Il gene CDO1 nella recidiva del cancro alla prostata

Prostate cancer (PCa) is the most frequent men cancer in the western world, represents the second cause of death for cancer after lung cancer, and significantly increases after the age of 50. In the initial stages of PCa, prostatectomy or radiotherapy can lead to a significant regression of the tumor, but 15-40% of patients undergo PCa recurrence within the first 5 years. It is therefore necessary to identify patients at high risk of developing recurrent PCa, in order to reduce incorrect diagnoses and overtreatments. Cysteine dioxygenase type 1 (CDO1) is a mammalian mononuclear non-heme ferritin enzyme involved in different physiological processes, whose expression has been studied in relation to development and aggressiveness of several cancer types, but its study still needs to be deepened as regards PCa. Therefore, the aim of this study was to investigate the possibility to use CDO1 gene as a biomarker for PCa at risk of recurrence, and its role in the aggressiveness and recurrence of localized PCa. CDO1 gene expression was firstly analyzed in prostatic tissue samples of the PAIR prostate project bank, archived in the “Henri Mondor Hospital”. CDO1 mRNA expression was analyzed in patient tissue samples performing the microarray and quantitative real-time PCR analysis, while immunohistochemistry was carried out to study the CDO1 protein expression. In parallel, functional studies were performed on the PCa cell lines, in order to verify the CDO1 role in oncogenesis and recurrence process in particular. 22Rv1 cells (not expressing endogenous CDO1) were transfected with a lentiviral plasmid vector to overexpress CDO1 gene, while VCaP cells (endogenously expressing CDO1) were transfected with siRNA so as to silence it. This allowed the study of CDO1 implication on cell growth and proliferation, cell colony-forming ability, migration and invasion activities of PCa cells. Since CDO1 gene could be also implicated in ROS regulation, the focus of the study was also the analysis of its implication at oxidative stress resistance level. Finally, because it was shown that in many cases PCa evolves towards the castration-resistant form, the potential regulation of CDO1 gene towards androgen receptors was studied. The results obtained with PCa patients’ samples and with PCa cell lines showed that CDO1 overexpression is characteristic of less aggressive forms of PCa, thus suggesting that this gene in PCa acts as a tumor suppressor gene. Furthermore, CDO1 gene overexpression in PCa cells showed an increased ROS production, a lower ability to ROS detoxify and thus a lower cell proliferation and survival. All together the obtained results suggest that CDO1 gene low expression might represent a valuable diagnostic biomarker for the identification of the most aggressive, and thus recurrent, PCa.

Il cancro alla prostata (PCa) è il tumore maschile più frequente nel mondo occidentale, rappresenta la seconda causa di morte per cancro dopo il cancro al polmone ed aumenta significativamente dopo i 50 anni di età. Nelle fasi iniziali del PCa, la prostatectomia o la radioterapia possono portare ad una regressione significativa del tumore, ma una percentuale tra il 15 e il 40% dei pazienti va incontro a recidiva entro i primi 5 anni. È quindi necessario identificare i pazienti ad alto rischio di sviluppare recidive di PCa, al fine di ridurre diagnosi errate e trattamenti eccessivi. La cisteina diossigenasi di tipo 1 (CDO1) è un enzima dei mammiferi, mononucleare non-eme ferritina coinvolto in diversi processi fisiologici, la cui espressione è stata analizzata in relazione allo sviluppo e all'aggressività di diversi tipi di cancro, ma il suo studio deve ancora essere approfondito per quanto riguarda il PCa. Pertanto, lo scopo di questo studio era quello di indagare la possibilità di utilizzare il gene CDO1 come biomarker per PCa a rischio di recidiva e il suo ruolo nell'aggressività e nella recidiva del PCa localizzato. L’espressione del gene CDO1 è stata innanzitutto analizzata in campioni di tessuto prostatico della biobanca del progetto "PAIR prostate", archiviati presso l’“Henri Mondor Hospital”. L'espressione dell'mRNA di CDO1 è stata analizzata nei campioni di tessuto dei pazienti eseguendo l'analisi microarray e PCR quantitativa in tempo reale, mentre l'immunoistochimica è stata effettuata per studiare l'espressione della proteina CDO1. Parallelamente, sono stati condotti studi funzionali sulle linee cellulari di PCa, al fine di verificare il ruolo di CDO1 nell'oncogenesi e nel processo di recidiva in particolare. Le cellule 22Rv1 (che non esprimono CDO1 endogeno) sono state transfettate con un vettore plasmidico lentivirale per sovraesprimere il gene CDO1, mentre le cellule VCaP (che esprimono CDO1 endogeno) sono state transfettate con siRNA in modo da silenziarlo. Ciò ha consentito lo studio dell'implicazione di CDO1 sulla crescita e proliferazione cellulare, sulla capacità di formare colonie cellulari, sulle attività di migrazione ed invasione delle cellule di PCa. Poiché il gene CDO1 potrebbe essere implicato anche nella regolazione dei ROS, oggetto di studio della ricerca è stato anche l'analisi della sua implicazione a livello di resistenza allo stress ossidativo. Infine, poiché è stato dimostrato che in molti casi il PCa evolve verso la forma resistente alla castrazione, è stata studiata la regolazione potenziale del gene CDO1 nei confronti dei recettori degli androgeni. I risultati ottenuti con campioni di pazienti affetti da PCa e con linee cellulari di PCa hanno mostrato che la sovraespressione di CDO1 è caratteristica delle forme meno aggressive di PCa, suggerendo quindi che questo gene agisce come gene soppressore del tumore nel PCa. Inoltre, la sovraespressione del gene CDO1 nelle cellule di PCa ha mostrato un aumento della produzione di ROS, una minore capacità di detossificarle e quindi una minore proliferazione e sopravvivenza cellulare. Nel complesso i risultati ottenuti suggeriscono che la bassa espressione del gene CDO1 potrebbe rappresentare un prezioso biomarcatore diagnostico per l'identificazione delle forme più aggressive, e quindi ricorrenti del PCa.