A Study On The Role Of Androgen Receptor Splice Variant -7 In Breast Cancer/
/دراسة دور الشكل المختلف السابع لمستقبل الأندروجين في سرطان الثدي
Belal Mohamed Mohamed Ali ; supervisors : Dr. Dalaal Moustafa Abdallah, Dr. Samia Abd El-Samieh Shouman, Dr. Marwa Wagih Kamel, Dr. Ghada Mohamed Abdelsalam.
- 120 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2024.
Bibliography: pages 97-120.
The androgenic receptor is evolving as a vital element in the pathogenesis of BC, the most common malignancy among women worldwide. This receptor is expressed in more than 60% of BC patients, signifying possible androgen responsiveness. However, the significance of AR in BC is controversial and is proposed to have both oncogenic and tumor suppressor roles which could be explained at least to a part by the molecular heterogeneity of the BC disease. The TNBC subtype is a high-grade BC and represents approximately 20% of all BC cases, which is associated with poor clinical outcomes in comparison to the other BC subtypes due to aggressiveness, high risk of metastasizing, and poor overall survival. Interestingly, AR is expressed up to 35% in the TNBC subset and its expression is associated with lower 7-year survival in TNBC patients. The AR variants arise owing to alternative splicing and/or structural rearrangements of the AR gene; the variants have variable structures, but each lacks all or a part of the LBD. This may produce constitutively active, ligand-independent transcription factors or variants resistant to drugs that reduce androgen production and biosynthesis. The variant ARv7 is one of the most noticeable splice variants in prompting AR-mediated gene transcription even under conditions of androgen deprivation and in driving cancer progression in prostate cancer. Moreover, their role in BC has been recognized and is considered an area of active research. Although studies have pointed out the role of aberrant expression of AR/ARv7 in the progression of different cancers, including BC, no much data correlate their expression or their inhibitors to different molecules of angiogenesis, metastasis, or the EMT process. The current study aimed to identify the expression of AR/ARv7 and its relationship with the clinicopathological features, recurrence, metastasis, and prognosis of the Egyptian TNBC patients and TCGA-TNBC cohort. Besides, an in vitro study was conducted to evaluate the impact of blocking AR/ARv7 by Enzalutamide and EPI-001 respectively on EMT, metastasis, and proliferation using the ER+ cell line, T47D, and the TNBC cell line, MDA-MB-231. The current recruited TNBC patients showed that by the end of the follow-up, the 7-year DFS was 67.1±7.9% and OS of 74.8±6.5% with comparable findings in the TCGA-TNBC patients. Additionally, the current study revealed that approximately a quarter of the TNBC samples were positive for AR. The majority of AR-positive TNBC were of T2 and GII. Further, at the 7-year follow-up, there were no significant differences between AR-positive and negative SUMMARY & CONCLUSION 95 patients regarding OS. However, the seven-year DFS in AR-positive patients was significantly lower than in negative patients. In a comparable pattern, data collected from the TCGA-TNBC cohort showed patients with AR having T2 but GIII, with a tendency for poor outcomes. On the other hand, ARv7 expression in the current study was demonstrated to have both cytoplasmic and nuclear expression. The cytoplasmic ARv7 is rarely mentioned in literature and the possible prognostic role of such expression pattern is usually overlooked. To date, no published data is available on the expression pattern of ARv7 and its implication on pathological features and clinical outcomes of TNBC patients. The current study demonstrated that the patients with either positive cytoplasmic or nuclear ARv7 had T2 and GII tumors comparable to AR-positive tumors. However, the 7-year DFS for positive cytoplasmic (45.5±15%) and nuclear (20.0±17.9%) ARv7 were significantly lower than the negative patients. It is worth noting that 80% of the nuclear ARv7 positive population developed distant metastasis, besides the 7-year OS for either cytoplasmic (63.6±14.5%) or nuclear (40.0±21.8%) ARv7 were significantly lower than negative patients. A similar tendency regarding the clinical outcome was noted in the TCGA-TNBC patients. On the molecular