Abstrak
Metastasis kanker merupakan proses kompleks yang menjadi penyebab utama morbiditas dan mortalitas pada pasien kanker. Penelitian ini berfokus pada peran protein membran ADAM9 (A Disintegrin And Metalloprotease 9) sebagai target terapeutik potensial. ADAM9 terbukti mempromosikan metastasis otak pada kanker paru, meningkatkan angiogenesis pada karsinoma sel skuamosa esofagus (ESCC) melalui translokasi nukleus, dan mengaktivasi KRAS pada kanker pankreas. Berdasarkan pemahaman mekanisme ini, telah dikembangkan inhibitor ADAM9 yang menunjukkan potensi signifikan dalam menghambat pertumbuhan tumor dan metastasis, serta meningkatkan respons terhadap terapi standar pada model praklinis.
Pendahuluan
Metastasis Kanker dan Hipotesis "Seed-and-Soil" Metastasis adalah penyebaran sel kanker dari lokasi primer ke organ lain yang jauh, sebuah proses multi-tahap yang sangat kompleks. Dr. Stephen Paget pada tahun 1889 mengemukakan hipotesis "seed-and-soil", yang menyatakan bahwa sel kanker ("benih") hanya dapat tumbuh dan berkembang di lingkungan organ tertentu ("tanah") yang kondusif. Ini mengindikasikan bahwa metastasis memerlukan kemampuan intrinsik sel kanker dan lingkungan mikro yang mendukung.
Proses metastasis meliputi:
- Pertumbuhan Primer: Sel kanker tumbuh di lokasi primer.
- Intravasasi: Sel kanker memasuki sistem sirkulasi darah. Untuk ini, sel harus bermutasi agar mudah bergerak (misalnya melalui transisi epitel-mesenkimal/EMT) dan mengeluarkan enzim untuk memodulasi matriks ekstraseluler.
- Survival dalam Sirkulasi: Sel kanker harus mengatasi stres seperti kematian sel anoikis (kematian sel akibat kehilangan perlekatan pada matriks) dan serangan sistem imun.
- Ekstravasasi: Sel kanker keluar dari pembuluh darah di lokasi sekunder.
- Kolonisasi: Sel kanker membentuk tumor baru di organ jauh. Tahap ini sering melibatkan transisi mesenkimal-epitel (MET) untuk memfasilitasi kolonisasi.
Secara teoritis, menghambat salah satu tahapan ini dapat menghentikan metastasis. Penelitian ini menyoroti ADAM9 sebagai target kunci untuk intervensi terapeutik.
ADAM9 dalam Metastasis Otak Oleh Kanker Paru
Latar Belakang Kanker Paru dan Metastasis Otak
Kanker paru, khususnya adenokarsinoma paru pada pasien non-perokok, memiliki prognosis buruk dan tingkat metastasis yang tinggi. Metastasis otak merupakan komplikasi umum pada pasien kanker paru stadium lanjut, terjadi pada hampir separuh pasien dan sangat memperpendek waktu harapan hidup. Sekitar setengah dari kasus metastasis otak berasal dari kanker paru, menunjukkan populasi pasien yang besar. Meskipun mutasi KRAS, EGFR, ALK, dan fusi gen RET dikenal sebagai pendorong metastasis otak kanker paru, banyak pasien tidak memiliki mutasi pendorong ini, dan pilihan terapi yang efektif masih terbatas. Efisiensi metastasis sel kanker ke otak sangat rendah, hanya sekitar 1-2% dari sel yang mencapai pembuluh darah otak yang akhirnya membentuk metastasis. Angiogenesis adalah tahapan kritis dalam metastasis otak kanker paru.
Peran ADAM9 dalam Metastasis Otak Kanker Paru
Sebuah studi tahun 2004 oleh Dr. Masura menunjukkan bahwa ekspresi berlebihan ADAM9 pada kanker paru non-sel kecil berkorelasi dengan metastasis otak. Mekanismenya melibatkan peningkatan ekspresi integrin alfa 3 beta 1 pada permukaan sel kanker, yang memfasilitasi perlekatan sel kanker pada jaringan otak.
Dalam penelitian ini, dikembangkan lini sel metastasis otak serial dari sel parental F4 pasien Taiwan. Ditemukan bahwa ADAM9 memang mempromosikan metastasis otak kanker paru melalui mekanisme yang berbeda, yaitu dengan mengaktivasi jalur plasminogen aktivator. ADAM9 meningkatkan aktivator plasminogen jaringan (tPA) sekaligus menekan inhibitor aktivator plasminogen (PAI-1), yang mengarah pada aktivasi jalur plasminogen. Aktivasi ini menyebabkan kerusakan sawar darah otak (blood-brain barrier/BBB) dan mengaktifkan protein membran Cdcp1, yang selanjutnya mendorong metastasis.
Penurunan ekspresi ADAM9 (melalui knockdown) secara signifikan mengurangi bentuk aktif Cdcp1 dan tPA, serta meningkatkan PAI-1, yang pada akhirnya menekan metastasis otak dan memperpanjang kelangsungan hidup pada model tikus. Analisis sampel pasien menunjukkan bahwa ekspresi ADAM9 yang tinggi, terutama bersamaan dengan Cdcp1, berkorelasi dengan prognosis pasien yang buruk.
