Tigecycline inhibits the viability of hepatocellular carcinoma cells via Rac1

Liu, Yunfei (2024): Tigecycline inhibits the viability of hepatocellular carcinoma cells via Rac1. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Hintergrund: Das hepatozelluläre Karzinom (HCC) stellt nach wie vor eine bedeutende Herausforderung im Bereich der Onkologie dar und erfordert immer ausgefeiltere therapeutische Ansätze. In diesem Kontext kommt der Erforschung potenzieller pharmakologischer Wirkstoffe eine herausragende Bedeutung zu, um die Prognose der betroffenen Patienten zu verbessern. Tigecyclin, ein Mitglied der Glycocyclin-Klasse von Antibiotika, hat sich als vielversprechender Kandidat erwiesen. Obwohl einige Untersuchungen die hemmende Wirkung von Tigecyclin gegen HCC in vitro gezeigt wurden, bleibt der komplexe Mechanismus dahinter rätselhaft. Das Hauptziel dieser Arbeit ist es, eine mögliche therapeutische Rolle von Tigecyclin für das HCC aufzudecken. Methoden: RAC1 wurde durch eine präzise Zielanalysen unter Verwendung der Pharmmaper- und CTD-Datenbanken als potenzielles Tigecyclin-Ziel identifiziert. Eine umfassende Untersuchung der mRNA- und Proteinexpression von RAC1 im HCC wurde durchgeführt, indem Daten aus den TCGA-, GTEx- und CPTAC-Datensätzen genutzt wurden. Der komplexe Methylierungsstatus des RAC1-Promotors wurde sorgfältig analysiert, wobei die Feinheiten der UALCAN-Datenbank akribisch berücksichtigt wurden. Das nuancierte Zusammenspiel zwischen RAC1 und zugehörigen Biomarkern sowie Immun-Checkpoint-Inhibitoren wurde unter Verwendung der GEPIA-Plattform einer genauen Untersuchung unterzogen. Darüber hinaus führten wir strenge Genkorrelations- und Anreicherungsanalysen durch, um die komplexen funktionellen Zusammenhänge von RAC1 aufzudecken. Zusätzlich führten wir eine Korrelationsanalyse zwischen der RAC1-Expression und der Infiltration von Immunzellen durch. Anschließend bestätigten wir die Expressionsmuster von RAC1 in HCC-Geweben mithilfe von IHC-Techniken. Um Veränderungen in der RAC1-Expression in HCC-Zellen nach der Tigecyclin-Behandlung zu bestätigen, wurden RT-PCR- und Western-Blot-Tests durchgeführt. Darüber hinaus hemmten wir die Expression von RAC1 effektiv mithilfe der SiRNA-Technologie und führten umfassende In-vitro-Studien zu deren Auswirkungen auf HCC durch. Ergebnisse: Unsere bioinformatische Analyse ergab eine signifikante Hochregulation der RAC1-Expression sowohl auf mRNA- als auch auf Proteinebene in HCC im Vergleich zu normalen Geweben, begleitet von einer verringerten Methylierung des Promotors. Im HCC zeigte RAC1 positive Korrelationen mit MKI67, PCNA, CTLA4, HAVCR2 und PDCD1, was auf seine potenzielle Rolle in der zellulären Proliferationskaskade hinweist. Darüber hinaus zeigte unsere Analyse der Immunzellinfiltration, dass eine hohe RAC1-Expression mit Veränderungen in der Immunzellinfiltration in HCC korrelierte. Darüber hinaus erwies sich RAC1 als ein unabhängiger prognostischer Faktor für das Gesamtüberleben (OS) und zeigte Korrelationen mit relevanten klinischen Indikatoren bei HCC-Patienten. Die nachfolgende experimentelle Validierung bestätigte erhöhte Proteinspiegel von RAC1 in HCC-Geweben im Vergleich zu normalen Geweben. HCC-Zelllinien zeigten eine Zunahme der RAC1-Genexpression nach der Behandlung mit Tigecyclin, wie durch RT-PCR und Western-Blot-Analyse validiert. Die siRNA-vermittelte Unterdrückung der Expression von RAC1 in HCC-Zelllinien war effektiv und führte zu einer verminderten Zellproliferation, beeinträchtigter Wundheilung, verminderte zellulärer Migration und Invasivität. Schlüßfolgerung: Unsere Studie hat eine deutliche Überexpression des RAC1-Gens in HCC-Geweben aufgedeckt, die mit signifikanten Assoziationen zu prognostischen Ergebnissen bei Patienten einhergeht. Die Tigecyclin-Behandlung von HCC-Zelllinien führte zu einer Erhöhung der Expression des RAC1-Gens. Wichtig dabei ist, dass die Herabregulierung der Expression des RAC1-Gens die Sensitivität von HCC gegenüber der Tigecyclin-Behandlung erhöhte und zu einer deutlichen Verringerung der Zellproliferationskapazität führte. Diese Erkenntnisse eröffnen neue Möglichkeiten für die potenzielle klinische Anwendung von Tigecyclin bei der Behandlung von HCC.

