Introduction: Triple-negative breast cancer (TNBC) is the most aggressive subtype of breast cancer, and urgently needs new potent therapies. Bromodomain and extra-terminal proteins (BET) are primary regulators of RNA polymerase II, which also regulate gene transcription. For cancer patients, numerous BET inhibitors are now undergoing clinical trials. Unfortunately, the responses to BET inhibitors varied between preclinical and clinical investigations, necessitating more research into their functions in cancer. Materials and methods: Gene expression data were acquired from The Cancer Genome Atlas the (TCGA), Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE), and the Human Protein Atlas (HPA) to analyze the gene and protein expression of BET family members in TNBC patients and cell lines. One cell line (MDA-MB-231R) resistant to the BET inhibitor JQ1 was established from the parental cell line MDA-MB-231. The cytotoxicity of the medications following treatments was assessed using the MTT test. The cell cycle, cell apoptosis, and BH3 profiling analyses were carried out using FACS analysis. Western blotting was used to detect protein expression before and after treatments. Results: Particularly in TNBC tissues and cell lines with the low rate of mutations, BRD4 was overexpressed in breast cancer. The BET inhibitor JQ1 could induce cell cycle G1 arrest, senescence, and minor cell apoptosis in TNBC. When combined with CDK9 inhibitors, JQ1 showed a strong synergistic effect in TNBC cell lines by inducing apoptosis. It was discovered through the use of the BH3 profiling assay and the MTT assay that BCL-xL was necessary for the survival of MDA-MB-231 and MDA-MB-231R cells, whereas that of MDA-MB-436 cells was dependent on BCL-xL and MCL-1. According to Western blot analysis the combination of JQ1 and CDK9 inhibitor dramatically reduced the expression of BCL-xL and MCL-1 in TNBC cell lines. Therefore it is likely that apoptosis induced by combination of both substances is a result of reduction of BCL-xL and/or MCL-1. Summary/conclusions: Promising Targets in TNBC include BET proteins, particularly BRD4. The BET inhibitor JQ1 is a potential therapeutic agent in treatment of TNBC treatment. Moreover, the combination of BET and CDK9 inhibitors has a synergistic inhibitory effect in TNBC treatment not only in JQ1-sensitive cell but also in primary and secondary resistant cell lines by inducing cell apoptosis possibly through suppressing MCL-1 and BCL-xL.
Zusammenfassung Einleitung: Das triple-negative Mammakarzinom (triple negative breast cancer, TNBC) gilt als der aggressivste Subtyp von Mammakarzinomen und es werden für diese Entität dringend neue wirksamere Therapieansätze gesucht. Bromodomain und Extra-Terminal (BET)-Proteine sind Schlüsselregulatoren der RNA-Polymerase II und kontrollieren die Gentranskription. Derzeit werden BET-Inhibitoren in klinischen Studien für Krebspatienten untersucht. BET-Inhibitoren zeigten bis dato unterschiedlichen Ergebnissen in präklinischen Studien untersucht, weshalb ihre Rolle bei Tumortherapien, insbesondere beim TNBC, weiter erforscht und definiert sollte. Material und Methoden: Genexpressionsdaten wurden vom Cancer Genome Atlas (TCGA), der Cancer Cell Line Encyclopedia (CCLE) und dem Human Protein Atlas (HPA) heruntergeladen, um die Expression der BET-Familie bei TNBC-Patienten und Zelllinien zu analysieren. Eine Zelllinie (MDA-MB-231R), die gegen den BET-Inhibitor JQ1 resistent war, wurde aus der ursprünglichen Zelllinie MDA-MB-231 entwickelt. An TNBC-Zelllinien wurde die Zytotoxizität der Substanzen mittels MTT-Assay untersucht. Zellzyklus, Zellapoptose und BH3-Profiling wurden mittels FACS analysiert. Die Proteinexpression nach der Behandlung wurde mittels Western Blot analysiert. Ergebnisse: BRD4 wird bei Brustkrebs überexprimiert, besonders in TNBC-Gewebe und Zelllinien mit zugleich niedriger Mutationsrate. Der BET-Inhibitor JQ1 induzierte Zellzyklus-G1-Arrest, Seneszenz und geringe Zellapoptose in TNBC. In Kombination mit CDK9-Inhibitoren zeigte der Bromodomain-Inhibitor JQ1 jedoch einen starken synergistischen Effekt auf TNBC-Zelllinien bei der Apoptose-Induktion. Mit Hilfe des BH3-Profiling-Assays und MTT-Assays konnte gezeigt werden, dass das Überleben von MDA-MB-231- und MDA-MB-231R-Zellen von BCL-xL abhängt, während die Überlebensrate der MDA-MB-436-Zellen von BCL-xL und MCL-1 abhängig ist. Die Western-Blot-Analyse zeigte, dass die Kombination von JQ1 und CDK9-Inhibitoren eine signifikante Herabregulierung der BCL-xL- und MCL-1-Expression in TNBC-Zelllinien bewirkte. Daher wat es wahrscheinlich, dass die durch die Kombination der beiden Substanzen induzierte Apoptose auf eine Verringerung von BCL-xL und/oder MCL-1 zurückzuführen ist. Zusammenfassung/Schlussfolgerungen: BET-Proteine, insbesondere BRD4, sind vielversprechende therapeutische Zielstrukturen beim TNBC. Der BET-Inhibitor JQ1 erwies sich als effektiv in die Behandlung von TNBC-Zelllinien. Darüber hinaus hat die Kombination von BET- und CDK9-Inhibitoren eine synergistische hemmende Wirkung bei TNBC, nicht nur bei JQ1-empfindlichen Zellen, sondern auch bei primär und sekundär resistenten Zelllinien, möglicherweise durch Apoptoseinduktion über die Unterdrückung von MCL-1 und BCL-xL.
