Publicação
Repurposing of CFTR modulator drugs in the context of colorectal cancer
| datacite.subject.fos | Ciências Médicas | |
| datacite.subject.sdg | 03:Saúde de Qualidade | |
| dc.contributor.advisor | Matos, Paulo | |
| dc.contributor.advisor | Jordan, Peter | |
| dc.contributor.author | Vincente, Luana Pimenta | |
| dc.date.accessioned | 2026-01-22T15:22:47Z | |
| dc.date.available | 2026-01-22T15:22:47Z | |
| dc.date.issued | 2025-03-20 | |
| dc.date.submitted | 2025 | |
| dc.description | Dissertação de mestrado em Biologia Humana e Ambiente, apresentada à Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa, 2025. http://hdl.handle.net/10400.5/99906 | |
| dc.description.abstract | Colorectal cancer (CRC) remains one of the leading causes of cancer death worldwide and is considered to arise from genetic and epigenetic changes due to interactions between the tumor and the microenvironment that surrounds it. Recently, the chloride and bicarbonate channel CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) was implicated in CRC etiology, since a decreased CFTR expression is associated to higher aggressiveness and lower survival in sporadic CRC. Moreover, CFTR mutations are the cause for the autosomal recessive disease cystic fibrosis (CF), and individuals with CF have a higher risk of developing CRC. Several CFTR modulator drugs have been recently clinically approved to improve CFTR functional expression in CF individuals. The current Masters’ project aimed to determine if these drugs can also be used to improve CFTR abundance in non-CF CRC cells, and whether these could be used to reduce their oncogenic properties. For this purpose, four CRC cell lines, with different CFTR expression levels, were cultured and treated with three CFTR modulator drugs, individually and in combination. It was observed that the combination treatment with the three drugs significantly increased CFTR protein levels in the Caco-2 and DLD-1 cells, but had no significant impact in either HCT116 or HT29 cells, likely due to their particular genetic and epigenetic backgrounds. Importantly, treatment with CFTR modulators significantly inhibited migration of Caco-2 and DLD-1 cells, without markedly impacting their viability. These findings suggest that CFTR modulators have potential as therapeutic agents to counteract the oncogenic properties of CRC cells with specific genetic and epigenetic profiles. However, the impact of CFTR modulator treatment in CRC development will need to be validated in vivo using mouse models. Repurposing these modulators for CRC treatment could enhance outcomes for CRC patients while also reducing costs for CF patients by expanding the clinical applications of these drugs. | eng |
| dc.description.abstract | Desde meados do século XX, o cancro colorretal (CRC) tornou-se num dos tipos de cancro mais comuns nos países ocidentais e é atualmente o segundo tipo de cancro mais letal a nível mundial, com uma taxa de mortalidade significativa, em particular nos países desenvolvidos. Apesar de existirem vários fatores que contribuem para o desenvolvimento do CRC, cerca de 20-30% dos casos têm uma base familiar, sendo que 5-10% desses estão associados a síndromes hereditários bem definidos, como o Síndrome de Lynch e a Polipose Adenomatosa Familiar (FAP). Estes envolvem mutações em genes específicos que aceleram a progressão de tumores benignos para malignos, impulsionada por uma combinação de alterações genéticas e epigenéticas, sendo que as mutações mais comuns ocorrem em genes como APC, KRAS e TP53, que alteram o ciclo celular e promovem a invasão tumoral. Além disso, a instabilidade de microssatélites e a desregulação da via PI3K/AKT promovem a sobrevivência e a metástase celular. O diagnóstico precoce do CRC é fundamental para melhorar as taxas de sobrevida e reduzir a mortalidade. Devido à sua alta incidência e potencial de cura nas fases iniciais, o CRC é um candidato ideal para programas de rastreamento populacional, geralmente oferecidos a pessoas entre os 50 e os 75 anos. O diagnóstico geralmente é feito através de exames físicos, seguidos de colonoscopia e biópsias, que permitem a caracterização precisa das lesões cancerígenas ou pré-cancerígenas. Este tipo de cancro é classificado em cinco estágios (0 a IV), com base na profundidade de invasão tumoral e na presença de metástases. Tumores nos