Abstract

Background: Hepatocellular carcinoma (HCC) continues to pose a formidable challenge within the domain of oncology, necessitating more refined therapeutic activities. Therefore, the exploration of potential pharmacological agents assumes paramount importance for enhancing the prognosis of afflicted patients. Tigecycline, a member of the glycylglycline class of antibiotics, has emerged as a compelling candidate. While preliminary investigations have demonstrated tigecycline's inhibitory prowess against HCC in vitro, the intricate mechanism underpinning this effect remains enigmatic. The core objective of our study is to unravel the latent role of tigecycline within the realm of tumor therapy. Methods: RAC1 was discerned as a putative tigecycline target through precision targeting analysis utilizing the Pharmmaper and CTD databases. Comprehensive scrutiny of RAC1's mRNA and protein expression within the realm of HCC was conducted by harnessing data from the TCGA, GTEx, and CPTAC datasets. The intricate methylation status of the RAC1 promoter was diligently evaluated, meticulously navigating the intricacies of the UALCAN database. The nuanced interplay between RAC1 and associated biomarkers as well as immune checkpoints was subjected to meticulous scrutiny utilizing the GEPIA platform. Furthermore, we executed stringent gene correlation and enrichment analyses to unveil the intricate functional associations inherent to RAC1.Additionally, we conducted correlation analysis between RAC1 expression and immune cell infiltration due to our interest in this relationship. Subsequently, the employment of IHC techniques validated the expression patterns of RAC1 in HCC tissues. To affirm the alterations in RAC1 expression in HCC cells following tigecycline treatment, qRT-PCR and Western blot assays were meticulously executed. Furthermore, we effectively inhibited the expression of RAC1 using siRNA technology and conducted a comprehensive in vitro study of its effects on HCC. Results: Bioinformatics analysis revealed a significant upregulation of RAC1 expression at both mRNA and protein levels in HCC compared to normal tissues, concomitant with a decreased promoter methylation status. In the context of HCC, RAC1 exhibited positive correlations with MKI67, PCNA, CTLA4, HAVCR2, and PDCD1, suggesting its potential role in the cellular proliferation cascade. Furthermore, our analysis of immune cell infiltration demonstrated that high RAC1 expression correlated with alterations in immune cell infiltration in HCC. Additionally, RAC1 emerged as an independent prognostic factor for overall survival (OS) and exhibited correlations with relevant clinical indicators in HCC patients. Subsequent experimental validation confirmed elevated protein levels of RAC1 in HCC tissues compared to normal tissues. HCC cells showed an increase in RAC1 gene expression following tigecycline treatment, as validated by qRT-PCR and Western blot analysis. siRNA-mediated suppression of RAC1 in HCC cell lines was effective, resulting in reduced cell proliferation, impaired wound healing and Transwell, decreased cellular migration and invasiveness. Conclusion：Our study has uncovered a marked overexpression of the RAC1 gene within human HCC tissues, concomitant with a significant association with patient prognostic outcomes. Tigecycline intervention in HCC cell lines induced an elevation in the expression levels of the RAC1 gene. Importantly, attenuation of RAC1 gene expression heightened HCC's responsiveness to tigecycline treatment, resulting in a notable decrement in cell proliferative capacity. Our findings introduce new avenues for the potential clinical utilization of tigecycline in the management of HCC.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Hepatocellular carcinoma, HCC, Tigecycline, RAC1
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 31. Juli 2024
• 1. Bericht­erstatter:in: Bazhin, Alexandr