OCT4 sopprime l'instabilità genomica mediata dagli R-loop nel carcinoma ovarico

Epithelial ovarian cancer (EOC) is a highly lethal gynecological malignancy characterized by sustained genomic instability and a tumor promoting microenvironment. Currently, no single therapy is universally effective for EOC patients. Identifying targetable pathways that drive cancer aggressiveness therefore hold significant clinical importance. R-loops are three-stranded nucleic acid structures that provoke replication–transcription conflicts that culminate in DNA damage and genome instability, and different oncogenes and tumor suppressors control R- loop metabolism. In EOC, the self-renewal transcription factor OCT4 has been linked to cancer aggressiveness and poor outcome. Here, using OVCAR-3 and OVCAR-4 HGSOC models, we demonstrate that the self-renewal transcriptional factor OCT4, which has been previously linked to cancer aggressiveness and poor outcome, preserves genome stability by preventing R-loop mediated replication stress. OCT4 knockdown using specific siRNA, boost R-loops (S9.6 IF/DRIP), triggers replication stress and DNA damage (pATR/pRPA/H2AX), and promotes micronuclei and cytosolic DNA maturation. This culminate in activation of the cGAS/STING pathway and downstream interferon programs. Ectopic expression of RNaseH1 reduces the effects of OCT4 knockdown, thereby establishing a dependency between upregulated R-loop metabolism and the transcription factor OCT4. Transcriptomic and functional analysis indicate that OCT4 control BRCA/FA repair circuits. Loss of OCT4 cause a BRCAness like phenotype with defective homologous recombination, thereby enhancing susceptibility to compound inducing DNA damage such us ATR, PARP and topoisomerase-II inhibitors. At the clinical level, analyses of cohorts of patients with HGSOC (including TCGA) dataset and primary biopsies stratified for OCT4 expression confirm reduced expression of BRCA genes and an increase in pro-inflammatory markers in patients with reduced OCT4 expression. Overall, our work identifies OCT4 as a gatekeeper of R-loop homeostasis that links genome stability to the activation of tumor innate immunity in EOC. Suppression of R-loop metabolism mediated by OCT4 depletion causes activation of the inflammatory response via the cGAS/STING pathway. This pathway can be seen as a promising strategy to disrupt the immunosuppressive tumor microenvironment and improve therapeutic efficacy.

Il carcinoma ovarico epiteliale (COE) è una neoplasia ginecologica altamente letale caratterizzata da instabilità genomica prolungata e da un microambiente che favorisce lo sviluppo del tumore. Attualmente non esiste una terapia universalmente efficace per le pazienti affette da COE. Identificare i percorsi bersaglio che determinano l'aggressività del cancro riveste quindi una notevole importanza clinica. Gli R-loop sono strutture di acido nucleico a tre filamenti che provocano conflitti di replicazione-trascrizione che culminano in danni al DNA e instabilità genomica, e diversi oncogeni e soppressori tumorali controllano il metabolismo degli R-loop. Nel COE, il fattore di trascrizione di auto-rinnovamento OCT4 è stato collegato all'aggressività del cancro e ad esiti negativi. Qui, utilizzando i modelli di linee cellulari OVCAR-3 e OVCAR-4, dimostriamo che il fattore di trascrizione di auto-rinnovamento OCT4, che è stato precedentemente collegato all'aggressività del cancro e ad esiti negativi, preserva la stabilità del genoma prevenendo lo stress di replicazione mediato dagli R-loop. La perdita di OCT4 utilizzando siRNA specifico, aumenta gli R-loop (S9.6 IF/DRIP), innesca lo stress replicativo e il danno al DNA (pATR/pRPA/H2AX) e promuove la maturazione dei micronuclei e del DNA citosolico. Ciò culmina nell'attivazione della via cGAS/STING e dei programmi interferonici a valle. L'espressione ectopica di RNaseH1 riduce gli effetti della deplezione di OCT4, stabilendo così una dipendenza tra il metabolismo degli R-loop sovraregolato e il fattore di trascrizione OCT4. L'analisi trascrittomica e funzionale indica che OCT4 controlla i circuiti di riparazione BRCA/FA. La perdita di OCT4 causa un fenotipo simile al BRCAness con ricombinazione omologa difettosa, aumentando così la suscettibilità a composti che inducono danni al DNA come gli inibitori ATR, PARP e topoisomerasi-II. A livello clinico, le analisi di coorti di pazienti con carcinoma ovarico sieroso di alto grado (incluso TCGA) e biopsie primarie stratificate per l'espressione di OCT4 confermano una ridotta espressione dei geni BRCA e un aumento dei marcatori pro-infiammatori nei pazienti con ridotta espressione di OCT4. Nel complesso, il nostro lavoro identifica OCT4 come un controllore dell'omeostasi degli R-loop che collega la stabilità del genoma all'attivazione dell'immunità innata del tumore nel COE. La soppressione del metabolismo degli R-loop mediata dalla deplezione di OCT4 provoca l'attivazione della risposta infiammatoria attraverso la via cGAS/STING. Questa via può essere vista come una strategia promettente per interrompere il microambiente immunosoppressivo del tumore e migliorare l'efficacia terapeutica.