level, the in vitro data showed that treatment of T47D and MDA-MB-231 with Enzalutamide or EPI-001 suppressed metastasis, reversed the EMT process, and induced cell cycle arrest in either cell line. These effects were attributed at least to part to the ability of AR/ARv7 inhibitors to suppress ROCK levels and consequently alter the levels of its downstream mediators as E-Cadherin, fibronectin, MMP2, MMP9, VEGF, and Cyclins A, E, and C. However, there was a discrepancy between the effect of the tested inhibitors on T47D and MDA-MB-231 regarding some of the ROCK downstream targets. Indeed, the current work showed that Enzalutamide hampered the level of NF-κB in T47D cells but not in MDA-MB231, while at the same time, it suppressed the level of C-myc in MDA-MB-231 but not in T47D. Meanwhile, EPI-001 was demonstrated to suppress the levels of NF-κB and C-myc in both cell lines. Additionally, EPI-001 was demonstrated to suppress cell invasion in MDAMB-231 to a greater extent than Enzalutamide. Mechanistically, these findings could be explained by the direct impact of EPI-001 to induce a greater decline in the level of N-Cadherin than Enzalutamide. In conclusion, the current study sheds light on the possible role of the expression of AR/ARv7 as predictors of worse prognosis in TNBC patients and gives a strong impetus to pursue future SUMMARY & CONCLUSION 96 studies that integrate the ARv7 status of TNBC. At the mechanistic level, blocking AR/ARv7 by Enzalutamide and/or EPI-001 decreased T47D and MDA-MB-231 metastasis by modulating ROCK-dependent pathway with a distinctive impact of EPI-001 over Enzalutamide regarding their effect on ROCK1, NF-ᴋB, and N-cadherin in MDA-MB-231 cells. Additionally, the currently used inhibitors induced S-phase cell cycle arrest, and declined cyclins A, E, and C in both of the tested cell lines. Thus, it can be suggested that blocking AR/ARv7 may have beneficial antimetastatic and antiproliferative effects in ER-positive and - negative currently investigated BC cell lines. المقدمة: يلعب مستقبل الأندروجين دورا كبيرا في تطور الخلايا السرطانية وقد تمت دراسة هذا الدور علي نطاق واسع في العديد من أنواع الأورام. ومع ذلك، فإن دوره في سرطان الثدي متضارب ولم تتم دراسته بالشكل الكافي حيث تقترح بعض الدراسات دوره كمثبط للأورام بينما يقترح البعض الأخر دورا مسرطنا له. يمكن تفسير هذا التضارب على الأقل لوجود العديد من الأنواع الجزيئية المختلفة لسرطان الثدي والتي يمكن ان يلعب فيها مستقبل الأندروجين أدوارا مختلفة. من ناحية أخري، يعتبر سرطان الثدي السلبي الثلاثي واحدا من أسواء أنواع سرطان الثدي فيما يتعلق بعنف المرض واحتمالية انتشاره. ومن المثير للاهتمام أن الدراسات السابقة أثبتت أن وجود مستقبل الأندروجين في هذا النوع من سرطان الثدي يكون عادة مصحوبا بانخفاض احتمالية البقاء على قيد الحياة لمدة خمس سنوات. علاوة علي ذلك، يمتلك مستقبل الأندروجين أشكالا مختلفة ناجمة عن إعادة الترتيب الهيكلي لبعض أجزاء مستقبل الأندروجين، و يعتبر الشكل المختلف السابع لمستقبل الأندروجين من اكثر الأشكال الموجودة في سرطان الثدي و رغما عن ذلك لم تتم دراسة دورة في سرطان الثدي بشكل كافي. الهدف من الدراسة: تهدف الدراسة الحالية إلى اختبار العلاقة المحتملة بين مستقبل الاندروجين وشكله المختلف السابع في مرضي سرطان الثدي السلبي الثلاثي مع الخصائص الباثولوجية للأورام، كما تهدف الدراسة الحالية الي الكشف عن الدور المحتمل لمستقبل الاندروجين وشكله المختلف السابع كعلامات تنبؤية وإنذارية في مرضي سرطان الثدي السلبي الثلاثي. بالإضافة لذلك، تهدف الدراسة الحالية الي التحقيق في تأثير عقاري (إنزالوتاميد) و(إي بي أي) المثبطان لمستقبل الأندروجين وشكله المختلف السابع على عمليات تحول خلايا السرطان من الشكل الظهاري الي الشكل الوسيط و انتشار الخلايا السرطانية، بالإضافة لدراسة تأثير تلك العقارات علي دورة الخلية السرطانية أثناء انقسامها في خطوط خلايا سرطان الثدي. الطرائق المستخدمة: أولا الدراسة الاكلينيكية: تم إجراء دراسة بأثر رجعي لمرضى سرطان الثدي السلبي الثلاثي في قسم بيولوجيا السرطان وبالتعاون مع قسم الأورام الطبية بالمعهد القومي للسرطان بجامعة القاهرة، وقد تمت الدراسة وفقا للمراحل التالية: • تجميع البيانات الاكلينيكية والباثولوجية للمرضي والتي تشمل حجم الورم ودرجته وانتشاره في العقد الليمفاوية ونوع العلاج الكيميائي المستخدم بعد جراحة استئصال الورم. • متابعة المرضي بعد استئصال الورم فيما يتعلق بالخلو من تكرار الورم أو انتشاره بالإضافة للبقاء على قيد الحياة. • صبغ عينات أنسجة الأورام للكشف عن تعبيرها عن مستقبل الأندروجين وشكله السابع. • التقييم الإحصائي لدور مستقبل الأندروجين وشكله السابع كعلامة تنبؤية وإنذاريه في مرضي سرطان الثدي السلبي الثلاثي.
