Mechanistisch inzicht en therapeutische remming van immuun-evasie in triple-negatieve borstkanker

lopend

Onderzoekssamenvatting

Probleembeschrijving

Triple-negatieve borstkankers (TNBC’s), die 15-20% van alle borsttumoren vertegenwoordigen, zijn moeilijk te behandelen omdat ze geen hormoonreceptoren en HER2 tot expressie brengen. Een aanzienlijk deel van TNBC’s is genomisch instabiel omdat ze geen goede DNA-reparatie hebben door dysfunctionele homologe recombinatie (HR) als gevolg van verlies van BRCA1 of andere HR-componenten. Een hoog niveau van genomische instabiliteit in tumorcellen induceert normaliter ontstekingssignalen die het afweersysteem activeren, hetgeen gerelateerd is aan gunstige reacties op immuuntherapie met checkpointremmers. Verrassend genoeg vertoont slechts een kleine fractie (±5%) van de patiënten met gemetastaseerde TNBC een respons op checkpointremmers. Om strategieën te ontwikkelen die de gevoeligheid van TNBC’s voor checkpointremmers verhogen, willen we in dit project de mechanismen ontrafelen waarmee TNBC’s aan het afweersysteem ontsnappen.

Oplossing en onderzoeksrichting

Genomische analyse van TNBC’s toonde een sterke correlatie aan tussen MYC-expressie en verlies van immuun-patronen in een subset van TNBC’s. In BRCA1-proficiënte en -deficiënte mammatumoren in muizen leidde overexpressie van MYC tot een dramatische afname van tumor-infiltrerende afweercellen. MYC-overexpressie onderdrukte ook ontstekingssignalering veroorzaakt door BRCA1/2-inactivatie in menselijke TNBC-cellen. MYC bleek te binden aan de regelelementen van meerdere genen die betrokken zijn bij ontstekingssignalering via cGAS/STING en interferon (IFN). De activiteit van deze genen werd ook onderdrukt door MYC. Deze gegevens laten zien dat MYC de activatie van het afweersysteem onderdrukt in een subset van TNBC’s. Het onderliggende mechanisme blijft vooralsnog onduidelijk. Bovendien blijft het onduidelijk welke mechanismen verantwoordelijk zijn voor onderdrukking van de afweerreactie in TNBC’s zonder amplificatie of overexpressie van MYC.

Doel/hypothese

Op basis van onze voorlopige bevindingen veronderstellen we dat genomisch instabiele TNBC’s activatie van het afweersysteem onderdrukken via zowel MYC-afhankelijke als MYC-onafhankelijke mechanismen. In dit project willen we deze afweeronderdrukkende mechanismen ontrafelen. Daarnaast willen we onderzoeken of we deze mechanismen kunnen remmen om de werkzaamheid van checkpointremmers te verbeteren. Concreet willen we de volgende vragen beantwoorden:
 

  1. Hoe zorgt MYC voor onderdrukking van de afweerreactie in BRCA1-deficiënte TNBC’s?
  2. Hoe ontsnappen TNBC’s zonder MYC-amplificatie antitumor aan het afweersysteem?
  3. Kunnen we de afweeronderdrukkende mechanismen remmen om de werkzaamheid van checkpointremmers in TNBC patiënten te verbeteren en het ontstaan van TNBC in BRCA1-mutatiedragers te voorkomen?

Plan van onderzoek

WP1: Mechanistisch inzicht in MYC-gemedieerde onderdrukking van de afweerreactie

Recent onderzoek van ons en anderen hebben aangetoond dat genomische instabiliteit veroorzaakt door BRCA1/2-verlies leidt tot activering van cGAS/STING/IFN-signalering door accumulatie van DNA buiten de celkern. Het onderliggende mechanisme is echter onduidelijk. Het is ook onduidelijk hoe activering van deze route wordt geblokkeerd door MYC-overexpressie. Ons eerdere werk heeft aangetoond dat MYC bindt aan een groot aantal genen die betrokken zijn bij cGAS/STING/IFN-signalering. De activiteit van deze genen worden ook geremd in TNBC’s met MYC-overexpressie, maar het moet nog blijken of dit een direct of indirect gevolg is van overexpressie van MYC. We zullen daarom onderzoeken of MYC-overexpressie cGAS/STING-signalering onderdrukt via directe remming van de betrokken genen of via een ander mechanisme.

