Identification of potential novel drivers and biomarkers of CDK4/6 inhibitor resistance in metastatic breast cancer

Abstract

Inhibitoren der Zyklin-abhängigen Kinasen 4 und 6 (CDK4/6i) sind heutzutage Teil der Standardtherapie beim metastasierten Mammakarzinom. Allerdings ist trotz eines initialen Ansprechens auf die Therapie bei ca. 90% aller Patientinnen das Entstehen einer Resistenz gegenüber diesen Therapeutika nahezu unausweichlich. Daher wird nach zuverlässigen Biomarkern gesucht, die den Erfolg der Therapie vorhersagen oder entstehende Resistenz früh genug anzeigen können, um den Wechsel zu einer wirksamen Therapie zu ermöglichen. Amplifikationen des CCND1-Gens oder der Verlust des CDK-Inhibitors p16 galten als vielversprechende Kandidaten, konnten klinisch jedoch nicht mit progressionsfreiem- oder Gesamtüberleben assoziiert werden. Lediglich der Verlust des Retinoblastomproteins (RB) oder Mutationen im RB1-Gen sind eindeutig mit primärer oder sekundärer Resistenz gegenüber einer Therapie mit CDK4/6-Inhibitoren assoziiert, wobei die Frequenz der RB1-Mutationen, insbesondere bei Patientinnen mit Hormon-Rezeptor-positiven (HR+)-/HER2-negativen Mammakarzinomen unter CDK4/6i Therapie gering ist (4.7%). Daher war es Ziel dieser Arbeit, Resistenzmechanismen aufzudecken und neue potenzielle Biomarker zu etablieren, mit deren Hilfe Patientinnen, die nicht von einer entsprechenden Therapie mit CDK4/6i profitieren, identifiziert werden können. Zusammenfassend lässt sich schlussfolgern, dass in der vorliegenden Arbeit mittels RNA-Sequenzierung von Ribociclib-resistenten Brustkrebszelllinien eine Reihe von Transkripten, Proteinen, Genmutationen und miRNAs identifiziert werden konnten, die potenziell mit der Resistenz gegen Ribociclib assoziiert sind und für weiterführende in situ- und funktionelle Analysen sowie Validierung an klinischen Flüssigbiopsie-Proben zur Verfügung stehen.

Inhibitors of cyclin dependent kinases 4 and 6 (CDK4/6i) have become part of the standard first-line therapy of patients with hormone receptor-positive (HR+) metastatic breast cancer. Despite initial response to the therapy of approximately 90% of patients, resistance is almost inevitable eventually. The search for reliable biomarkers, either predicting therapy response or facilitating response monitoring and indicating emerging resistance early enough to switch to a more effective therapy overcoming this resistance is ongoing. Amplification of the CCND1 gene or loss of the CDK inhibitor p16 were promising candidates but were not associated with progression-free or overall survival in any clinical trial. Solely loss of the retinoblastoma RB protein or RB1 mutations are associated with primary and secondary resistance, but they emerge only in a minority of patients with HR+/HER2-negative breast cancer, receiving CDK4/6i therapy (4.7%). Thus, this thesis aimed to unravel resistance mechanisms and to identify putative new biomarkers to recognize patients not beneficiating from CDK4/6i therapy. In conclusion, using RNA-sequencing of breast cancer cell line cells resistant to ribociclib, a set of candidate transcripts, proteins, gene mutations and microRNAs potentially associated with resistance to ribociclib was identified ready to use for further in situ and functional characterization as well as validation in clinical liquid biopsy samples.