Investigations on the role of the IGF2 mRNA-binding protein p62 and the long non-coding RNA H19 in cell culture and in vivo models of hepatocellular carcinoma

Abstract

Hepatocellular carcinoma (HCC) is the second most common cause of cancer-related death worldwide mainly due to late diagnosis and its highly resistant nature resulting in limited therapeutic options. HCC development and progression is characterized by a dysregulation of RNA-binding proteins (RBPs) and long non-coding RNAs (lncRNAs). In a mouse model of diethylnitrosamine-induced hepatocarcinogenesis, the lncRNA H19 showed tumor-suppressive and anti-proliferative actions, which were confirmed in human hepatoma cell lines. Since HCC evolves from an inflammatory environment, the anti- inflammatory action of H19 found in our mouse model underlines its tumor-preventive action. Chemoresistance is a major problem for the efficacy of systemic HCC therapy. H19 was downregulated during chemoresistance due to altered methylation at the H19 promoter and sensitized hepatoma cells towards chemotherapeutic drugs. The expression of H19 was induced by the transgenic expression of the RBP p62, which promoted genomic instability and thereby a more aggressive phenotype of HCC through a DLK1-RAC1-ROS axis. A H19 knockout only slightly increased the tumor-promoting effect of p62. Taken together, H19 antagonized hepatocarcinogenesis by preventing three important hallmarks of cancer: proliferation, inflammation, and chemoresistance. The tumor- suppressive and chemosensitizing functions of H19 could provide new opportunities to overcome chemoresistance and improve the options of HCC therapy.

Das Hepatozelluläre Karzinom (HCC) ist aufgrund begrenzter Therapieoptionen, die hauptsächlich aus späten Diagnosen und ausgeprägter Chemoresistenz resultieren, weltweit die zweithäufigste krebsbedingte Todesursache. Eine Dysregulierung von mRNA-bindenden Proteinen (RBPs) und langen nicht-codierenden RNAs (lncRNAs) ist charakteristisch für die Entstehung und Progression des HCCs. Im Mausmodell mit Diethylnitrosamin-induzierter Hepatokarzinogenese zeigte die lncRNA H19 eine tumorunterdrückende und proliferationshemmende Wirkung, welche in humanen Hepatomzelllinien bestätigt werden konnte. Da sich HCC aus einer entzündlichen Umgebung heraus entwickelt, untermauert die entzündungshemmende Wirkung von H19 seine tumorpräventive Funktion. H19 war aufgrund veränderter Promotor-Methylierung in der Chemoresistenz - dem Hauptproblem der systemischen HCC-Therapie - herabreguliert und erhöhte die Empfindlichkeit von Hepatomzelllinien gegenüber Chemotherapeutika. Das RBP p62 induzierte die H19-Expression, förderte die genomische Instabilität über einen DLK1-RAC1-ROS-Weg und begünstigte dadurch die Entstehung eines aggressiven HCC-Phänotyps. Ein H19-Knockout erhöhte die tumorfördernde Wirkung von p62 nur gering. H19 antagonisiert die Hepatokarzinogenese durch Unterdrückung von Proliferation, Entzündung und Chemoresistenz. Die tumorpräventive und chemosensibilisierende Wirkung von H19 könnte neue Möglichkeiten zur Überwindung der Chemoresistenz und Verbesserung der HCC-Therapie eröffnen.