WP2: Mechanistisch inzicht in MYC-onafhankelijke onderdrukking van de afweerreactie

Ook TNBC’s zonder MYC-amplificatie vertonen vaak een slechte respons op checkpointremmers, wat suggereert dat ze MYC-onafhankelijke mechanismen gebruiken om de afweerreactie te onderdrukken. Er zijn aanwijzingen dat deze mechanismen gepaard gaan met amplificaties van andere kankergenen. We hebben onlangs aangetoond dat overexpressie van verschillende kankergenen leidt tot vermindering van genexpressiepatronen die zijn gerelateerd aan de afweerreactie. Het is echter onduidelijk of deze kankergenen op zichzelf een afweeronderdrukkend effect hebben, aangezien tumoren vaak ook amplificatie van MYC hebben en/of genexpressiepatronen vertonen die verband houden met MYC-overexpressie. Daarnaast kunnen amplificaties of deleties van andere genen een rol spelen bij het onderdrukken van de afweerreactie. Door analyse van genexpressieprofielen van tienduizenden borsttumoren zullen we bepalen welke genetische veranderingen een duidelijk effect hebben op immunologische processen, en of deze associaties (on)afhankelijk zijn van MYC.

WP3: Therapeutische remming van de onderdrukking van ontstekingssignalering door MYC

Therapeutische interventie
Om de effecten van activering van ontstekingssignalering in TNBC-cellen met MYC overexpressie te onderzoeken, zullen we genetische of farmacologische activering van STING gebruiken, evenals genetisch (in)activatie van effectoren die we in WP1 hebben geïdentificeerd. We zullen op deze wijze onderzoeken wat de effecten zijn van activering van ontstekingssignalering – alleen of in combinatie met checkpointremmers en/of PARP-remmers – op de groei van BRCA1-deficiënte borsttumoren met MYC-overexpressie in muizen. Daarnaast zullen we onderzoeken of MYC-remmers ontstekings­signalering en afweerreacties kunnen induceren in TNBC-cellijnen en tumoroïden met MYC overexpressie. Als deze proeven duidelijke effecten laten zien, zullen we aanvullende studies in muizen uitvoeren om de effecten van MYC-remming – alleen of in combinatie met checkpoint­remmers en/of PARP-remmers – op BRCA1-deficiënte borsttumoren met MYC-overexpressie te onderzoeken.

Tumorpreventie
Voor BRCA1-mutatiedragers zou farmaceutische preventie van kanker de voorkeur hebben boven profylactische ovariëctomie en borstamputatie. Om zulke strategieën te ontwikkelen, is meer mechanistisch inzicht in het ontstaan ​​van deze tumoren vereist. Hoewel is vastgesteld dat BRCA1-verlies dodelijk is in gekweekte cellen, blijft het onduidelijk hoe BRCA1-deficiënte borstkliercellen in mutatiedragers kunnen overleven en aan het afweersysteem kunnen ontsnappen. Om deze mechanismen te onderzoeken, zullen we gebruik maken van een nieuw muismodel waarin verlies van BRCA1 leidt tot expressie van een fluorescent eiwit. We zullen dit muismodel gebruiken om te onderzoeken (i) of BRCA1-verlies in borstkliercellen ontstekings­signalering activeert, en of BRCA1-deficiënte borstkliercellen worden gedetecteerd en opgeruimd door afweercellen; (ii) in welke mate p53-verlies en/of MYC-overexpressie ervoor zorgen dat BRCA1-deficiënte borstkliercellen kunnen overleven en ontsnappen aan het afweersysteem; (iii) wat de tumorpreventieve effecten zijn van STING-agonisten alleen of in combinatie met checkpointremmers en/of PARP-remmers.

Verwachte uitkomsten

Dit project zal de volgende resultaten opleveren: (i) nieuwe inzichten in de mechanismen waarmee genomisch instabiele TNBC’s aan het afweersysteem ontsnappen; (ii) nieuwe immuuntherapieën voor de behandeling en preventie van BRCA1-deficiënte borsttumoren en andere genomisch instabiele TNBC’s; (iii) nieuwe strategieën om de respons van TNBC’s op checkpointremmers te verbeteren.