Inhibition of sialyltransferases in pancreatic cancer: effects on the EGFR pathway and on the tumour phenotype

Abstract

Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDA) presents a dismal prognosis mainly due to its delayed diagnosis, its aggressiveness, and resistance to existing therapies. Aberrant glycosylation and, in particular, the overexpression of several sialylated determinants such as sialyl-Lewisx/a (sLex/a), have been associated to cancer progression and metastatic spread, in addition to the modulation of the immune cell component of the tumour microenvironment.

Previous studies from our group demonstrated that the α2,3-sialyltransferases (ST) ST3GAL3 and ST3GAL4, two enzymes that transfer sialic acid (SA) to generate α2,3-sialylated determinants, promote the invasive and metastatic phenotype of PDA cell lines. In addition, these enzymes were shown to sialylate cell adhesion molecules involved in tumour progression, such as α2β1 integrin and E-cadherin, regulating their function and signalling pathways. These findings, together with the fact that expression levels of STs and SA levels are generally increased in the serum of cancer patients, being indicative of poor prognosis, highlight the importance of reducing hypersialylation in PDA. Blocking sialylation by modifying ST mRNA expression or by sialidase treatment has been used to study the role of tumour SA, but the application of these approaches to the clinical setting is complex. Nonetheless, the recent discovery and development of ST inhibitors have represented a new strategy to pharmacologically inhibit SA expression in tumours and have opened a path to therapeutically target STs.

The Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR), an important membrane receptor involved in cell proliferation, contributes to several processes favouring cancer onset, progression, and metastatic spread in nearly all neoplasms, including PDA. EGFR is a glycoprotein membrane receptor that can be sialylated by STs that, in turn, can modulate its function. In this regard, the study of EGFR glycosylation in different cancer types has recently increased, although the role of EGFR sialylation in PDA progression is still unclear, and would be of high interest for scientists developing EGFR-targeted therapies.

Under these premises, in this study we principally aimed to gain insight into the role of the STs and their generated tumour sialoglycans on the phenotype of PDA cells; as well as to study their effect on the function and signalling of EGFR

L'adenocarcinoma ductal pancreàtic (PDA) presenta un pronòstic nefast degut principalment al seu diagnòstic tardà, la seva agressivitat i la resistència a les teràpies existents. La glicosilació aberrant i, en particular, la sobreexpressió de diversos determinants sialilats com el sialil-Lewisx/a (sLex/a), s'han associat amb la progressió del càncer i la formació de metàstasi, a part de la modulació del component immunitari cel·lular del microambient tumoral.

En estudis previs del grup s’ha demostrat que les α2,3-sialiltransferases (ST) ST3GAL3 i ST3GAL4, dos enzims que transfereixen àcid siàlic (SA) per generar determinants α2,3-sialilats, promouen el fenotip invasiu i metastàtic de les línies cel·lulars de PDA. A més, s’ha demostrat que aquests enzims sialilen molècules d'adhesió cel·lular implicades en la progressió del tumor, com la integrina α2β1 i la E-cadherina, regulant la seva funció i les vies de senyalització. Aquests resultats, juntament amb el fet que els nivells d'expressió de les STs i els nivells totals de SA s'incrementen generalment en el sèrum dels pacients amb càncer sent indicadors de mal pronòstic, posen de manifest la importància de reduir la hipersialilació en PDA. La disminució de la sialilació modificant l'expressió de l'ARNm de les ST o mitjançant el tractament amb sialidasa s’ha utilitzat per estudiar el paper de l’SA al tumor, però l'aplicació d'aquestes estratègies a l’àmbit clínic és complexa. No obstant això, el recent descobriment i desenvolupament d'inhibidors de les ST han representat una nova estratègia per inhibir farmacològicament l'expressió d’SA en tumors i han portat a considerar les STs com a possibles dianes terapèutiques.

El receptor del factor de creixement epidèrmic (EGFR), un receptor de membrana implicat en la proliferació cel·lular, contribueix en diversos processos que afavoreixen l'aparició, la progressió i la propagació del càncer en gairebé totes les neoplàsies, inclòs el PDA. L’EGFR és un receptor de membrana glicoproteic que pot ser sialilat per les STs que, alhora, poden modular la seva funció. En aquest sentit, l'estudi de la glicosilació de l’EGFR en diferents tipus de tumors ha augmentat recentment però el rol de la sialilació de l’EGFR en la progressió del PDA encara no està clar, i el seu estudi seria de gran interès per als científics que desenvolupen teràpies dirigides contra EGFR.

Sota aquestes premisses, en aquest estudi es planteja com a objectiu principal conèixer el rol de les STs, i els corresponents sialoglicans tumorals generats, en el fenotip de les cèl·lules de PDA; així com estudiar el seu efecte sobre la funció i la senyalització de l'EGFR