Testing the combinatory use of PARP1 and RPA inhibitors in breast cancer cell lines

Abstract

Loss of tumor suppressor BRCA2 is strongly associated to breast cancer. BRCA2 is essential to homologous recombination (HR), which is a DNA repair pathway crucial to genomic stability. When cells become mutant for BRCA2, they cannot repair DNA damage through homologous recombination, which is an accurate repair pathway, and instead, rely on alternative error-prone pathways for DNA repair. Tumor cells mutant for BRCA2 become therefore dependent on these alternative repair pathways for survival. The most recent generation of targeted therapies for breast cancer is PARP1 inhibitors. PARP1 is a protein essential to the initiation of several DNA repair pathways, including those alternative repair pathways, like the non-homologous end joining (NHEJ). The use of these inhibitors compromises the alternative pathways leading to tumor cell death. Though tumor cells mutant for BRCA2 are particularly sensitive to PARP1 inhibitors, the onset of tumor resistance has been frequently observed after long-term treatments. This motivated us to find alternative proteins whose inhibition specifically impaired, similar to PARP1, tumor cells viability and/or growth. It was recently reported that BRCA2 regulates RNA polymerase II transcription and prevents the formation of R-loops, which are 3-strand nucleic acid structures composed of DNA:RNA hybrids. Accumulation of these R-loops is implicated in the process of carcinogenesis due to the accumulation of single-stranded DNA (ssDNA) and increased genomic instability. RPA is a ssDNA-binding protein whose function is crucial to protect ssDNA and avoid forming secondary structures, being crucial to DNA replication and DNA repair. Our objective is to identify novel druggable targets whose inhibition can be used in combination or as an alternative to PARP1 inhibitors, minimizing tumor resistance risk. Our working hypothesis is that combinatory inhibition of PARP1 and RPA will specifically increase the loss of breast cancer cells viability.

A perda do supressor tumoral BRCA2 está fortemente associada ao cancro da mama. O BRCA2 é essencial para a recombinação homóloga, que é uma via de reparação de ADN crucial para a estabilidade genómica. Quando as células sofrem mutações neste gene, elas não conseguem reparar os danos no ADN através da recombinação homóloga, que é uma via de reparação precisa, e em vez disso, tornam-se dependentes de vias alternativas, propensas a erros, para reparação de ADN. Deste modo, as células tumorais mutantes para BRCA2 tornam-se dependentes destas vias alternativas para sobreviverem. A geração mais recente de terapias direcionadas são os inibidores da PARP1. A PARP1 é uma proteína essencial para a iniciação de várias vias de reparação de ADN, incluindo as tais vias de reparação alternativas, como a non-homologous end joining (NHEJ). A utilização destes inibidores compromete as vias alternativas levando à morte das células tumorais. Embora as células tumorais mutantes para BRCA2 sejam particularmente sensíveis aos inibidores da PARP1, o aparecimento da resistência tumoral tem sido observado frequentemente após tratamentos de longo-prazo. Este problema motivou-nos a procurar proteínas alternativas cuja inibição prejudicasse especificamente, à semelhança da PARP1, a viabilidade e/ou crescimento das células tumorais. Foi recentemente reportado que o BRCA2 regula a transcrição da ARN polimerase II e previne a formação de R-loops, que são estruturas de ácidos nucleicos de 3 cadeias compostas por híbridos de ADN:ARN. A acumulação destes R-loops está implicada no processo de carcinogénese devido à acumulação de ADN de cadeia simples (do inglês ssDNA) e ao aumento de instabilidade genómica. O RPA é uma proteína que se liga ao ssDNA e evita que se formem estruturas secundárias, sendo crucial para a replicação e reparação de ADN. O nosso objetivo é identificar novos alvos terapêuticos cuja inibição possa ser usada em combinação ou como alternativa aos inibidores da PARP1, minimizando o risco de resistência tumoral. A nossa hipótese de trabalho é que a inibição combinatória de PARP1 e RPA aumentará especificamente a perda de viabilidade das células de cancro da mama.