Effetto antiproliferativo di inibitori di AKR1C3 in modelli 2D e 3D di tumore del colon retto

AKR1C3 is an enzyme of the aldo – keto reductase family which has been shown to be overexpressed in different kind of cancers such as prostate cancer [1] and colorectal cancer. In colorectal cancer, AKR1C3 has been demonstrated to be a valid biomarker for lymph nodes metastasis [2] and its overexpression has been correlated to cisplatin resistance [3]. Consequently, several studies have been conducted to find new inhibitors that could be used in addiction to chemotherapy. Pippione et al. synthesised analogues of flufenamic acid, a nonsteroidal anti-inflammatory drug (NSAID), which inhibit AKR1C3, based on a benzisoxazole moiety, increasing their selectivity on AKR1C3 over cyclooxygenase (COX) in order to avoid the gastrointestinal toxicity [4]. In this thesis we have evaluated the cytotoxicity of these compounds on HT-29 and HCT 116 colorectal cancer cell lines either alone or in association with oxaliplatin and cisplatin. To further investigate the inhibitory effect of flufenamic acid on AKR1C3, colorectal cancer 3d models of the same cell lines (spheroids) have also been produced and stained to locate the enzyme of interest, thus treated with flufenamic acid and oxaliplatin alone and in combination. The obtained data suggest that flufenamic and its analogues don't increase the antiproliferative effect induced by platinum derivatives. Role of COX in colorectal cancer and possible interaction between flufenamic acid and its analogues with platinum – based antineoplastic drugs should be further investigated. 1) Hamid, Agus Rizal A H et al. “Aldo-keto reductase family 1 member C3 (AKR1C3) is a biomarker and therapeutic target for castration-resistant prostate cancer.” Molecular medicine (Cambridge, Mass.) vol. 18,1 1449-55. 22 Jan. 2013, doi:10.2119/molmed.2012.00296 2) Chiaki Nakarai, Kayo Osawa, Minami Akiyama, Nagahide Matsubara, Hiroki Ikeuchi, Tomoki Yamano, Seiichi Hirota, Naohiro Tomita, Makoto Usami, Yoshiaki Kido, Expression of AKR1C3 and CNN3 as markers for detection of lymph node metastases in colorectal cancer, Clinical and experimental medicine, 2015, 15:333–341 3) Toshiyuki Matsunaga,Aki Hojo,Yumi Yamane,Satoshi Endo, Ossama El-Kabbani, Akira Hara, Pathophysiological roles of aldo-keto reductases (AKR1C1 and AKR1C3) in development of cisplatin resistance in human colon cancers., Chemico- Biological interactions,2013, 202(1-3): 234-242 4) Pippione AC, Carnovale IM, Bonanni D, Sini M, Parveen G, Marini E, Pors K, Adinolfi S, Zonari D, Festuccia C, Weixiao YW, Friemman R, Bagnati R, Boschi D, Oliaro – Bosso S, Lolli ML, Potent and selective aldo-keto reductase 1C3 (AKR1C3) inhibitors based on the benzoisoxazole moiety: application of a bioisosteric scaffold hopping approach to flufenamic acid., European Journal of Medical Chemistry, 2018, 150:930-945

AKR1C3 è un enzima della famiglia delle aldo – cheto reduttasi, over-espresso in diversi tipi di tumore, come quello alla prostata [1] e quello colorettale. Nel cancro al colon-retto, AKR1C3 rappresenta un valido biomarker per le metastasi a livello linfonodale [2] e la sua over-espressione è stata correlata allo sviluppo di resistenza al cisplatino [3]. Di conseguenza, sono stati condotti molti studi per trovare nuovi inibitori di AKR1C3 che potrebbero essere usati in associazione alla chemioterapia. Pippione e colleghi (2018) hanno sintetizzato dei composti derivati dall'acido flufenamico, un farmaco antiinfiammatorio non steroideo (FANS), basati sulla presenza nella loro struttura di un gruppo benzoisossazolo che conferisce loro maggior selettività per AKR1C3 rispetto agli enzimi cicloossigenasi (COX), evitando la tossicità gastrointestinale [4]. In questa tesi è stata valutata la citotossicità di questi composti sulle linee cellulari di tumore colorettale HT-29 e HCT 116, che presentano differenti livelli di espressione di AKR1C3, sia da soli che in associazione con oxaliplatino o cisplatino. Per studiare ulteriormente l'effetto inibitorio dell'acido flufenamico su AKR1C3, sono stati utilizzati dei modelli 3d (sferoidi) delle stesse linee cellulari, su cui è stata effettuata una colorazione immunoistochimica per localizzare l'enzima target. Gli sferoidi sono quindi stati trattati con acido flufenamico e oxaliplatino, da soli o in associazione. Dai dati ottenuti si evince che l'acido flufenamico e i suoi analoghi non aumentano il potere antiproliferativo dei derivati del platino. Il ruolo delle COX nel cancro colorettale e possibili interazioni tra l'acido flufenamico e i suoi analoghi con gli antineoplastici a base di platino dovranno essere ulteriormente indagati. 1) Hamid, Agus Rizal A H et al. “Aldo-keto reductase family 1 member C3 (AKR1C3) is a biomarker and therapeutic target for castration-resistant prostate cancer.” Molecular medicine 2013, 18(1): 1449-55, 2) Chiaki Nakarai, Kayo Osawa, Minami Akiyama, Nagahide Matsubara, Hiroki Ikeuchi, Tomoki Yamano, Seiichi Hirota, Naohiro Tomita, Makoto Usami, Yoshiaki Kido, Expression of AKR1C3 and CNN3 as markers for detection of lymph node metastases in colorectal cancer, Clinical and experimental medicine, 2015, 15:333–341 3) Toshiyuki Matsunaga,Aki Hojo,Yumi Yamane,Satoshi Endo, Ossama El-Kabbani, Akira Hara, Pathophysiological roles of aldo-keto reductases (AKR1C1 and AKR1C3) in development of cisplatin resistance in human colon cancers., Chemico- Biological interactions, 2013,202(1-3): 234-242 4) Pippione AC, Carnovale IM, Bonanni D, Sini M, Parveen G, Marini E, Pors K, Adinolfi S, Zonari D, Festuccia C, Weixiao YW, Friemman R, Bagnati R, Boschi D, Oliaro – Bosso S, Lolli ML, Potent and selective aldo-keto reductase 1C3 (AKR1C3) inhibitors based on the benzoisoxazole moiety: application of a bioisosteric scaffold hopping approach to flufenamic acid. European Journal of Medical Chemistry, 2018, 150:930-945