Avancées dans le traitement du cancer de la prostate et résistance
Nouvelles infos sur le traitement du cancer de la prostate et les mécanismes de résistance révélés.
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Table des matières
- Résistance au traitement
- Approche de recherche
- Résultats clés sur les marqueurs de lignée
- Hétérogénéité dans les tumeurs
- Analyse avancée des échantillons tumoraux
- Résumé des réseaux de régulation génique
- Chevauchement entre le cancer de la prostate et d'autres cancers
- Ciblage des motifs d'expression
- Défis dans le diagnostic du NEPC
- Conclusion
- Source originale
Ces dernières années, on a vu une grosse montée dans le développement de traitements avancés pour le cancer. Ces traitements, comme les conjugués d'anticorps (ADCs), les thérapies radioligand (RLTs), les engageurs de cellules T bispécifiques et les cellules T à récepteur antigénique chimérique (CAR-Ts), visent à cibler des marqueurs spécifiques sur les cellules cancéreuses. Les ADCs permettent une livraison ciblée de chimiothérapie, tandis que les RLTs se concentrent sur l'envoi de radiation directement à la tumeur. Les bispécifiques et CAR-Ts utilisent le système immunitaire du corps pour attaquer les tumeurs. Tous ces traitements nécessitent que les cellules cancéreuses montrent un certain niveau de ces marqueurs cibles. Si les niveaux dans les cellules cancéreuses ne sont pas plus élevés que dans les cellules normales, les traitements peuvent ne pas être efficaces.
Les essais cliniques pour ces thérapies doivent être soigneusement conçus pour sélectionner des patients dont les tumeurs expriment les marqueurs nécessaires. Un bon exemple est le développement d'un traitement pour le cancer de la prostate résistant à la castration, où une petite molécule cible spécifiquement l'Antigène de membrane spécifique de la prostate (PSMA) et est couplée à un radio-isotope thérapeutique pour attaquer les cellules cancéreuses de la prostate.
Résistance au traitement
Le cancer peut devenir résistant aux thérapies traditionnelles. Cette résistance survient souvent à cause de changements dans les cellules cancéreuses, en particulier par des mutations dans la cible visée par ces thérapies. Certains traitements plus récents ont été conçus pour surmonter cette résistance, entraînant des réponses durables dans différents types de cancer, comme le cancer du poumon et la leucémie myéloïde chronique. Cependant, une autre forme de résistance a émergé, connue sous le nom de plasticité de lignée. Cela se produit lorsque les cellules cancéreuses s'adaptent aux stress du traitement et de l'environnement tumoral, entraînant des modifications de leur structure et fonction. Par exemple, les cancers de la prostate et du poumon peuvent passer d'adénocarcinome à une forme neuroendocrine plus agressive après traitement. Malheureusement, les patients dont les cellules cancéreuses ont subi ce changement ont souvent des taux de survie médiocres.
Approche de recherche
Pour mieux comprendre les différents états de lignée du cancer de la prostate Résistant au traitement, les chercheurs ont utilisé une combinaison de méthodes expérimentales et d'analyses computationnelles. Ils ont étudié des données de séquençage d'ARN à cellule unique provenant de biopsies tumorales et d'échantillons de tissus pour évaluer l'expression de divers marqueurs. Cette analyse s'est concentrée sur la diversité des types de cellules au sein des tumeurs et a comparé la présence de ces marqueurs dans différents échantillons.
Ils ont trouvé une variation significative des marqueurs associés au cancer de la prostate, surtout en comparant l'adénocarcinome classique avec le carcinome neuroendocrine. Ils ont aussi découvert des caractéristiques communes entre le cancer de la prostate neuroendocrine et le cancer du poumon à petites cellules, ce qui suggère que des processus biologiques similaires peuvent se produire dans différents types de cancer.
Résultats clés sur les marqueurs de lignée
Pour évaluer à quel point différents marqueurs de type cellulaire étaient représentés dans le cancer de la prostate, les chercheurs ont effectué une Immunohistochimie sur des échantillons de tissus. Ces échantillons provenaient de patients atteints d'un cancer de la prostate avancé et incluaient des tumeurs primaires et métastatiques. Ils ont étudié divers marqueurs associés à différents types de cellules, y compris ceux liés aux caractéristiques neuroendocrines.
