Novel therapy targets and biomarkers for high-grade serous carcinoma
Roering, Pia (2025-12-19)
Novel therapy targets and biomarkers for high-grade serous carcinoma
(19.12.2025)
Turun yliopisto
Julkaisun pysyvä osoite on:
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0455-6
https://urn.fi/URN:ISBN:978-952-02-0455-6
Kuvaus
navigointi mahdollista
kuvilla vaihtoehtoiset kuvaukset
taulukot saavutettavia
looginen lukemisjärjestys
kuvilla vaihtoehtoiset kuvaukset
taulukot saavutettavia
looginen lukemisjärjestys
Tiivistelmä
ABSTRACT
Tubo-ovarian high-grade serous carcinoma (HGSC) is the most common and lethal subtype of ovarian cancer, typically diagnosed at an advanced stage due to absence of specific symptoms and specific clinical biomarkers. Standard treatment has remained relatively unchanged for decades, consisting of primary debulking surgery and platinum-taxane chemotherapy. Usually, the initial treatment response is good, but relapse is common, leading to chemoresistance and death. Recent advances, especially the addition of PARP inhibitors to patients, whose tumors are homologous recombination (HR) deficient, have brought some benefit to patients. Yet, better understanding of the disease and translation of the extensive research into clinical practice is needed. Specifically, prognostic and predictive biomarkers that enable personalized treatment approaches are required to improve outcome of HGSC.
Therapy resistance in HGSC is multifactorial, with cancer stem cells (CSCs) purposed as key contributors. This thesis aimed to identify compounds targeting HGSC cancer cells and specifically CSCs by high-throughput drug screening of patient-derived cell cultures. In further studies, we focused on one of the potential drug compounds, a Wee1 inhibitor and studied its mode of action in more detail. A further objective was to evaluate the expression of four selected known CSC markers in patient tumors and their potential in tissue-based diagnostics by immunohistochemical and in situ -hybridization analysis.
Transcriptome analysis of cultured HGSC cells identified eight CSC markers that are associated with stemness features, and in clinical samples with poor prognosis. In the drug screen, the Wee1 inhibitor adavosertib emerged as an effective compound across most tested cell cultures, including those with CSC features. Functional in vitro assays revealed that adavosertib exerted broad cytotoxic effects. These effects were observed irrespective of the homologous recombination (HR) signature or functional HR status of the cells. We carried out further analysis of four CSC marker candidates: ALDH1A1, SOX2, MYC, and BMI1, in a tissue micro array to assess their potential as a diagnostic biomarker panel for HGSC. Notably, BMI1 and MYC emerged as individual markers independently associated with reduced platinum free interval and overall survival. Recent studies have indicated that BMI1 is involved in the control of HR which makes it as a potential target for novel therapeutic approaches.
KEYWORDS: HGSC, stemness, CSC, biomarker, HR, BMI1, Wee1, adavosertib TIIVISTELMÄ
Korkea-asteinen seroosi munasarjasyöpä (HGSC) on yleisin ja tappavin munasarjasyövän alatyyppi. Epäspesifien oireista ja kliinisten biomarkkereiden puutteen vuoksi tauti diagnosoidaan tavallisesti vasta, kun se on jo lähettänyt etäpesäkkeitä. Perushoitoon kuuluu leikkaus, jota täydennetään platina- ja taksaanisolunsalpaajien yhdistelmähoidolla. Hoitovaste on aluksi hyvä, mutta suurimmalla osalla potilaista tauti uusii ja kehittyy vastustuskykyiseksi annetuille lääkkeille. Huolimatta viimeaikaisista edistysaskeleista, kuten PARP-estäjien lisäämisestä uusiutuneen taudin hoitoon, on hoito säilynyt pääosin muuttumattomana jo vuosikymmeniä. Tarve tehokkaille, spesifeille kliinisille biomarkkereille ja kohdennetuille lääkehoidoille on suuri tämän heterogeenisen ja tappavan taudin hallitsemiseksi. Yhtenä keskeisenä mekanismina hoitoresistenssin kehittymisessä pidetään syövän kantasolujen olemassaoloa.
Tämän väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli tunnistaa lääkeaineita, jotka kohdentuvat HGSC-soluihin ja erityisesti syövän kantasoluihin. Tutkimuksessa hyödynnettiin lääkeaineiden tehoseulontatekniikkaa ja potilaslähtöisiä HGSC-soluviljelmiä. Lisäksi tavoitteena oli arvioida kymmenen syövän kantasolumarkkerin biomarkkeripotentiaalia potilaskudoksissa ja avoimien tietokantojen mRNA-aineistoissa, ja tutkia neljän syövän kantasolumarkkerin (ALDH1A1, SOX2, MYC ja BMI1) ilmentymistä HGSC-monikudosblokeissa suhteessa kliiniseen potilastietoon.
mRNA-analyysien avulla tunnistimme kahdeksan syövän kantasolumarkkeria, joilla oli yhteys huonoon hoitovasteeseen. Näistä neljää (ALDH1A1, SOX2, MYC ja BMI1) tutkittiin proteiinitasolla monikudosblokkitutkimuksessa, ja havaittiin, että BMI1 ja MYC olivat itsenäisinä markkereina ennusteellisesti merkittäviä. Korkea BMI1- ja MYC-ilmentyminen ennustivat lyhyttä elossaoloaikaa. Lääkeaineiden tehoseulontatekniikalla tunnistimme Wee1-inhibiittori adavosertibin tehokkaaksi sekä syövän kantasolutyyppisissä (3D) että perinteisissä (2D) soluviljelmissä. Funktionaalisissa in vitro -kokeissa adavosertibillä osoitettiin olevan laajoja sytotoksisia vaikutuksia, ja oli tehokas HGSC-soluissa niiden homologisen rekombinaation statuksesta riippumatta.
