Polo-like kinase 1 inhibition as a therapeutic approach to selectively target BRCA1-deficient cancer cells by synthetic lethality induction
- Autores
- Carbajosa González, Sofía; Pansa, Maria Florencia; Paviolo, Natalia Soledad; Castellaro, Andrés Marcos; Andino, Diego Leonardo; Nigra, Ayelén Denise; García, Iris Alejandra; Racca, Ana Cristina; Rodriguez, María Celeste; Angiolini, Virginia Andrea; Guantay, Maria Laura; Villafañez, Florencia; Federico, Maria Belén; Rodríguez, Lucía; Caputto, Beatriz Leonor; Drewes, Gerard; Madauss, Kevin P.; Gloger, Israel; Fernandez, Elmer Andres; Gil, German Alejandro; Bocco, Jose Luis; Gottifredi, Vanesa; Soria, Ramiro Gaston
- Año de publicación
- 2019
- Idioma
- inglés
- Tipo de recurso
- artículo
- Estado
- versión publicada
- Descripción
- Purpose: BRCA1 and BRCA2 deficiencies are widespread drivers of human cancers that await the development of targeted therapies. We aimed to identify novel synthetic lethal relationships with therapeutic potential using BRCA-deficient isogenic backgrounds. Experimental Design: We developed a phenotypic screening technology to simultaneously search for synthetic lethal (SL) interactions in BRCA1- and BRCA2-deficient contexts. For validation, we developed chimeric spheroids and a dualtumor xenograft model that allowed the confirmation of SL induction with the concomitant evaluation of undesired cytotoxicity on BRCA-proficient cells. To extend our results using clinical data, we performed retrospective analysis on The Cancer Genome Atlas (TCGA) breast cancer database. Results: The screening of a kinase inhibitors library revealed that Polo-like kinase 1 (PLK1) inhibition triggers strong SL induction in BRCA1-deficient cells. Mechanistically, we found no connection between the SL induced by PLK1 inhibition and PARP inhibitors. Instead, we uncovered that BRCA1 downregulation and PLK1 inhibition lead to aberrant mitotic phenotypes with altered centrosomal duplication and cytokinesis, which severely reduced the clonogenic potential of these cells. The penetrance of PLK1/BRCA1 SL interaction was validated using several isogenic and nonisogenic cellular models, chimeric spheroids, and mice xenografts. Moreover, bioinformatic analysis revealed high-PLK1 expression in BRCA1-deficient tumors, a phenotype that was consistently recapitulated by inducing BRCA1 deficiency in multiple cell lines as well as in BRCA1-mutant cells. Conclusions: We uncovered an unforeseen addiction of BRCA1-deficient cancer cells to PLK1 expression, which provides a new means to exploit the therapeutic potential of PLK1 inhibitors in clinical trials, by generating stratification schemes that consider this molecular trait in patient cohorts.
Fil: Carbajosa González, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Pansa, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Paviolo, Natalia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina
Fil: Castellaro, Andrés Marcos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Andino, Diego Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas. Universidad Católica de Córdoba. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas; Argentina
Fil: Nigra, Ayelén Denise. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: García, Iris Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Racca, Ana Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Rodriguez, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Angiolini, Virginia Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Guantay, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Villafañez, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Federico, Maria Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Rodríguez, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Caputto, Beatriz Leonor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Drewes, Gerard. Cellzome AG; Alemania
Fil: Madauss, Kevin P.. Global Observatory on Health Research and Development; Estados Unidos
Fil: Gloger, Israel. Global Observatory on Health Research and Development; Estados Unidos
Fil: Fernandez, Elmer Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas. Universidad Católica de Córdoba. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas; Argentina
Fil: Gil, German Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina
Fil: Bocco, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina
Fil: Gottifredi, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina
Fil: Soria, Ramiro Gaston. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina - Materia
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- acceso abierto
- Condiciones de uso
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- Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas
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Experimental Design: We developed a phenotypic screening technology to simultaneously search for synthetic lethal (SL) interactions in BRCA1- and BRCA2-deficient contexts. For validation, we developed chimeric spheroids and a dualtumor xenograft model that allowed the confirmation of SL induction with the concomitant evaluation of undesired cytotoxicity on BRCA-proficient cells. To extend our results using clinical data, we performed retrospective analysis on The Cancer Genome Atlas (TCGA) breast cancer database. Results: The screening of a kinase inhibitors library revealed that Polo-like kinase 1 (PLK1) inhibition triggers strong SL induction in BRCA1-deficient cells. Mechanistically, we found no connection between the SL induced by PLK1 inhibition and PARP inhibitors. Instead, we uncovered that BRCA1 downregulation and PLK1 inhibition lead to aberrant mitotic phenotypes with altered centrosomal duplication and cytokinesis, which severely reduced the clonogenic potential of these cells. The penetrance of PLK1/BRCA1 SL interaction was validated using several