estágios iniciais (0 e I) são frequentemente tratados apenas com cirurgia, enquanto tumores nos estágios II e III requerem tratamento adicional, como quimioterapia ou radioterapia. No estágio IV, o tratamento é mais individualizado e especializado, uma vez que as metástases se encontram em órgãos distantes. Recentemente, o canal de cloreto e bicarbonato CFTR (cystic fibrosis transmembrane conductance regulator) foi implicado na etiologia do CRC, uma vez que uma expressão diminuída de CFTR está associada a maior agressividade e menor sobrevivência no CRC esporádico. Mutações no gene CFTR estão também associadas à doença autossómica recessiva fibrose quística (CF), uma vez que uma deficiência no canal iónico CFTR está associada à desidratação e obstrução das vias respiratórias, consequente da produção de um muco demasiado espesso que promove o desenvolvimento de infeções bacterianas recorrentes, provocando a destruição progressiva das vias aéreas. Para além da doença respiratória, a disfunção pancreática é também relevante para indivíduos que sofrem desta doença, existindo evidências de alterações na absorção intestinal de nutrientes e na composição da microbiota. Devido ao aumento da esperança média de vida para estes pacientes, o risco destes desenvolverem neoplasias aumentou também, em particular no trato gastrointestinal, sendo que se destaca o CRC. A proteína CFTR é crucial para a regulação de fluidos e secreção de muco em vários órgãos do corpo humano, como os intestinos, os pulmões e as glândulas exócrinas. É composta por cinco domínios principais, incluindo dois domínios de ligação ao nucleótido (NBD1 e NBD2), dois domínios transmembranares (MSD1 e MSD2) e um domínio regulador (R). Esta é sintetizada inicialmente no retículo endoplasmático (ER) e passa por um processo de folding complexo e glicosilação, essencial para a sua função na membrana celular. Na CF, a disfunção de CFTR provoca uma redução da secreção de fluidos e de bicarbonato no epitélio intestinal, provocando disbiose microbiana, interrupção da função intestinal normal e inflamação. Acredita-se que a disbiose disfuncional associada à CFTR e a inflamação intestinal promovem a desdiferenciação epitelial, contribuindo para o risco aumentado de desenvolvimento de CRC nestes indivíduos. É importante realçar que a expressão de CFTR também foi detetada como estando significativamente reduzida em coortes de tumores esporádicos de CRC de indivíduos não-CF, mas, em contraste com o CRC associado à CF, em CRC esporádicos a redução da expressão do canal não está associada a mutações no gene CFTR. Assim, pensa-se que outros fatores estão na base da diminuição da abundância e função de CFTR nos CRC não-CF, entre os quais o stress do ER associado ao elevado índice metabólico das células tumorais. Durante a tumorigénese, o aumento da taxa de proliferação celular sobrecarrega o ER, levando ao acúmulo de proteínas com erros de folding. Como a proteína CFTR é grande e tem uma cinética de folding lenta, esta é particularmente vulnerável ao stress do ER, sendo que o seu misfolding é rapidamente detetado pelos mecanismos de controlo de qualidade (ERQC), levando à degradação prematura de quaisquer canais acumulados no ER. Curiosamente, a mutação F508del, que está presente em cerca de 80% dos pacientes com CF, causa um defeito no folding do canal CFTR que reduz drasticamente a abundância desta proteína nas células epiteliais devido à sua retenção no ER e posterior degradação mediada pelo ERQC. Pesquisas recentes têm-se focado em resgatar a função da proteína neste tipo de mutação, usando uma nova classe de medicamentos moduladores. Esses fármacos, desenvolvidos originalmente para tratar a CF, incluem os “corretores” Tezacaftor (VX-661) e Elexacaftor (VX-445), que facilitam o folding e a estabilidade da proteína, e o “potenciador” Ivacaftor (VX-770) que prolonga o tempo de abertura do canal iónico. Existem ainda amplificadores experimentais, como o Nesolicaftor (PTI-428), que aumentam a produção de CFTR funcional. Tendo tudo isto em consideração, o atual projeto de mestrado visou determinar se estes fármacos também podem ser usados para melhorar a abundância e função de CFTR em células CRC não-CF, com expressão diminuída da proteína, e se estes poderiam ser usados para reduzir as propriedades oncogénicas das células de CRC. Para tal, quatro linhas celulares de CRC (Caco-2, DLD-1, HCT116 e HT29), com diferentes níveis de expressão de CFTR, foram cultivadas e tratadas com moduladores específicos da proteína em questão, individualmente e em combinação, administrados em diferentes concentrações para observar os seus efeitos sobre a abundância de CFTR nestas células. Os níveis do canal foram monitorizados por Western blot e os resultados obtidos foram quantificados através do software ImageJ (NIH). As condições de tratamento que aumentaram a expressão de CFTR, numa primeira fase experimental, foram posteriormente utilizadas para testar se também afetavam as propriedades oncogénicas das células CRC responsivas. Nesta primeira fase, as linhas celulares Caco-2 e DLD-1 demonstraram ambas um aumento significativo na expressão da proteína CFTR, especialmente quando tratadas com uma combinação dos corretores VX-661 e VX-445. Nas células HCT116 e HT29 nenhuma das drogas revelou impactar os níveis de CFTR de modo significativo, indicando a limitação do efeito dos moduladores a células de CRC com perfis genéticos e epigenéticos específicos. Este aspeto foi ainda explorado nas células HCT116 através do tratamento com o amplificador PTI-428, observando-se um aumento dos níveis de transcritos CFTR, mas que não conduziram a um aumento significativo de proteína, sugerindo a geração de transcritos aberrantes. Esta resposta limitada pode estar associada à hipermetilação do promotor do gene CFTR e a mutações silenciosas que afetam o splicing. De seguida, realizaram-se ensaios de viabilidade celular (MTT), onde é medida a atividade metabólica das células, nas linhas DLD-1 e Caco-2, que mostraram que os tratamentos com os corretores VX-661 e VX-445 não causaram uma mudança significativa na viabilidade das células quando expostas durante 48 horas e 72 horas, indicando que as combinações não são citotóxicas em condições in vitro. Por último,fizeram-se ensaios de migração celular com filtros PET, utilizando também o potenciador VX-770, onde o tratamento com a combinação dos dois corretores reduziu significativamente a migração das células das linhas Caco-2 e DLD-1, sendo que a adição do potenciador intensificou ainda mais o efeito. No entanto, nas células HT29, que já possuem uma expressão elevada de CFTR, o tratamento com o VX-770 não teve qualquer impacto significativo. Embora estas células já possuam um baixo potencial migratório, estes resultados reforçam as nossas observações anteriores que a resposta funcional da CFTR aos fármacos moduladores depende do contexto celular e da localização subcelular da proteína. Assim, é possível concluir que, em determinados contextos de CRC, o canal CFTR desempenha um papel crítico na modulação das propriedades migratórias das células tumorais e que a recuperação da sua abundância e funcionalidade, através da administração de fármacos moduladores, poderá trazer benefícios terapêuticos relevantes. No futuro, são necessários mais estudos para validar o impacto destes fármacos no desenvolvimento de tumores de CRC, nomeadamente usando xenógrafos das linhas celulares responsivas em modelos de ratinhos. Também será importante explorar o uso de outros fármacos, nomeadamente de agentes desmetilantes, para aumentar a expressão da CFTR em células de CRC, como as HCT116, por exemplo, onde os fármacos moduladores não tiveram efeitos significativos. Não obstante, o facto de se poder vir a conseguir utilizar estes fármacos no tratamento de alguns subtipos de CRC esporádico seria benéfico não só para estes doentes, mas também para os indivíduos que sofrem de CF, uma vez que uma maior aplicabilidade clínica destes fármacos resultaria numa redução do custo dos mesmos. | por |
| dc.identifier.tid | 203946430 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/10400.18/10742 | |
| dc.language.iso | eng | |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Colorectal Cancer | |
| dc.subject | CFTR | |
| dc.subject | Cystic Fibrosis | |
| dc.subject | Vias de Transdução de Sinal e Patologias Associadas | |
| dc.subject | Modulator Drugs | |
| dc.subject | Cancro Colorretal | |
| dc.subject | Fibrose Quística | |
| dc.subject | Fármacos Moduladores | |
| dc.title | Repurposing of CFTR modulator drugs in the context of colorectal cancer | eng |
| dc.type | master thesis | |
| dspace.entity.type | Publication | |
| thesis.degree.name | Mestrado em Biologia Humana e Ambiente |