ثانيا الدراسة المعملية: تمت الدراسة المعملية على نوعين من الخلايا السرطانية وهما (ام دي ايه-ام بي-231) والتي تعتبر مثالا لخلايا سرطان الثدي السلبي الثلاثي، وخلايا (تي 47 دي) وتعتبر مثالا لخلايا سرطان الثدي موجبة مستقبل الأستروجين، وقد تمت الدراسة تبعا للمراحل الأتية: • دراسة تأثير عقاري (إنزالوتاميد) و(إي بي أي) على عملية تحول خلايا السرطان من الشكل الظهاري الي الشكل الوسيط من خلال دراسة التعبير عن الدلالات الجزيئية المرتبطة بهذه العملية مثل (روك1 و2)، (كادهرين) و (فيبرونيكتين). • دراسة تأثير عقاري (إنزالوتاميد) و(إي بي أي) على انتشار الخلايا السرطانية من خلال اختبار فحص التئام الخدش، بالإضافة الي دراسة الدلالات الجزيئية المرتبطة بهذه العملية مثل (ام ام بي 2) و (ام ام بي 9). • دراسة تأثير عقاري (إنزالوتاميد) و(إي بي أي) على التعبير عن بروتين (في جي إي اف) والمرتبط بعملية تكوين الأوعية الدموية. • دراسة تأثير عقاري (إنزالوتاميد) و(إي بي أي) على دورة الخلايا السرطانية خلال انقسامها وتحديد درجة التعبير عن بروتينات السيكلين. نتائج البحث: ألقت الدراسة الحالية الضوء على الدور المحتمل لمستقبل الأندروجين وشكله المختلف السابع كعامل يتنبأ بتشخيص أسوأ لمرضى سرطان الثدي السلبي الثلاثي، وارتباط تعبيرهم في انسجة الأورام باحتمالية أكبر من تكرار الورم او انتشاره بالإضافة للبقاء على قيد الحياة لفترة أقصر. وعلي المستوي الجزيئي، فقد أدي تثبيط مستقبل الأندروجين وشكله المختلف السابع إلى كبح التعبيرعن الدلالات الجزيئية المرتبطة بعملية تحول خلايا السرطان من الشكل الظهاري الي الشكل الوسيط مثل (روك1و2) و (الفيبرونيكتين) بالإضافة لزيادة مستوي (إي كادهرين) في خطي الخلايا محل الدراسة. علاوة على ذلك، أثبتت الدراسة الحالية قدرة المثبطات المستخدمة على عرقلة عمليات انتشار الخلايا السرطانية، تكوين الأوعية الدموية ودورة انقسام الخلايا السرطانية من خلال كبح التعبيرعن الدلالات الجزيئية المرتبطة بهذه العمليات في كلا من خطي الخلايا. ومن الجدير بالذكر تمكن عقار (إي بي أي) من تثبيط عملية انتشار الخلايا السرطانية بدرجة أكبر من عقار (إنزالوتاميد) وذلك حصرا في خط خلايا (ام دي ايه-ام بي-231) وذلك نظرا لتفوق تأثيره الكابح لمستوي (إن كادهرين) على تأثير عقار (إنزالوتاميد).
Text in English and abstract in Arabic & English.
Toxicology
Androgen receptor Androgen receptor splice variant 7 Enzalutamide EPI-001 Triple-negative breast cancer Metastasis