LOX-Hemmung eröffnet neue Möglichkeiten, therapieresistenten Brustkrebs zu bekämpfen

Triple-negative Brustkrebs (TNBC) besitzt weder Hormonrezeptoren noch HER2-Rezeptoren, auf die zielgerichtete Medikamente angewiesen sind, und seine metabolische Flexibilität hilft ihm, einer Therapie zu entgehen. Ferroptose, eine eisenabhängige Form des Zelltods, ist eine attraktive Schwachstelle. Krebszellen wechseln jedoch schnell zwischen alternativen antioxidativen Systemen (GPX4, FSP1, DHODH), wenn eines davon blockiert wird. Diese Studie ging der Frage nach, ob eine Störung der Mitochondrien TNBC-Zellen in einen Zustand versetzen könnte, in dem diese Abwehrmechanismen versagen. Im Mittelpunkt stand die Lysyloxidase (LOX), ein Enzym, das vor allem dafür bekannt ist, Kollagen außerhalb der Zellen zu vernetzen.

Das Team integrierte zunächst LOX-korrelierte Gene in Tumoren von TNBC-Patientinnen (GSE103091) mit Genen, die durch den LOX-Inhibitor LXG6403 in MDA-MB-231-Zellen verändert wurden. Hypoxie, Zellmigration und Glukosestoffwechsel erwiesen sich als die wichtigsten Module. Die LOX-Expression war in den Subtypen Basal-like 2 und mesenchymal am höchsten. Die räumliche Profilierung von patientenabgeleiteten Xenotransplantaten zeigte, dass LOX in GLUT1-reichen Regionen höher war. In METABRIC (n = 254) hatten Tumoren mit sowohl hoher LOX-Expression als auch einer ausgeprägten Glukosestoffwechsel-Signatur die schlechteste Überlebensrate. Die LOX-Hemmung (15 μM LXG6403) oder genetische Stilllegung senkte in Zelllinien und in LOX-Knockout-Fibroblasten die Glukoseaufnahme, die Laktatsekretion, die glykolytische Kapazität und die Atmung.

Mechanistisch destabilisierte die LOX-Hemmung unter Hypoxie HIF-1α durch proteasomalen Abbau und erhöhte dessen Ubiquitinierung. Der Knockdown von PARKIN, nicht aber von VHL, verhinderte diesen Verlust. LOX band sowohl PINK1 als auch PARKIN. In zellfreien Versuchen oxidierte LOX PINK1 direkt, und durch LOX voroxidiertes PINK1 phosphorylierte PARKIN (S65) weniger effektiv. LXG6403 kehrte diesen Effekt um. Eine phosphorylierungsdefekte S65A-PARKIN-Mutante verhinderte den Verlust von HIF-1α. Die Studie ordnet die Bindung von PINK1 und PARKIN den LOX-Aminosäuren 112–168 und die Bindung von HSP90 den Resten 1–56 zu und zeigt, dass die vollständige proLOX-Form, nicht die reife LOX, diese Interaktionen vermittelt.

Die LOX-Hemmung erhöhte außerdem die PARKIN-abhängige Mitophagie (mt-Keima, MtPhagy), verringerte OPA1, erhöhte MFF und DRP1 an den Mitochondrien (Verschiebung in Richtung Teilung) und senkte ACO2, COXIV sowie das Membranpotenzial. PARKIN löste den Abbau von VDAC1 aus, wodurch die Kontakte zwischen Mitochondrien und ER zusammenbrachen. Die Wiederherstellung von VDAC1 stellte diese Kontakte wieder her und stellte das mitochondriale Kalzium, Alpha-Ketoglutarat und ATP teilweise wieder her. Davon getrennt unterstützte eine LOX-HSP90-Interaktion den IP3R-vermittelten Kalziumtransfer, und der LOX-Knockdown erhöhte das ER-Kalzium, während er das mitochondriale Kalzium senkte.

Im Hinblick auf die Ferroptose senkte die LOX-Hemmung die Proteinmengen von KEAP1, FSP1 und GPX4, ohne deren mRNA zu verändern, und störte so das Redoxgleichgewicht. Die Zellen kompensierten dies, indem sie die DHODH-Aktivität mitophagieabhängig steigerten. Laut Zusammenfassung unterdrückte die Kombination aus LOX-Hemmung und einem klinisch eingesetzten DHODH-Inhibitor das Tumorwachstum in mehreren Mausmodellen ohne Chemotherapie, und das LOX-Protein korrelierte in Tumoren von Patientinnen mit HIF-1α, GLUT1 und GPX4.

Einschränkungen: Die Arbeit ist präklinisch und stützt sich auf Zelllinien, Fibroblasten, Xenotransplantate und Mausmodelle. Ein Großteil der Zelllinien-Daten beruht eher auf technischen als auf unabhängigen biologischen Replikaten, und der vorliegende Text war vor den Abschnitten zu In-vivo-Experimenten und Patiententumoren abgeschnitten, sodass detaillierte Zahlen zu Tumorwachstum und Überleben hier nicht verfügbar sind. Sicherheit und Dosierung der Kombination beim Menschen sind weiterhin ungetestet.