isogenic and nonisogenic cellular models, chimeric spheroids, and mice xenografts. Moreover, bioinformatic analysis revealed high-PLK1 expression in BRCA1-deficient tumors, a phenotype that was consistently recapitulated by inducing BRCA1 deficiency in multiple cell lines as well as in BRCA1-mutant cells. Conclusions: We uncovered an unforeseen addiction of BRCA1-deficient cancer cells to PLK1 expression, which provides a new means to exploit the therapeutic potential of PLK1 inhibitors in clinical trials, by generating stratification schemes that consider this molecular trait in patient cohorts.Fil: Carbajosa González, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Pansa, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaFil: Paviolo, Natalia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; ArgentinaFil: Castellaro, Andrés Marcos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. 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Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; ArgentinaAmerican Association for Cancer Research2019-03info:eu-repo/semantics/articleinfo:eu-repo/semantics/publishedVersionhttp://purl.org/coar/resource_type/c_6501info:ar-repo/semantics/articuloapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/11336/130078Carbajosa González, Sofía; Pansa, Maria Florencia; Paviolo, Natalia Soledad; Castellaro, Andrés Marcos; Andino, Diego Leonardo; et al.; Polo-like kinase 1 inhibition as a therapeutic approach to selectively target BRCA1-deficient cancer cells by synthetic lethality induction; American Association for Cancer Research; Clinical Cancer Research; 25; 13; 3-2019; 4049-40621078-0432CONICET DigitalCONICETenginfo:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://clincancerres.aacrjournals.org/content/25/13/4049info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/10.1158/1078-0432.CCR-18-3516info:eu-repo/semantics/openAccesshttps://creativecommons.org/licenses/by-nc-sa/2.5/ar/reponame:CONICET Digital (CONICET)instname:Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas2025-09-29T10:07:37Zoai:ri.conicet.gov.ar:11336/130078instacron:CONICETInstitucionalhttp://ri.conicet.gov.ar/Organismo científico-tecnológicoNo correspondehttp://ri.conicet.gov.ar/oai/requestdasensio@conicet.gov.ar; lcarlino@conicet.gov.arArgentinaNo correspondeNo correspondeNo correspondeopendoar:34982025-09-29 10:07:38.077CONICET Digital (CONICET) - Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicasfalse |
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Mechanistically, we found no connection between the SL induced by PLK1 inhibition and PARP inhibitors. Instead, we uncovered that BRCA1 downregulation and PLK1 inhibition lead to aberrant mitotic phenotypes with altered centrosomal duplication and cytokinesis, which severely reduced the clonogenic potential of these cells. The penetrance of PLK1/BRCA1 SL interaction was validated using several isogenic and nonisogenic cellular models, chimeric spheroids, and mice xenografts. Moreover, bioinformatic analysis revealed high-PLK1 expression in BRCA1-deficient tumors, a phenotype that was consistently recapitulated by inducing BRCA1 deficiency in multiple cell lines as well as in BRCA1-mutant cells. Conclusions: We uncovered an unforeseen addiction of BRCA1-deficient cancer cells to PLK1 expression, which provides a new means to exploit the therapeutic potential of PLK1 inhibitors in clinical trials, by generating stratification schemes that consider this molecular trait in patient cohorts. Fil: Carbajosa González, Sofía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Pansa, Maria Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Paviolo, Natalia Soledad. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina. Fundación Instituto Leloir; Argentina Fil: Castellaro, Andrés Marcos. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Andino, Diego Leonardo. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas. Universidad Católica de Córdoba. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas; Argentina Fil: Nigra, Ayelén Denise. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: García, Iris Alejandra. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Racca, Ana Cristina. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Rodriguez, María Celeste. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Angiolini, Virginia Andrea. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Guantay, Maria Laura. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Villafañez, Florencia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Federico, Maria Belén. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Rodríguez, Lucía. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Caputto, Beatriz Leonor. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Drewes, Gerard. Cellzome AG; Alemania Fil: Madauss, Kevin P.. Global Observatory on Health Research and Development; Estados Unidos Fil: Gloger, Israel. Global Observatory on Health Research and Development; Estados Unidos Fil: Fernandez, Elmer Andres. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas. Universidad Católica de Córdoba. Centro de Investigación y Desarrollo en Inmunología y Enfermedades Infecciosas; Argentina Fil: Gil, German Alejandro. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Centro de Investigaciones en Química Biológica de Córdoba; Argentina Fil: Bocco, Jose Luis. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Córdoba. Centro de Investigaciones en Bioquímica Clínica e Inmunología; Argentina Fil: Gottifredi, Vanesa. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Parque Centenario. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires. Fundación Instituto Leloir. Instituto de Investigaciones Bioquímicas de Buenos Aires; Argentina Fil: Soria, Ramiro Gaston. 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