Romidepsin montre une activité anti-carcinome épidermoïde de l’œsophage via la voie DDIT4-mTORC1

Le carcinome épidermoïde de l’œsophage (esophageal squamous cell carcinoma, ESCC) est l’une des tumeurs malignes humaines les plus courantes dans le monde, avec une incidence et une mortalité élevées. En raison des options thérapeutiques limitées actuellement disponibles, il est urgent de développer de nouveaux médicaments efficaces. Dans cet article, les chercheurs ont utilisé la technique de criblage à haut débit (high-throughput drug screening, HTS) pour dépister des lignées cellulaires ESCC et ont découvert que le Romidepsin, un inhibiteur des histones désacétylases, avait des effets marquants pour inhiber la prolifération des cellules ESCC, induire l’apoptose et bloquer le cycle cellulaire. Les résultats expérimentaux ont également été validés dans des xénogreffes dérivées de lignées cellulaires (CDX) et des modèles murins de xénogreffes dérivées de patients (PDX). Cette étude a été réalisée par une équipe de recherche de l’Université Médicale de Chongqing et de l’Université Centrale du Sud et publiée dans la revue « Cancer Gene Therapy ».

Introduction

Le cancer de l’œsophage (Esophageal Cancer, EC) est le septième cancer le plus commun dans le monde et la sixième cause de décès par cancer. Selon les caractéristiques pathologiques, l’EC peut être divisé en deux sous-types majeurs : le carcinome épidermoïde de l’œsophage (ESCC) et l’adénocarcinome de l’œsophage (EAC). Bien que l’incidence de l’EAC augmente progressivement dans les pays développés, environ 90% des cas d’EC dans le monde sont des ESCC, avec une incidence particulièrement élevée en Asie, en Afrique de l’Est et en Amérique du Sud. En raison de symptômes peu évidents à un stade précoce, la plupart des patients atteints d’ESCC sont diagnostiqués aux stades intermédiaires ou tardifs, avec un taux de survie à cinq ans de moins de 20% dans les pays développés et de moins de 5% dans de nombreux pays en développement. Actuellement, le traitement de l’ESCC repose principalement sur la chirurgie, la radiothérapie et la chimiothérapie, mais seuls quelques patients en bénéficient réellement. Par conséquent, il est crucial de développer de nouveaux médicaments efficaces avec moins d’effets secondaires pour traiter l’ESCC.

Méthodologie

L’équipe de recherche a d’abord utilisé la technologie de criblage à haut débit pour sélectionner des médicaments actifs contre l’ESCC à partir de la bibliothèque de composés approuvés par la Food and Drug Administration (FDA) des États-Unis. Le criblage a été effectué sur différents modèles de lignées cellulaires ESCC, y compris la culture 2D et la culture en suspension (nommée culture 3D). Ils ont trouvé que le Romidepsin pouvait inhiber de manière significative la prolifération des cellules ESCC, induire leur apoptose et bloquer le cycle cellulaire.

Culture et transfection des cellules

Des lignées cellulaires humaines ESCC (TE-1 et KYSE-150) et une lignée de cellules épithéliales œsophagiennes normales immortalisées (HET-1A) ont été utilisées pour les expériences. Les cellules étaient cultivées dans un milieu RPMI 1640 et le milieu de culture était régulièrement changé. Pour la culture en 2D, les cellules étaient cultivées en monocouche sur une plaque de culture ; pour la culture en 3D, les cellules étaient ensemencées sur des plaques de culture à faible adhérence pour former des sphéroïdes. Des siRNA spécifiques à DDIT4 ont été utilisés pour les études de transfection génétique.

Criblage de médicaments

Un criblage HTS a été réalisé sur 1469 petites molécules approuvées par la FDA. Les cellules étaient ensemencées dans des plaques à 96 puits et traitées avec les médicaments pendant 72 heures. La viabilité cellulaire a été évaluée par détection de l’intensité de la chimioluminescence.

