Molecular mechanisms of tamoxifen resistance in breast cancer

Abstract

Rezistence k tamoxifenu, léčivu používaném v adjuvantní terapii při hormonální léčbě rakoviny prsu, představuje závažný klinický problém. Přestože byly popsány a intenzivně studovány různé mechanismy vedoucí k rezistenci k tamoxifenu, u značného počtu pacientů se objeví rezistence na terapii a následná recidiva. Ukázalo se, že léčba tamoxifenem obohacuje nádory o nádorové buňky podobné kmenovým bunkám, které jsou přirozeně rezistentní a mají schopnost sebeobnovy a potenciál vytvářet sekundární nádory. Metabolická plasticita, změněný metabolismus železa a zvýšená exprese ABC transportérů jsou další factory důležité při udržování fenotypu rakovinných kmenových buněk. Z tohoto důvodu jsme zkoumali výše uvedené mechanismy v dvou in vitro modelech tamoxifen rezistentních buněčných linii (Tam5R), které jsme zavedli. Ukazujeme, že Tam5R buňky mají dramaticky rozložené a méně aktivní mitochondriální superkomplexy a vyšší hladinu mitochondriálního superoxidu spolu s fragmentovanou mitochondriální sítí. Taková dysfunkce mitochondrií vede k aktivaci AMPK signální dráhy a metabolickému posunu směrem ke glykolýze. Navíc buňky bez funkčních mitochondrií (ρ0 buňky) jsou signifikantně více rezistentní k tamoxifenu, což podporuje úlohu mitochondrií v rezistenci k tamoxifenu. Naše analýza odhalila signifikantní...

The resistance to tamoxifen, a drug used in the adjuvant therapy for hormone sensitive breast cancer, represents a major clinical obstacle. Although various mechanisms leading to tamoxifen resistance have been described and intensively studied, a significant number of patients still become resistant to the treatment and eventually relapse. Tamoxifen therapy has been shown to enrich tumors with cancer stem cells (CSCs), which are naturally resistant, and have self-renewal ability and the potential to form secondary tumors. Metabolic rewiring, altered iron metabolism and upregulation of ATP-binding cassette (ABC) transporters have been shown to be important in the maintenance of CSC phenotype. Therefore, we investigated these mechanisms as possible contributors to tamoxifen resistance in vitro in two tamoxifen resistant (Tam5R) cell lines that we established. We show that Tam5R cells have dramatically disassembled and less active mitochondrial supercomplexes (SCs) and higher level of mitochondrial superoxide, together with a fragmented mitochondrial network. Such dysfunction of mitochondria results in the AMP-activated protein kinase (AMPK) activation and metabolic rewiring towards glycolysis. Importantly, cells lacking functional mitochondria are significantly more resistant to tamoxifen, supporting...