Soutenance de thèse de DUONG Quang Hieu
Titre de thèse
Étude et ciblage de la voie de signalisation induite par le stress de la protéine de choc thermique 27 dans le cancer de la prostate résistant aux traitements, à l'aide de différentes stratégies thérapeutiques
Elucidating and Targeting Heat Shock Protein 27 Stress-Induced Signaling Pathways Driving Treatment-Resistant Prostate Cancer Using Different Therapeutic Strategies
Résumé de la thèse
La protéine de choc thermique 27 (HSP27) est une chaperonne multifonctionnelle impliquée dans la progression du cancer de la prostate (CP) vers sa forme létale et résistante à la castration (CRPC). Au cours de ma thèse de doctorat, mes collègues et moi avons tout d'abord identifié et analysé les cartes d'interaction protéique de HSP27 à travers différents modèles cellulaires prostatiques reproduisant les divers stades de progression de la maladie. Nos résultats ont montré que HSP27 élargit son réseau d'interactions et subit une transition fonctionnelle lorsque le CP évolue d'un état sensible à la castration (CSPC) vers un état résistant à la castration (CRPC). De plus, il a été démontré que HSP27 régule de multiples voies oncogéniques, dont la signalisation mTOR. L'analyse de survie de Kaplan-Meier a révélé qu'une forte expression de l'ARNm de HSP27 (HSPB1) ainsi que de gènes clés associés à mTORC1 (AKT1, AKT2, RPTOR, EIF4EBP1) est corrélée à une diminution significative de la survie des patients. HSP27 régule fortement la signalisation mTOR par le biais de multiples nœuds, notamment 4E-BP1, S6K1, AKT, et les sous-unités régulatrices des deux complexes mTOR, RAPTOR et RICTOR. Sur le plan thérapeutique, l'inhibition combinée de HSP27 à l'aide de l'oligonucléotide antisens OGX-427 (Apatorsen) et du blocage de mTOR via le Sapanisertib a induit un effet anti-tumoral synergique robuste dans des lignées cellulaires de CRPC, des organoïdes dérivés de patients (PDOs) et un modèle de xénogreffe. Dans l'ensemble, cette étude apporte de nouvelles perspectives sur le rôle de HSP27 dans la progression du CP et propose une double inhibition HSP27/mTOR comme stratégie thérapeutique prometteuse dans le CRPC.
Dans le cadre du deuxième projet de ma thèse, nous visons à développer une plateforme innovante de nanomicelles pour le ciblage actif des oligonucléotides antisens dirigés contre HSP27 dans les tumeurs prostatiques. Nous avons conçu une architecture intelligente de nano-micelle lipidique antisens (LASO) pour le cancer de la prostate (CP), permettant un silençage génique prolongé de HSP27, impliqué dans le CRPC, sans recours à une vectorisation. Les nano-micelles basées sur la plateforme LASO ont été décorées avec des ligands de l'antigène membranaire spécifique de la prostate (PSMA) pour un ciblage actif des cellules cancéreuses prostatiques surexprimant le PSMA. Notre étude démontre que les nano-micelles, testées sur des cellules en culture, présentent un ciblage spécifique substantiel, améliorent l'endocytose cellulaire à la fois par l'internalisation induite par le PSMA et par la macro-endocytose, et induisent une inhibition robuste du gène sans toxicité.
Enfin, dans le cadre de mon doctorat, nous avons également développé et évalué les effets anticancéreux des dérivés du 5-fluorouracile (5-FU) qui pourraient inhiber les voies de signalisation induites par le stress HSP27 conduisant le PC résistant au traitement à améliorer l'efficacité et à surmonter la résistance au traitement.
Thesis resume
Heat shock protein 27 (HSP27) is a multifunctional chaperone implicated in the progression of prostate cancer (PC) to its lethal, castration-resistant form (CRPC). During my Ph.D work, first, my colleagues and I identified and analysed HSP27-protein interaction maps across various prostatic cell models recapitulating different stages of the disease progression. Our findings demonstrated that HSP27 expands its interaction network and undergoes a functional transition as PC evolves from a castration-sensitive PC (CSPC) to a castration-resistant (CRPC) state. Moreover, HSP27 was found to regulate multiple oncogenic pathways, including mTOR signaling. Kaplan-Meier survival analysis revealed that high mRNA expression of HSP27 (i.e. HSPB1) and key mTORC1-associated genes (AKT1, AKT2, RPTOR, EIF4EBP1) correlates with significantly reduced patient survival. HSP27 strongly regulates mTOR signalling through multiple nodes, including 4E-BP1, S6K1, AKT, and the regulatory subunits of both mTOR complexes, RAPTOR and RICTOR. Therapeutically, combined inhibition of HSP27 using the antisense oligonucleotide OGX-427 (Apatorsen) and mTOR blockade via Sapanisertib induced a robust synergistic anti-tumor effect in CRPC cell lines, patient-derived organoids (PDOs), and a xenograft model. Overall, this study provides new insights into the role of HSP27 in PC progression and proposes dual HSP27/mTOR targeting as a promising therapeutic strategy in CRPC.
For the second project for my Ph.D, we aim to develop an innovative nanomicelle platform for active targeting of antisense oligonucleotides targeting HSP27 to prostate cancer tumors. We developed a smart nano-micelle Lipidic antisense oligonucleotide (LASO) architecture for prostate cancer (PC) to provide sustained gene silencing of HSP27, that involved in CRPC, without any vectorization. The nano-micelles based on the LASO platform were decorated with Prostate-Specific Membrane Antigen (PSMA) ligands for active targeting to highly expressed PSMA prostate cancer. Our study demonstrates that the nano-micelles on cultured cells show substantial specific targeting, enhance cellular uptake by both PSMA-induced internalization and macro-endocytosis, and robust gene inhibition without any toxicity.
Last but not least, in my Ph.D work, we also developed and evaluated anti-cancer effects of derivatives from 5-fluorouracil (5-FU) that could inhibit HSP27 stress-induced signaling pathways driving Treatment-Resistant PC to enhance efficacy and overcome treatment resistance.