Carcinoma tiroideo: vie di trasduzione del segnale coinvolte nella tumorigenesi tiroidea ed efficacia di terapie molecolare multiple

Abstract

Introduzione: il TSH, agendo attraverso cAMP/PKA, regola la crescita delle cellule follicolari tiroidee e richiede anche l' attivazione di mTOR per esercitare i suoi effetti mitogenici. I carcinomi tiroidei scarsamente differenziati e le linee cellulari tumorali tiroidee cresciute in vitro, perdono la dipendenza dal TSH per la loro crescita; essi mostrano, tuttavia, una incrementata attività di mTOR. Poiche' entrambe le vie di segnale di MAPK e PI3K svolgono un ruolo importante nella patogenesi del carcinoma tiroideo e possono convergere su mTOR, esse potrebbero rappresentare vie di segnale alternative responsabili dell'attivazione di mTOR e della proliferazione di cellule tumorali tiroidee. Materiali e Metodi: come modello di studio sono state usate le cellule non trasformate di tiroide di ratto (PCCL3) e linee cellulari umane di carcinoma tiroideo aventi mutazioni a carico degli oncogeni RET/PTC, RAS e BRAF. Obiettivi: Valutare, nei nostri modelli cellulari, se: 1) la via TSH/cAMP/PKA regola la attivazione di mTOR e la crescita cellulare mediata da tale chinasi; 2) le oncoproteine RET/PTC3, HRASSG12V e BRAFV600E, regolano la attivazione di mTOR; 3) la inibizione farmacologica di mTOR (usando la rapamicina) da sola o in combinazione con inibitori di MAPK e PI3K, esercita degli effetti sulla crescita e proliferazione cellulare. Risultati: 1) nelle PCCL3, la via TSH/cAMP/PKA à à à à ¨ cruciale nel mediare i segnali dipendenti da mTOR. Viceversa, le linee cellulari di carcinoma tiroideo sostituiscono la dipendenza, per la loro crescita e per la attivazione di mTOR, dal segnale TSH/cAMP/PKA alle vie di segnale dipendenti da MAPK e/o PI3K; 2) nelle PCCL3, tutte e tre le oncoproteine RET/PTC3, HRASSG12V e BRAFV600E inducono la attivazione di mTOR e quest'ultimo e' richiesto per la sintesi del DNA indotta dalle oncoproteine tiroidee; 3) nelle linee cellulari tumorali tiroidee, la rapamicina, in monoterapia, inibisce la crescita cellulare in modo variabile. Viceversa, una terapia mirata ad inibire contemporaneamente mTOR e/o MEK e/o AKT1/2 esercita effetti terapeutici benefici in tutte le linee cellulari analizzate, eccetto che in quelle strettamente dipendenti, per la crescita, da una sola via di trasduzione del segnale. Conclusioni: nelle linee cellulari tumorali tiroidee, nelle quali piu' vie di segnale (quali MAPK, PI3K ed mTOR) concorrono a conferire dipendenza per la crescita, terapie multiple mirate, potrebbero avere effetti terapeutici benefici massimali.

Introduction: In thyroid follicular cells, TSH, acting through cAMP, regulates cell growth and requires mTOR to exert its mitogenic response. In poorly differentiated thyroid carcinomas and in human thyroid cancer cell lines the TSH dependence for growth is lost, although mTOR pathway is still activated. MAPK and PI3K pathways are central in thyroid cancer pathogenesis and may converge to mTOR cascade. Thus, these cascades could be responsible for mTOR activation and thyroid cell proliferation. Material and Methods: we employed non-transformed thyroid rat cells (PPCL3) and human thyroid cancer cell lines harboring mutations in thyroid oncoproteins RET/PTC, RAS and BRAF. Aims: 1) to evaluate whether TSH/cAMP/PKA signaling pathway regulates mTOR activation and its proliferative response; 2) to study the role of the thyroid oncoproteins RET/PTC3, HRASG12V or BRAFV600E in regulating mTOR activity in our in vitro models; 3) to investigate the efficacy of combined targeting of MAPK, PI3K and mTOR signaling cascades in inhibiting growth and proliferation of human thyroid cancer cell lines. Results: 1) in PCCL3 cells, TSH/cAMP/PKA cascade was central in mediating mTOR signals. In contrast, thyroid cancer cell lines switched the control of mTOR activation from the TSH/cAMP/PKA signals to either MAPK and/or PI3K; 2) conditional expression of the oncoproteins RET/PTC3, HRASG12V and BRAFV600E induced mTOR activity in PPCL3 cells. Moreover, mTOR was required for DNA synthesis induced by all three oncoproteins; 3) rapamycin alone suppressed growth of human thyroid cancer cell lines to a variable degree, whereas the combination of mTOR, MEK and AKT1/2 inhibitors significantly suppressed growth in all cell lines analyzed, except for those addicted mainly to only one survival pathway. Conclusions: In thyroid cancer cells in which multiple parallel cascades (i.e. mTOR, MAPK and PI3K) mediate the survival signals, the multi-targeted therapy could be exploited to achieve optimal therapeutic benefits.