xenograft tumors derived from ma- lignant pleural effusion of the patients with non-small-cell lung cancer as models to explore drug resistance. Cancer Commun. 2018;38(1):19.

37. Zarrizi R, Menard JA, Belting M, Massoumi R. Deubiquitination of gamma-tubulin by BAP1 prevents chromosome instability in breast cancer cells. Cancer Res. 2014;74(22):6499–6508.

38. Hsieh JJ, Chen D, Wang PI, et al. Genomic biomarkers of a randomized trial comparing first-line everolimus and suni- tinib in patients with metastatic renal cell carcinoma. Eur Urol. 2017;71(3):405–414.

39. Wagle N, Grabiner BC, Van Allen EM, et al. Response and ac- quired resistance to everolimus in anaplastic thyroid cancer. N Engl J Med. 2014;371(15):1426–1433.

40. Hamieh L, Choueiri TK, Ogórek B, et al. Mechanisms of acquired resistance to rapalogs in metastatic renal cell carcinoma. PLoS Genet. 2018;14(9):e1007679.

41. Koh KX, Tan GH, Hui Low SH, et al. Acquired resistance to PI3K/ mTOR inhibition is associated with mitochondrial DNA mutation and glycolysis. Oncotarget. 2017;8(66):110133–110144.

42. Lyko F. The DNA methyltransferase family: a versatile toolkit for epigenetic regulation. Nat Rev Genet. 2018;19(2):81–92.

43. Li E, Bestor TH, Jaenisch R. Targeted mutation of the DNA methyltransferase gene results in embryonic lethality. Cell. 1992;69(6):915–926.

44. Fan G, Beard C, Chen RZ, et al. DNA hypomethylation perturbs the function and survival of CNS neurons in postnatal animals. J Neurosci. 2001;21(3):788–797.

45. Klein CJ, Botuyan M-V, Wu Y, et al. Mutations in DNMT1 cause hereditary sensory neuropathy with dementia and hearing loss. Nat Genet. 2011;43(6):595–600.

46. Sheaffer KL, Elliott EN, Kaestner KH. DNA hypomethylation contributes to genomic instability and intestinal cancer initiation. Cancer Prev Res. 2016;9(7):534–546.

47. Comprehensive molecular characterization of clear cell renal cell carcinoma. Nature. 2013;499(7456):43–49.

48. Lee E, Wang J, Yumoto K, et al. DNMT1 regulates epithelial-mes- enchymal transition and cancer stem cells, which promotes pros- tate cancer metastasis. Neoplasia. 2016;18(9):553–566.

49. Byers LA, Diao L, Wang J, et al. An epithelial-mesenchy- mal transition gene signature predicts resistance to EGFR and PI3K inhibitors and identifies Axl as a therapeutic target for overcoming EGFR inhibitor resistance. Clin Cancer Res. 2013;19(1):279–290.

50. Shibue T, Weinberg RA. EMT, CSCs, and drug resistance: the mechanistic link and clinical implications. Nat Rev Clin Oncol. 2017;14(10):611–629.

51. Bai R, Li D, Shi Z, Fang X, Ge W, Zheng S. Clinical significance of Ankyrin repeat domain 12 expression in colorectal cancer. J Exp Clin Cancer Res. 2013;32(1):35.

52. Thomas LN, Chedrawe ER, Barnes PJ, Too CKL. Prolactin/an- drogen-inducible carboxypeptidase-D increases with nitrotyrosine and Ki67 for breast cancer progression in vivo, and upregulates progression markers VEGF-C and Runx2 in vitro. Breast Cancer Res Treat. 2017;164(1):27–40.

53. Marin I. Ancient origin of animal U-box ubiquitin ligases. BMC Evol Biol. 2010;10:331.

54. Qi D, Wang M, Yu F. Knockdown of lncRNA-H19 inhibits cell viability, migration and invasion while promotes apopto- sis via microRNA-143/RUNX2 axis in retinoblastoma. Biomed Pharmacother. 2019;109:798–805.

55. Wu ZR, Yan L, Liu YT, et al. Inhibition of mTORC1 by lncRNA H19 via disrupting 4E-BP1/Raptor interaction in pituitary tu- mours. Nat Commun. 2018;9(1):4624.

56. Li Y, Wang X. The role of cullin4B in human cancers. Exp Hematol Oncol. 2017;6:17.

57. He YM, Xiao YS, Wei L, Zhang JQ, Peng CH. CUL4B promotes metastasis and proliferation in pancreatic cancer cells by inducing epithelial-mesenchymal transition via the Wnt/beta-catenin signal- ing pathway. J Cell Biochem. 2018;119(7):5308–5323.

58. Ghosh P, Wu M, Zhang H, Sun H. mTORC1 signaling requires proteasomal function and the involvement of CUL4-DDB1 ubiqui- tin E3 ligase. Cell Cycle. 2008;7(3):373–381.

59. Toschi A, Lee E, Xu L, Garcia A, Gadir N, Foster DA. Regulation of mTORC1 and mTORC2 complex assembly by phosphatidic acid: competition with rapamycin. Mol Cell Biol. 2009;29(6):1411–1420.

60. Foster DA, Xu L. Phospholipase D in cell proliferation and cancer. Mol Cancer Res. 2003;1(11):789–800.

61. Foster DA, Salloum D, Menon D, Frias MA. Phospholipase D and the maintenance of phosphatidic acid levels for regula- tion of mammalian target of rapamycin (mTOR). J Biol Chem. 2014;289(33):22583–22588.

62. Lawrence RE, Cho KF, Rappold R, et al. A nutrient-induced affinity switch controls mTORC1 activation by its Rag GTPase-Ragulator lysosomal scaffold. Nat Cell Biol. 2018;20(9):1052–1063.

63. Okosun J, Wolfson RL, Wang J, et al. Recurrent mTORC1-acti- vating RRAGC mutations in follicular lymphoma. Nat Genet. 2016;48(2):183–188.

64. Nguyen TP, Frank AR, Jewell JL. Amino acid and small GTPase regulation of mTORC1. Cell Logist. 2017;7(4):e1378794.

65. Rozengurt E, Soares HP, Sinnet-Smith J. Suppression of feedback loops mediated by PI3K/mTOR induces multiple overactivation of compensatory pathways: an unintended consequence leading to drug resistance. Mol Cancer Ther. 2014;13(11):2477–2488.

66. Duarte AA, Gogola E, Sachs N, et al. BRCA-deficient mouse mammary tumor organoids to study cancer-drug resistance. Nat Methods. 2018;15(2):134–140.

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