Genetic determinants of lung cancer and their application toward therapeutics. The role of ZFP148 transcription factor and anaplastic lymphoma kinase (ALK) fusion proteins in non-small cell lung cancer

Abstract: Lung cancer causes severe morbidity and mortality in millions of patients globally each year. Anaplastic lymphoma kinase (ALK) mutations facilitate neoplastic growth of lung cancer in adults and neuroblastoma in pediatric patients. However, the ways in which ALK interacts with genetic factors to trigger a variety of signaling pathways remain poorly understood. We investigated the transcription factor Zfp148, which represses activation of tumor suppressor p53, and downstream signaling targets of ALK fusion proteins in patient-derived non-small-cell-lung-cancer (NSCLC) cell lines. In addition, we investigated the efficacy of the United States Food and Drug Administration (FDA)-approved ALK inhibitors brigatinib, alectinib, lorlatinib, crizotinib, and ceritinib as modes of therapy in patients with lung cancer. The cumulative data reported in this thesis shed light on the interplay between ALK mutations and the signaling pathways triggered by ALK in the process of cancer development. Our goal is to understand underlying molecular mechanisms in patient-derived cell lines and to identify drug combinations to treat ALK-driven NSCLC. To increase our understanding of differences between two clinical variants of ALK fusion proteins (EML4-ALK variant 1 and variant 3) in NSCLC, we investigated how these variants influence the activity of downstream signaling. We showed that triapine inhibitors of the RRM2 gene have synergistic effects preventing DNA repair, cell cycle regulation, and ALK activation when given in combination with ALK inhibitors in patients with NSCLC expressing EML4-ALK fusion proteins. SAMMANFATTNING PÅ SVENSKA: Lungcancer orsakar varje år morbiditet och mortalitet hos miljontals människor värden över. Mutationer i Anaplastic lymphoma kinase (ALK) bidrar bland annat till utveckling av lungcancer hos vuxna och barn. Hur ALK samspelar med andra genetiska faktorer för att stimulera en bred repertoar av signaleringsvägar är fortfarande oklart. Vi undersökte transkriptionsfaktorn Zfp148, som inhiberar aktivering av tumörsuppressorn p53, och signaleringsvägar som aktiveras nedströms om ALK-fusionsproteiner i cellinjer som etablerats från patienter med icke-småcellig lungcancer. Vi testade hur effektiva de av amerikanska läkemedelsverket (United States Food and Drug Administration, FDA) godkända ALK-inhibitorerna brigatiniv, alectiniv, lorlatinin, crizotinib och ceritinib är mot icke-småcellig lungcancer. Sammantaget belyser de data som presenteras i avhandlingen samspelet mellan ALK-mutationer och de signaleringsvägar som aktiveras av ALK vid cancerutveckling. Målet är att förstå underliggande molekylära mekanismer i patient-deriverade cellinjer och att identifiera drogkombinationer för behandling av ALK-driven lungcancer. För att bättre förstå skillnaden mellan två kliniska varianter av ALK-fusionsproteiner (EML4-ALK variant 1 och variant 3) undersökte vi hur varianterna påverkar signaleringsvägar nedströms om mutationen. Vi visade att RRM2-hämmaren triapine blockerar DNA reparation, cell cykel–reglering, och ALK-aktivering på ett synergistiskt sätt när den kombineras med ALK-inhibitorer, hos patienter med ickle-småcellig lungcancer som utrycker EML4-ALK fusionsproteiner.