Détection de l’activité des médicaments

La viabilité cellulaire a été évaluée dans des lignées cellulaires 2D et 3D en utilisant des kits de détection CCK-8 et CellTiter-Glo® 3D. Les résultats ont montré que le Romidepsin inhibait les cellules ESCC de manière dépendante du temps et de la dose.

Confirmation de l’activité anti-tumorale in vivo

Pour évaluer l’efficacité du Romidepsin in vivo, des modèles de souris TE-1 CDX ont été établis. Les souris ont été traitées avec du Romidepsin ou un solvant. Les résultats ont montré que le Romidepsin réduisait significativement le volume et le poids des tumeurs sans affecter significativement le poids corporel des souris.

Analyse du séquençage ARN

L’analyse du séquençage ARN (RNA-seq) a montré que des mRNA étaient exprimés de manière différenciée dans les cellules ESCC après traitement au Romidepsin. Les résultats ont révélé que l’expression du gène DDIT4 était augmentée après traitement au Romidepsin. D’autres expériences ont démontré que cette augmentation était liée à une acétylation accrue des histones H3 et H4 dans la région promotrice de DDIT4.

Investigation des mécanismes moléculaires

Pour explorer les mécanismes moléculaires de l’action du Romidepsin, une série d’expériences de sauvegarde ont été réalisées. Les résultats ont révélé que le Romidepsin augmentait l’expression de DDIT4, inhibant ainsi la voie mTORC1, ce qui entraînait une diminution de la phosphorylation des protéines cibles en aval S6K1 et 4EBP1, réduisant ainsi la synthèse des protéines et la prolifération cellulaire.

Évaluation de l’efficacité et de la toxicité dans les modèles PDX

L’équipe de recherche a également évalué l’efficacité et la toxicité du Romidepsin dans des modèles ESCC PDX. Les résultats ont montré que le Romidepsin avait un meilleur effet anti-tumoral et une toxicité plus faible par rapport aux médicaments chimiothérapeutiques traditionnels (paclitaxel combiné avec cisplatine).

Résultats de l’étude

Les résultats montrent que le Romidepsin inhibe la prolifération des cellules ESCC, induit l’apoptose et bloque le cycle cellulaire via la voie DDIT4-mTORC1. En outre, le Romidepsin a montré de meilleurs résultats et moins d’effets secondaires que les médicaments chimiothérapeutiques traditionnels dans les modèles PDX.

Conclusion et perspectives

En résumé, cette étude a identifié le Romidepsin comme un potentiel médicament anti-ESCC via un criblage HTS, en révélant son mécanisme moléculaire d’action par la voie DDIT4-mTORC1 et en validant son efficacité et sécurité dans des modèles in vivo. Le Romidepsin offre une nouvelle option pour le traitement de l’ESCC et fournit de nouveaux cibles et stratégies pour les recherches futures.

Signification de l’étude

Cette étude fournit non seulement une nouvelle option pour le traitement de l’ESCC, mais offre également une base théorique importante pour le développement futur de médicaments et les stratégies de traitement de l’ESCC. En clarifiant le mécanisme moléculaire du Romidepsin, elle établit une base pour le développement de médicaments anti-tumoraux efficaces et à faible toxicité.

L’équipe de recherche comprend des chercheurs du département de chirurgie thoracique et de l’institut de recherche en sciences de la vie de l’Université Médicale de Chongqing et de l’institut de recherche en pharmacologie clinique de l’Université Centrale du Sud. Les résultats de l’étude ont été publiés en ligne en mars 2024 dans la revue « Cancer Gene Therapy ». Les recherches montrent que l’acétylation des histones par Romidepsin augmente l’expression de DDIT4, inhibant ainsi la voie mTORC1, apportant un nouvel espoir pour le traitement de l’ESCC. Les chercheurs suggèrent que des études supplémentaires soient menées pour explorer l’effet du Romidepsin dans les applications cliniques et pour conduire des essais cliniques pertinents.