Disclosing KRAS and Galectin-3 interaction in colorectal cancer cells and its impact on the tumor microenvironment

Abstract

Colorectal cancer (CRC) is one of the most diagnosed and deadliest cancers worldwide. Oncogenic KRAS mutations are present in 30%-50% of the CRC cases, contributing to cancer cells self-sufficiency in proliferation, autophagy, and apoptosis evasion. KRAS mutations are crucial predictors of anti-epidermal growth factor receptor (EGFR) therapies resistance and despite the recent discovery of KRAS mutations inhibitors, there are still limited therapeutic options for CRC with KRAS mutations. Increased circulating Galectin-3 (Gal-3) levels in patients with CRC are commonly observed and correlated with cancer cell survival, invasion, metastasis, and angiogenesis. In lung and pancreatic cancer cells, intracellular Gal-3 was identified as a scaffold protein of KRAS that stabilizes and increases KRAS-GTP nanoclustering, promoting its activity and downstream signaling. Although there is evidences that KRAS/Gal-3 may interact, the presence of this molecular axis and its role in CRC was, to the best of our knowledge, never explored. Importantly, KRAS mutations and Gal-3, independently, contribute to tumor immune escape by driving macrophage polarization towards an anti-inflammatory state and by stimulating T cells to a highly suppressive state. Therefore, this work aimed at discovering the interplay between KRAS and Gal-3 in CRC and at exploring its impact on the modulation of the tumor microenvironment, in particular, of macrophages and of T cells. For the first time, we demonstrated that KRAS and Gal 3 interact and clarified their impact on colon cancer cell regulation. We also found that KRAS/Gal 3 silencing significantly decreases cancer cell migration and invasion. Further, we demonstrated that T cell activation markers, macrophages inflammatory profile and CRC cells immunophenotype are modulated by KRAS and Gal-3. In summary, our findings support a potential KRAS/Gal-3 interaction newly identified in colon cancer cells with a relevant impact on cancer cell migration, invasion, and immune regulation. We expect that the data gathered on how KRAS/Gal-3 interact and regulate cancer progression and immune escape might bring new therapeutic opportunities to target CRC harboring KRAS mutations.

O cancro colorretal (CCR) é, a nível mundial, um dos cancros mais frequentes e associados a maior mortalidade. As mutações do oncogene KRAS, presentes em 30-50% dos casos, contribuem para a autossuficiência das células tumorais em sinais de proliferação, autofagia e evasão à apoptose. As mutações KRAS (KRASmut) são ainda preditivas de resistência a terapias dirigidas ao recetor do fator de crescimento epidérmico (EGFR) e apesar da descoberta recente de inibidores das KRASmut, as opções terapêuticas para o CCR com KRASmut ainda são limitadas. O aumento dos níveis circulantes de Galectina-3 (Gal-3), em pacientes com CCR, são frequentemente observados e associados à indução de angiogénese, à sobrevida, invasão, e metástase das células tumorais. Em células de cancro de pulmão e pâncreas, a Gal-3 intracelular foi identificada como uma proteína “scaffold” do KRAS, que estabiliza a sua forma ativa (KRAS-GTP), e promove a ativação da sua via de sinalização. Apesar de várias evidências demonstrarem que o KRAS e a Gal-3 interagem, a presença e o papel desta interação nunca foram explorados em CCR. As KRASmut e a Gal-3 contribuem, independentemente, para o escape das células tumorais ao sistema imune, quer promovendo a polarização de macrófagos para um perfil anti-inflamatório, quer estimulando as células T para um perfil altamente supressivo. Por estes motivos, este trabalho tem como objetivo perceber a interação do KRAS e da Gal-3 em CCR e explorar o seu papel no microambiente tumoral, em particular, em macrófagos e células T. Com este trabalho, demonstrámos, pela primeira vez, a interação e a regulação do eixo KRAS/Gal-3 em células de CCR. Adicionalmente, verificámos que o silenciamento do KRAS e da Gal-3 diminuem significativamente a migração e a invasão das células tumorais. Demonstrámos também que o KRAS e a Gal-3, presentes nas células de CCR, são capazes de regular os marcadores de ativação das células T, o perfil inflamatório dos macrófagos e o perfil imunogénico das células tumorais. Em conclusão, os nossos resultados suportam o potencial da interação do KRAS/Gal-3 na migração, invasão e regulação imune em células de CCR. Esperamos que estudos adicionais sobre a interação KRAS/Gal-3 e o seu impacto nos processos de progressão tumoral e escape imune, conduzam a novas oportunidades terapêuticas para pacientes com CCR com mutações KRAS.