USP54 is een mogelijk nieuwe target voor de behandeling van metastatische prostaatkanker

Probleem—In bijna 80% van alle dodelijke gevallen van prostaatkanker is er sprake van uitzaaiing naar het bot (botmetastase). Helaas hebben bestaande therapieën slechts een gering effect op de overlevingskans en daarom is het uiterst belangrijk om hier verbetering in aan te brengen. Het beter leren begrijpen van de moleculaire biologie achter prostaatkanker zal ons in staat stellen verbeterde behandelingen te ontwikkelen. Een van de grootste uitdagingen daarbij is het identificeren van relevante nieuwe targets voor geneesmiddelen.

Oplossing—Deubiquitinerende enzymen (DUBs) behoren tot een proteasefamilie die vaak grote veranderingen laat zien in kanker en daarom een interessante target vormt voor antikanker medicijnen. Ubiquitin-specific protease 54 (USP54) is een DUB met nog onbekende functie die vaak gemuteerd is bij verschillende typen van kanker. Er zijn opvallend hoge hoeveelheden van deze DUB gevonden in prostaat kankercellen, met name in samples van patiënten met metastasen (cBioPortal.org), maar het lijkt er op dat USP54 niet vereist is voor de proliferatie en het voortbestaan van kankercellen (DepMap.org). Echter, onze eigen (ongepubliceerde) data tonen aan dat USP54 de herstructurering van het cytoskelet en het ontkoppelen van cel-cel contacten versnelt, wat suggereert dat USP54 een belangrijke rol speelt bij epitheliale-mesenchymale overgangen van kankercellen (EMT). Bovendien is er onlangs bewijs gevonden dat USP54 een belangrijke rol speelt, via een nog onbekend mechanisme, bij het onderhoud van kankerstamcellen in muizen. Onze hypothese is daarom dat USP54 de cellulaire kenmerken en gedragingen bevordert die verband houden met invasief gedrag en metastaserend vermogen in prostaat kanker.

USP54 is geannoteerd als een inactief enzym, maar door gebruik te maken van in-huis ontwikkelde state-of-the-art activiteits-gebaseerde DUB probes hebben wij kunnen aantonen dat USP54 wel degelijk een katalytisch competent enzym is. De vraag is dan ook of USP54 metastase van prostaatkankercellen bevordert en, indien dit zo is, of dit verband houdt met zijn DUB activiteit. Wij zullen deze vragen beantwoorden aan de hand van de volgende doelstellingen:

1) Het evalueren van de gevolgen van USP54-depletie op metastase-geassocieerd gedrag van prostaatkankercellen (migratie, invasie, kankerstamcel-achtige eigenschappen en vorming van sferoïde) in vitro en botmetastasevorming in vivo en het bepalen van de bijdrage van de DUB-activiteit van USP54 hierbij. We zullen  hiervoor gebruik maken van genoom editing van bekende metastatische prostaatkankercellijnen en primair tumorweefsel afkomstig van patiënten, en de gevolgen hiervan testen in celkweek modellen en proefdierstudies. Dit werk zal worden uitgevoerd in nauwe samenwerking met de groep van Dr. Gabri van der Pluijm (Department of Experimental Urology, LUMC).

2) Het bepalen van het effect van kanker-geassocieerde mutaties op de stabiliteit en katalytische activiteit van USP54. We zullen hiervoor onze state-of-the-art verzameling aan DUB reagentia gebruiken om de enzymatische eigenschappen van USP54 en zijn met kanker-geassocieerde mutanten te karakteriseren in vitro.

Innovatie—Omdat zowel de biologie als de pathofysiologie van USP54 grotendeels onbekend zijn is dit een hoog-risico project. Daar staat tegenover dat dit project een unieke kans biedt om een nieuwe target voor antikanker geneesmiddelen te identificeren met mogelijk klinische toepasbaarheid. Als inderdaad blijkt dat de katalytische inactivatie van USP54 leidt tot verminderde prostaatkankermetastase dan vormt dit werk de basis voor de toekomstige ontwikkeling van USP54 DUB-activiteit remmers. In het geval dat USP54-depletie (maar niet de katalytische inactivatie) prostaatkankermetastase tegengaat, zal er worden ingezet op het gebruik van de proteolysis-targeting chimeras (PROTACs) aanpak om de hoge hoeveelheden USP54 in prostaatkankercellen selectief te verminderen.