Glycoproteomic characterization of advanced bladder cancer towards novel therapies

Abstract

A heterogenidade da natureza molecular dos tumores de bexiga tem dificultado o estabelecimento de abordagens no campo da medicina de precisão, revelando-se a necessidade de terapias mais eficientes e novas ferramentas de detecção não-invasivas. Contudo, têm-se denotado um desenvolvimento no estudo da carcinogénese de bexiga e na progressão do tumor, acompanhado de profundas alterações na glicosilação de proteínas que, dada a sua superfície celular e a natureza secretada, apresenta um potencial elevado na melhoria da gestão da doença. Segundo esta abordagem foi efectuado um estudo sobre tumores de bexiga de diferentes naturezas clinicopatológicas para O-glicanos de cadeia curta, regularmente encontrados na maioria dos tumores sólidos, recorrendo-se à imunohistoquímica. O estudo incluiu os antígenos Tn e T e os seus homólogos sialilados sialil-Tn (STn) e sialil-T (ST), geralmente associados com um mau prognóstico. Explorou-se ainda a sialilação da natureza dos antigénios T, especificamente as sialoformas sialil-3-T (S3T) e sialil-6-T (S6T), com base em combinações de tratamentos enzimáticos. Observou-se uma predominância de sialoglicanos, em comparação com as glicoformas neutras (antígenos Tn e T) em tumores de bexiga. Em particular, o antigénio STn foi associado ao estado avançado da doença e invasão muscular. Os antígenos S3T e S6T foram detectados pela primeira vez em tumores de bexiga, estando ausentes no urotélio normal, permitindo destacar a natureza específica em tumores. Verificou-se também a sobreexpressão dos glicanos em lesões avançadas, especialmente nos casos com invasão muscular.As análises glicoproteómicas dos tumores avançados de bexiga permitiram identificar diversas glicoproteínas-chave associadas ao cancro (MUC16, CD44, integrinas), denotando uma glicosilação alterada.As glicoformas da MUC16 STN positivas, características do cancro de ovário, encontram-se num subconjunto de tumores de bexiga em estado avançado, com um pior prognóstico. Em suma, os tumores de bexiga apresentam severas alterações no O-glicoma e no Oglicoproteoma devendo ser abordados de forma abrangente com o objectivo de desenvolver ferramentas de diagnóstico não invasivas e terapias dirigidas. As glicoformas aberrantes de MUC16 apresentam potencial como biomarcadores de mau prognóstico. Este trabalho estabeleceu um guia para a descoberta de glicobiomarcadores no cancro de bexiga, que pode ser utilizado para a estratificação dos pacientes e, por fim, levar à descoberta de novos alvos terapêuticos.

The heterogeneous molecular nature of bladder tumours has hampered the establishment of precision medicine approaches, more efficient therapeutics and novel non-invasive detection tools. Still, it has been long described that bladder carcinogenesis and tumour progression is accompanied by profound alterations in protein glycosylation which, given its cell surface and secreted nature, holds tremendous potential for disease management improvement. Therefore, we have screened series of bladder tumours of different clinicopathological natures for short-chain O-glycans, found in most solid tumours, by immunohistochemistry. These included the Tn and T antigens and their sialylated counterparts sialyl-Tn (STn) and sialyl-T(ST), generally associated with poor prognosis. We have also explored the nature of T antigens sialylation, namely the sialyl-3-T(S3T) and sialyl-6-T(S6T) sialoforms, based on combinations of enzymatic treatments. We observed a predominance of sialoglycans over neutral glycoforms (Tn and T antigens) in bladder tumours. In particular, the STn antigen was associated with high-grade disease and muscle invasion, in accordance with our previous observations.The S3T and S6T antigens were detected for the first time in bladder tumours, but not in healthy urothelia, highlighting their cancer-specific nature. These glycans were also overexpressed in advanced lesions, especially in cases showing muscle invasion. Glycoproteomic analyses of advanced bladder tumours identified several key cancer-associated glycoproteins (MUC16, CD44, integrins) carrying altered glycosylation. Particular interest was devoted to MUC16 STn+-glycoforms, characteristic of ovarian cancers, which were found in a subset of advanced stage bladder tumours facing worst prognosis. In summary, bladder tumours present severe O-glycome and O-glycoproteome alterations that should be comprehensively addressed envisaging novel non-invasive diagnostic tools and targeted therapeutics. Furthermore, abnormal MUC16 glycoforms holds potential as surrogate biomarkers of poor prognosis. Finally, this work established a roadmap for glycobiomarker discovery in bladder cancer, which may be used for patient stratification and ultimately lead to novel therapeutic targets.