Targeting mitochondria to overcome resistance of breast cancer to therapy

Abstract

(EN) Tumours are heterogeneous and consist of multiple populations of cells. The population of cells with tumour-initiating capability is known as cancer stem cells (CSC). Cells with increased stemness properties and elevated resistance to anti-cancer treatment have been shown to be highly affected upon decline of mitochondrial respiration, linking the concept of CSCs to deregulated bioenergetics. Consistently, functional electron transport chain (ETC) is crucial in tumorigenesis. Expression of HER2 oncogene, associated with resistance to treatment in breast cancer, has been connected with regulation of mitochondrial function. We therefore investigated the possibility that manipulation of mitochondrial bioenergetics via disruption of ETC eliminates the conventional therapy-resistant populations of tumour, such as CSCs and HER2high cells. We demonstrate that HER2high cells and tumours have increased complex I-driven respiration and increased assembly of respiratory supercomplexes (SC). These cells are highly sensitive to MitoTam, a novel mitochondria-targeted derivative of tamoxifen, acting as a CI inhibitor and SC disruptor. MitoTam was able to overcome resistance to tamoxifen, and to reduce the metastatic potential of HER2high cells. Higher sensitivity of HER2high cells to MitoTam is dependent on...

(CZ) Nádory jsou heterogenní a sestávají z několika buněčných populací. Populace buněk, se schopností iniciovat nádor je známá jako rakovinné kmenové buňky (RKB). Rakovinné buňky s kmenovými vlastnostmi a se zvýšenou rezistencí k protirakovinné léčbě, jsou nejvíce postiženy při zásahu do mitochondriální respirace, což koncept RKB spojuje s deregulovanou bioenergetikou. V souladu s tím bylo prokázáno, že funkční elektron transportní řetězec (ETC) je nezbytný pro vznik nádoru. Exprese onkogenu HER2 v rakovině prsu je spojována s rezistencí k léčbě a byla též spojena s regulací mitochondriální funkce. Proto jsme zkoumali možnost, zda manipulací s mitochondriální bioenergetikou prostřednictvím narušení ETC je možné eliminovat buněčné populace rezistentní vůči zavedené léčbě, jako jsou RKB a buňky exprimující HER2. Zjistili jsme, že buňky a nádory s vysokou expresí HER2 vykazují zvýšenou respiraci přes komplex I a mají více respiračních superkomplexů (SK). Tyto buňky jsou citlivé k látce MitoTam (mitochondriálně cílený derivát tamoxifenu), která působí jako inhibitor komplexu I a narušuje SK. MitoTam překonává rezistenci k tamoxifenu a snižuje metastatický potenciál buněk s vysokou expresí HER2. Zvýšená citlivost buněk exprimujících HER2 k látce MitoTam je závislá na mitochondriální frakci HER2. Další...