AVAINSANAT: HGSC, syövän kantasolu, biomarkkeri, HR, BMI1, Wee1
Tubo-ovarian high-grade serous carcinoma (HGSC) is the most common and lethal subtype of ovarian cancer, typically diagnosed at an advanced stage due to absence of specific symptoms and specific clinical biomarkers. Standard treatment has remained relatively unchanged for decades, consisting of primary debulking surgery and platinum-taxane chemotherapy. Usually, the initial treatment response is good, but relapse is common, leading to chemoresistance and death. Recent advances, especially the addition of PARP inhibitors to patients, whose tumors are homologous recombination (HR) deficient, have brought some benefit to patients. Yet, better understanding of the disease and translation of the extensive research into clinical practice is needed. Specifically, prognostic and predictive biomarkers that enable personalized treatment approaches are required to improve outcome of HGSC.
Therapy resistance in HGSC is multifactorial, with cancer stem cells (CSCs) purposed as key contributors. This thesis aimed to identify compounds targeting HGSC cancer cells and specifically CSCs by high-throughput drug screening of patient-derived cell cultures. In further studies, we focused on one of the potential drug compounds, a Wee1 inhibitor and studied its mode of action in more detail. A further objective was to evaluate the expression of four selected known CSC markers in patient tumors and their potential in tissue-based diagnostics by immunohistochemical and in situ -hybridization analysis.
Transcriptome analysis of cultured HGSC cells identified eight CSC markers that are associated with stemness features, and in clinical samples with poor prognosis. In the drug screen, the Wee1 inhibitor adavosertib emerged as an effective compound across most tested cell cultures, including those with CSC features. Functional in vitro assays revealed that adavosertib exerted broad cytotoxic effects. These effects were observed irrespective of the homologous recombination (HR) signature or functional HR status of the cells. We carried out further analysis of four CSC marker candidates: ALDH1A1, SOX2, MYC, and BMI1, in a tissue micro array to assess their potential as a diagnostic biomarker panel for HGSC. Notably, BMI1 and MYC emerged as individual markers independently associated with reduced platinum free interval and overall survival. Recent studies have indicated that BMI1 is involved in the control of HR which makes it as a potential target for novel therapeutic approaches.
KEYWORDS: HGSC, stemness, CSC, biomarker, HR, BMI1, Wee1, adavosertib
Korkea-asteinen seroosi munasarjasyöpä (HGSC) on yleisin ja tappavin munasarjasyövän alatyyppi. Epäspesifien oireista ja kliinisten biomarkkereiden puutteen vuoksi tauti diagnosoidaan tavallisesti vasta, kun se on jo lähettänyt etäpesäkkeitä. Perushoitoon kuuluu leikkaus, jota täydennetään platina- ja taksaanisolunsalpaajien yhdistelmähoidolla. Hoitovaste on aluksi hyvä, mutta suurimmalla osalla potilaista tauti uusii ja kehittyy vastustuskykyiseksi annetuille lääkkeille. Huolimatta viimeaikaisista edistysaskeleista, kuten PARP-estäjien lisäämisestä uusiutuneen taudin hoitoon, on hoito säilynyt pääosin muuttumattomana jo vuosikymmeniä. Tarve tehokkaille, spesifeille kliinisille biomarkkereille ja kohdennetuille lääkehoidoille on suuri tämän heterogeenisen ja tappavan taudin hallitsemiseksi. Yhtenä keskeisenä mekanismina hoitoresistenssin kehittymisessä pidetään syövän kantasolujen olemassaoloa.
Tämän väitöskirjatutkimuksen tarkoituksena oli tunnistaa lääkeaineita, jotka kohdentuvat HGSC-soluihin ja erityisesti syövän kantasoluihin. Tutkimuksessa hyödynnettiin lääkeaineiden tehoseulontatekniikkaa ja potilaslähtöisiä HGSC-soluviljelmiä. Lisäksi tavoitteena oli arvioida kymmenen syövän kantasolumarkkerin biomarkkeripotentiaalia potilaskudoksissa ja avoimien tietokantojen mRNA-aineistoissa, ja tutkia neljän syövän kantasolumarkkerin (ALDH1A1, SOX2, MYC ja BMI1) ilmentymistä HGSC-monikudosblokeissa suhteessa kliiniseen potilastietoon.
mRNA-analyysien avulla tunnistimme kahdeksan syövän kantasolumarkkeria, joilla oli yhteys huonoon hoitovasteeseen. Näistä neljää (ALDH1A1, SOX2, MYC ja BMI1) tutkittiin proteiinitasolla monikudosblokkitutkimuksessa, ja havaittiin, että BMI1 ja MYC olivat itsenäisinä markkereina ennusteellisesti merkittäviä. Korkea BMI1- ja MYC-ilmentyminen ennustivat lyhyttä elossaoloaikaa. Lääkeaineiden tehoseulontatekniikalla tunnistimme Wee1-inhibiittori adavosertibin tehokkaaksi sekä syövän kantasolutyyppisissä (3D) että perinteisissä (2D) soluviljelmissä. Funktionaalisissa in vitro -kokeissa adavosertibillä osoitettiin olevan laajoja sytotoksisia vaikutuksia, ja oli tehokas HGSC-soluissa niiden homologisen rekombinaation statuksesta riippumatta.
AVAINSANAT: HGSC, syövän kantasolu, biomarkkeri, HR, BMI1, Wee1
Kokoelmat
- Väitöskirjat [3055]