En général, les adénocarcinomes montraient des niveaux élevés de marqueurs spécifiques à la prostate, tandis que les tumeurs neuroendocrines perdaient souvent ces marqueurs, rendant le diagnostic précis plus compliqué. Par exemple, le SYP, un marqueur neuroendocrine commun, a aussi été trouvé dans certains adénocarcinomes, compliquant la distinction entre ces types de cancer.
Hétérogénéité dans les tumeurs
L'analyse a montré un degré notable d'hétérogénéité dans l'expression des marqueurs de surface cellulaire dans le cancer de la prostate métastatique. Cette variance pourrait affecter l'efficacité des thérapies ciblées, soulignant la nécessité d'une intervention précoce avant que ces états résistants ne se développent. Les signatures spécifiques identifiées pourraient aider à classifier les patients plus précisément et potentiellement influencer les décisions thérapeutiques.
Analyse avancée des échantillons tumoraux
Les chercheurs ont utilisé une technique appelée séquençage d'ARN à cellule unique pour explorer davantage les profils d'expression génique des tumeurs de la prostate. Ils ont collecté des échantillons d'une cohorte plus large que lors des études précédentes. Les résultats ont indiqué que les tumeurs métastatiques à un stade avancé présentaient une gamme de réseaux de régulation génique, qui sont des groupes de gènes travaillant ensemble pour contrôler les fonctions cellulaires.
En analysant ces réseaux, les chercheurs ont découvert que différentes tumeurs avaient des motifs uniques d'activité génique, reflétant la diversité des réponses au traitement. Cette analyse a souligné comment les tumeurs de la prostate pouvaient évoluer avec le temps et l'importance de comprendre ces changements pour de futures stratégies de traitement.
Résumé des réseaux de régulation génique
La recherche a identifié divers réseaux de régulation génique dans les échantillons de cancer de la prostate. Le clustering non supervisé a permis aux scientifiques de catégoriser les cellules en fonction de leurs motifs d'expression génique. Ils ont trouvé que les tumeurs avec des caractéristiques peu différenciées avaient un ensemble distinct de réseaux régulateurs associés à un comportement de maladie agressif.
Parmi ces réseaux, certains étaient directement liés à la signalisation des récepteurs aux androgènes, qui est souvent une cible dans les thérapies contre le cancer de la prostate. D'autres présentaient une activité élevée dans des gènes associés à l'inflammation, au développement embryonnaire et à la transition épithélio-mésenchymateuse, indiquant des voies potentielles pour la progression tumorale et la résistance.
Chevauchement entre le cancer de la prostate et d'autres cancers
Les résultats des études humaines ont été comparés avec les données de modèles murins génétiquement modifiés, qui simulent le développement du cancer de la prostate. Cette comparaison a révélé certains réseaux de régulation génique qui se chevauchent, suggérant que les résultats des études sur les souris pourraient être applicables à la maladie humaine.
Des réseaux spécifiques liés à l'inflammation et à la plasticité ont également été découverts à la fois dans les modèles humains et murins, soutenant la pertinence de ces modèles pour comprendre comment les tumeurs évoluent et résistent à la thérapie.
Ciblage des motifs d'expression
La reconnaissance de la variété des motifs d'expression génique dans le cancer de la prostate est particulièrement importante pour le développement de thérapies ciblées. La recherche a exploré plusieurs marqueurs de cancer bien connus, dont le PSMA, qui a vu son utilisation augmenter dans les traitements pour le cancer de la prostate avancé. L'analyse a révélé que, tandis que certains réseaux géniques montraient des niveaux élevés d'expression de PSMA, d'autres avaient des motifs plus variés.
Ces différences soulignent la nécessité d'évaluer minutieusement les caractéristiques tumorales de chaque patient. Comprendre l'expression de divers marqueurs peut guider des décisions thérapeutiques plus efficaces et éventuellement améliorer les résultats pour les patients.
Défis dans le diagnostic du NEPC
Diagnostiquer le cancer de la prostate neuroendocrine (NEPC) est compliqué à cause du chevauchement de l'expression des marqueurs avec d'autres types de cancer de la prostate. Par exemple, bien que l'ASCL1 soit souvent associé au NEPC, il n'est pas exclusivement exprimé dans ces tumeurs. L'étude a souligné que s'appuyer uniquement sur un seul marqueur comme le SYP pourrait entraîner des erreurs de diagnostic, suggérant une approche plus globale impliquant plusieurs marqueurs.
