Identification of predictive biomarkers of response for mTOR pathway inhibitors in renal cell carcinoma: Towards a molecular rationale for treatment selection in patients

• Autores: Juan María Roldán Moreno
• Directores de la Tesis: Mercedes Robledo Batanero (dir. tes.), Cristina Rodríguez González (dir. tes.)
• Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2020
• Idioma: inglés
• Número de páginas: 208
• Títulos paralelos:
  • Identificación de marcadores predictivos de respuesta a inhibidores de mTOR en carcinoma de células renales: Hacia un criterio molecular para la selección del tratamiento en pacientes.
• Tribunal Calificador de la Tesis: Jesús María Paramio González (presid.), Fátima Al-Shahrour (secret.), Guillermo de Velasco Oria de Rueda (voc.), Ignacio Durán Martínez (voc.), Pilar Santisteban (voc.)
• Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Farmacología y Fisiología por la Universidad Autónoma de Madrid
• Materias:
  • Ciencias médicas
    • Farmacología
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
• Resumen
  • español

    El carcinoma de células renales (CCR) es un grupo heterogéneo de tumores para el que existen al menos 10 compuestos aprobados para el tratamiento de la enfermedad metastásica. Desafortunadamente, existe una gran variabilidad interindividual en las respuestas a estos fármacos y no hay criterios moleculares que guíen el tratamiento. En el caso de los inhibidores de mTOR, éstos son efectivos en un subgrupo de pacientes, pero no se conocen los mecanismos moleculares que expliquen la distinta sensibilidad de los tumores.

    El objetivo principal de esta Tesis fue el descubrimiento de alteraciones moleculares en el CCR que puedan predecir la sensibilidad a los inhibidores de mTOR y así ayudar la personalización del tratamiento de los pacientes con cáncer renal. Para ello se estudiaron casos con respuestas extraordinarias y amplias series de pacientes tratados. Además, estudiamos si la alteración de la vía de mTOR podría proponerse como una posible diana terapéutica en el CCR cromófobo.

    Primero, estudiamos dos pacientes con CCR y respuestas excepcionales a temsirolimus. La secuenciación completa del exoma de los tumores primarios y lesiones metastásicas desveló alteraciones clonales en MTOR y TSC2, activadoras de la ruta de mTOR y que podían explicar la sensibilidad extrema de estos tumores a la terapia.

    Segundo, caracterizamos una serie de más de 100 pacientes con CCR tratados con inhibidores de mTOR, mediante la secuenciación de MTOR, TSC1 y TSC2 y tinciones de inmunohistoquímica (IHQ) de PTEN, p-S6K1 y p-S6. Este estudio demostró que las mutaciones en estos genes y la tinción negativa de PTEN se asociaban con una mejor respuesta a los inhibidores de mTOR.

    Tercero, llevamos a cabo una caracterización molecular de 92 pacientes de CCR cromófobo mediante secuenciación masiva e IHQ. Entre otros resultados, demostramos que las mutaciones en la ruta de mTOR son frecuentes en este tumor y que se asocian a una baja supervivencia, sugiriendo que estos pacientes con tumores agresivos podrían beneficiarse de los inhibidores de mTOR.

    Cuarto, al analizar mediante secuenciación de exoma completo 3 pacientes con CCR cromófobo sensibles a inhibidores de mTOR, descubrimos USP9X como el único gen mutado en común entre los tumores. El silenciamiento de USP9X en modelos celulares reprodujo la sensibilidad a los inhibidores de mTOR en los pacientes y un análisis global del ubiquitinoma reveló p62 como un sustrato directo de USP9X, capaz de alterar la regulación de la autofagia con un efecto sinérgico con la inhibición de la ruta de mTOR

  • English

    Renal cell carcinoma (RCC) is a heterogeneous group of tumors with at least 10 compounds approved for the treatment of metastatic disease. Unfortunately, there is a large interindividual variability in the response to these drugs, and no molecular criteria exist to guide treatment. In the case of mTOR inhibitors, these drugs are effective in a subgroup of patients, but the molecular mechanisms causing the different sensitivity are unknown.

    The main objective of this thesis was the discovery of RCC molecular alterations able to predict sensitivity to mTOR inhibitors, helping to personalize the treatment of patients with renal cancer. For this purpose, cases with extraordinary responses and large series of metastatic patients treated with mTOR inhibitors were studied. In addition, we explored whether the alteration of mTOR pathway could be proposed as a potential therapeutic target in chromophobe RCC.

    First, we studied two RCC patients with exceptional temsirolimus responses. Whole exome sequencing of the primary tumors and metastatic lesions unveiled clonal mutations in MTOR and TSC2, able to activate of mTOR pathway, and which could explain the extreme sensitivity of these tumors to therapy.

    Second, we characterized a series of more than 100 RCC patients treated with mTOR inhibitors, by sequencing MTOR, TSC1 and TSC2 and by performing immunohistochemistry (IHC) of PTEN, p-S6K1 and p-S6. This study showed that mutations in these genes and negative staining of PTEN were associated with better response to mTOR inhibitors.

    Third, we carried out a molecular characterization of 92 RCC chromophobe patients by next generation sequencing and IHC. Among other results, we showed that mutations in mTOR pathway are common in this tumor and that they are associated with a poor survival, suggesting that these patients with aggressive tumors may benefit from mTOR inhibitor therapy.

    Fourth, sequencing the whole exome of three chromophobe RCC cases highly sensitive to mTOR inhibitors, uncovered USP9X as the only mutated gene shared among the tumors. USP9X silencing in cellular models recapitulated mTOR inhibitor sensitivity in the patients and an unbiased ubiquitylome analysis revealed p62 as a direct USP9X substrate able to alter autophagy regulation and that synergized with mTOR pathway inhibition