Rapamycin induced transcriptional profile of breast cancer mantained in organ culture

A via AKT/PI3K apresenta-se geralmente alterada nos diversos tipos de cânceres humanos e a alteração dos componentes desta via ocorre através da ativação de oncogenes ou inativação de genes supressores tumorais levando a transformações celulares que podem promover a tumorigênese. No câncer de mama a via AKT/PI3K pode ser ativada por Erb-B2, receptores dos fatores de crescimento de insulina (IGF), receptores de estrógeno e perda da expressão do gene PTEN. mTOR (proteína alvo da rapamicina em mamíferos) é uma serina treonina quinase, membro da via AKT/PI3K que se encontra envolvida em múltiplas funções biológicas como controle da tradução, transcrição, degradação protéica e biogênese ribossomal. A ativação desta proteína resulta na fosforilação e ativação de seus principais substratos 4EBP1 e S6K1, requeridos para a biossíntese ribossomal e tradução de RNAms importantes para controle e progressão no ciclo celular. A rapamicina é uma droga com propriedades fungicidas, imunossupressoras e anticancerígenas que atua na inibição de mTOR afetando a expressão de genes envolvidos no metabolismo e síntese protéica. No nosso estudo avaliamos os elementos da via do AKT através de análise imunoistoquímica em fatias de tumores mantidos em cultura de órgão antes e depois do tratamento com rapamicina. A cultura de órgão mantém uma interação entre o epitélio mamário e estroma podendo-se preservar o microambiente que reconstitui o comportamento da célula tumoral. Nesta análise imunoistoquímica observamos uma diminuição significativa de 4EBP1 nas fatias dos tumores tratados com rapamicina em relação aos casos controles. Além disso, fizemos uma avaliação da mudança no perfil da expressão gênica nestas fatias tumorais sub-divididas em Erb-B2 positivos e negativos através da análise por microarray e observamos que a maioria dos genes afetados estavam envolvidos com as funções de transcrição e tradução celulares. Para confirmarmos os resultados obtidos por microarray fizemos uma análise por RT-PCR dos genes WWOX, EXT1 e GTF2E2 em amostras independentes e escolhidos aleatoriamente, conseguindo validá-los em 60% dos casos. Conclusão: A cultura de órgão representa um método simples para determinação dos efeitos da rapamicina. Utilizamos uma estratégia de análise do perfil gênico e novas proteínas que poderiam servir como possíveis marcadores de resposta aos inibidores da proteína mTOR foram identificadasThe AKT/ PI3K pathway are frequently disturbed in many human cancers and the alteration of the components of this pathway occurs through activation of oncogenes or inactivation of tumor suppresors leading to cellular transformation that can promove tumorigenesis. In breast cancer the AKT/PI3K pathway can be activated by ERb-B2, the insulin like growth factor (IGF), estrogen receptors and PTEN loss. mTOR (mammalian target of rapamycin) is a serine threonine kinase, member of the AKT/PI3K pathway, which is involved in multiple biologic functions such as transcription, translation, protein degradation and ribosome biogenesis. The activation of this protein results in phosphorilation and activation of S6K1 and 4EBP1, two downstream signaling elements that are required for ribosomal biosynthesis and mRNAs translation, which is important for cell cycle control and progression. Rapamycin is a potent fungicide, immunossupressive and anticancer agent that inhibits mTOR affecting the expression of genes involved in metabolism and protein synthesis. In the present study we examined some elements of AKT pathway by immunohistochemistry analysis in samples of breast cancer mantained in organ culture before and after treatment with rapamycin. The organ culture maintain an interaction between the mammary epithelium and stroma preserving the micro-environment and restoring the tumor cell behavior. In this immunohistochemistry analysis we noticed a significative decrease of 4EBP1 in the samples of tumors treated with rapamycin compared with the control cases. Besides this, we determined the variation of gene expression profile through microarray analysis in these samples subdivided in positive and negative Erb-B2 and we have identified that most part of the affected genes were mainly involved in cellular transcription and translation.To confirm the results obtained through microarray technique, we have performed the RT-PCR analysis of WWOX, EXT1, GTF2E2 genes and we were able to validate them in 60% of our cases. Conclusion: The organ culture represents a simple method to determine the effects of rapamycin. Using a strategic analysis of the gene profile, news proteins that possibly could be used as markers to the mTOR inhibitors were identifyie