Conclusion
En résumé, la recherche fournit des informations précieuses sur la complexité du cancer de la prostate à un stade avancé. En analysant à la fois l'hétérogénéité tumorale et les réseaux de régulation génique, l'étude identifie des facteurs critiques qui influencent la réponse au traitement et la résistance. Les variations dans l'expression des marqueurs soulignent la nécessité d'une approche sur mesure pour le diagnostic et la thérapie, en particulier alors que le cancer évolue en réponse au traitement.
Des recherches continues seront nécessaires pour développer des stratégies affinées qui tiennent compte de ces changements génétiques et pour améliorer la gestion des patients. Au final, comprendre les relations complexes entre différents états cellulaires et leurs marqueurs ouvrira la voie à des traitements contre le cancer plus efficaces adaptés aux patients individuels.
Titre: Single Cell Analysis of Treatment-Resistant Prostate Cancer: Implications of Cell State Changes for Cell Surface Antigen Targeted Therapies
Résumé: Targeting cell surface molecules using radioligand and antibody-based therapies has yielded considerable success across cancers. However, it remains unclear how the expression of putative lineage markers, particularly cell surface molecules, varies in the process of lineage plasticity, wherein tumor cells alter their identity and acquire new oncogenic properties. A notable example of lineage plasticity is the transformation of prostate adenocarcinoma (PRAD) to neuroendocrine prostate cancer (NEPC)--a growing resistance mechanism that results in the loss of responsiveness to androgen blockade and portends dismal patient survival. To understand how lineage markers vary across the evolution of lineage plasticity in prostate cancer, we applied single cell analyses to 21 human prostate tumor biopsies and two genetically engineered mouse models, together with tissue microarray analysis (TMA) on 131 tumor samples. Not only did we observe a higher degree of phenotypic heterogeneity in castrate-resistant PRAD and NEPC than previously anticipated, but also found that the expression of molecules targeted therapeutically, namely PSMA, STEAP1, STEAP2, TROP2, CEACAM5, and DLL3, varied within a subset of gene-regulatory networks (GRNs). We also noted that NEPC and small cell lung cancer (SCLC) subtypes shared a set of GRNs, indicative of conserved biologic pathways that may be exploited therapeutically across tumor types. While this extreme level of transcriptional heterogeneity, particularly in cell surface marker expression, may mitigate the durability of clinical responses to novel antigen-directed therapies, its delineation may yield signatures for patient selection in clinical trials, potentially across distinct cancer types. SIGNIFICANCE STATEMENTTreatment of prostate cancer is rapidly evolving with several promising new drugs targeting different cell surface antigens. Selection of patients most likely to benefit from these therapies requires an understanding of how expression of these cell surface antigens varies across patients and how they change during disease progression, particularly in tumors that undergo lineage plasticity. Using immunohistochemistry and single cell mRNA sequencing, we reveal heterogeneity of cell states across a cohort of advanced disease prostate cancer patients; this heterogeneity is not captured by conventional histology-based designations of adenocarcinoma and neuroendocrine prostate cancer. We show these cell states can be identified by gene regulatory networks that could provide additional diagnostic precision based on their correlation with clinically relevant cell surface antigen expression.
Auteurs: Charles Sawyers, S. Zaidi, J. Park, J. M. Chan, M. Roudier, J. L. Zhao, A. Gopalan, K. M. Wadosky, R. A. Patel, E. Sayar, W. R. Karthaus, D. H. Kates, O. Chaudhary, T. Xu, I. Masilionis, L. Mazutis, R. Chaligne, A. Obradovic, I. Linkov, A. Barlas, A. Jungbluth, N. Rekhtman, J. Silber, K. Manova-Todorova, P. A. Watson, L. D. True, C. M. Morrissey, H. I. Scher, D. Rathkopf, M. J. Morris, D. W. Goodrich, J. Choi, P. S. Nelson, M. Haffner
Dernière mise à jour: 2024-04-12 00:00:00
Langue: English
Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.09.588340
Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.04.09.588340.full.pdf
Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
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