ADAM9 dalam Karsinoma Sel Skuamosa Esofagus (ESCC) dan Translokasi Nukleus
Latar Belakang ESCC
ESCC adalah jenis kanker dengan prognosis buruk, terutama di populasi Asia, dengan tingkat kelangsungan hidup 5 tahun kurang dari 25%. Faktor risiko utama meliputi merokok, alkohol, dan mengunyah sirih. Meskipun ESCC sangat metastatik, mekanisme molekulernya belum sepenuhnya dipahami.
Peran ADAM9 dalam Metastasis ESCC dan Translokasi Nukleus Pada pasien ESCC
Ekspresi ADAM9 yang positif melalui pewarnaan imunohistokimia (IHC) meningkat pada stadium lanjut dan berkorelasi dengan prognosis yang buruk. Percobaan knockdown ADAM9 pada lini sel ESCC manusia menunjukkan penurunan signifikan dalam pembentukan nodul tumor di seluruh tubuh pada model tikus, menegaskan peran kausal ADAM9 dalam metastasis ESCC.
Temuan paling menarik adalah deteksi ADAM9 di dalam nukleus sel ESCC manusia, yang dikonfirmasi melalui mikroskop elektron transmisi (TEM). Kondisi hipoksia (kekurangan oksigen) terbukti menginduksi translokasi ADAM9 dari membran ke nukleus.
Mekanisme ADAM9 Nukleus dalam Angiogenesis
ADAM9 Nukleus diduga terlibat dalam regulasi gen. Melalui chromatin immunoprecipitation sequencing (ChIP-seq), ditemukan bahwa ADAM9 nukleus berikatan pada daerah promotor dua gen: Serpine E1 (yang mengkode PAI-1) dan PGK1 (phosphoglycerate kinase 1), sebuah enzim glikolitik. Kedua gen ini berkontribusi pada aktivasi plasminogen dan berperan dalam angiogenesis.
Plasminogen dapat dicerna menjadi plasmin, yang bersifat pro-angiogenik. Namun, PAI-1 dan PGK1 memiliki fungsi anti-angiogenik dengan menghasilkan angiostatin. Dalam kondisi hipoksia, translokasi ADAM9 ke nukleus menginteraksi dengan faktor transkripsi (seperti USF1, TIF-1, ATP-53) dan menghambat transkripsi Serpine E1 dan PGK1. Dengan menekan regulator negatif angiogenesis ini, ADAM9 nukleus secara tidak langsung mempromosikan angiogenesis. Mekanisme pasti bagaimana protein membran ADAM9 dapat bertranslokasi ke nukleus masih menjadi pertanyaan yang belum terjawab.
ADAM9 dan Aktivasi KRAS pada Kanker Pankreas
Tantangan dalam Menargetkan KRAS
KRAS adalah target penting pada kanker pankreas, dengan hampir 90% pasien membawa mutasi KRAS. Mutasi KRAS merupakan pendorong inisiasi dan pemeliharaan tumor. Namun, KRAS sangat sulit ditargetkan karena adanya berbagai jenis mutasi (lebih dari 12 jenis) yang seringkali bersamaan dalam satu tumor. Inhibitor KRAS yang ada saat ini, seperti Sotorasib (untuk KRAS G12C), hanya efektif untuk subtipe mutasi tertentu (sekitar 14% pada kanker paru non-sel kecil, tetapi hanya 1% pada kanker pankreas). Oleh karena itu, diperlukan strategi "pan-RAS" yang dapat menargetkan semua jenis mutasi KRAS.
Loop Umpan Balik KRAS dan Peran ADAM9
KRAS memiliki dua bentuk: aktif (terikat GTP) dan tidak aktif (terikat GDP). Aktivasi KRAS memerlukan sinyal dari reseptor tirosin kinase (misalnya EGFR), yang kemudian mengaktifkan jalur sinyal hilir seperti ERK, AKT, dan TOR, yang mendukung kelangsungan hidup dan proliferasi sel kanker. KRAS aktif juga memproduksi mediator inflamasi dan faktor pertumbuhan yang selanjutnya menstimulasi reseptor tirosin kinase, menciptakan loop umpan balik positif yang menguatkan sinyal KRAS. Loop ini juga terjadi pada KRAS tipe liar (wild-type) dengan ekspresi tinggi, yang berkorelasi dengan prognosis buruk.
ADAM9 diidentifikasi sebagai modulator aktivasi KRAS yang independen mutasi. Penurunan ekspresi ADAM9 (knockdown) pada sel kanker pankreas tikus (PAN-18) mengurangi ukuran tumor, kadar protein KRAS total, dan KRAS aktif (terikat GTP). Efek ini lebih jelas terlihat dalam kondisi stres seperti kelaparan, yang menyerupai lingkungan mikro tumor.
Mekanisme Degradasi KRAS yang Dimediasi PAI-1
Penelitian ini mengungkapkan mekanisme baru degradasi KRAS. Pada sel dengan knockout ADAM9, terjadi peningkatan protein PAI-1. PAI-1 ditemukan berinteraksi dengan KRAS dan mempromosikan degradasinya melalui jalur lisosom (bukan proteasom). PAI-1 bertindak sebagai reseptor autofagi selektif, berikatan dengan LC3 (melalui motif LIR-like DWV) dan membawa KRAS ke autofagosom untuk degradasi lisosom. Mekanisme degradasi ini juga berlaku untuk isoform RAS lain seperti HRAS.
Secara klinis, ekspresi KRAS yang tinggi berkorelasi positif dengan ADAM9 yang tinggi dan PAI-1 yang rendah, sementara KRAS yang rendah berkorelasi dengan ADAM9 yang rendah dan PAI-1 yang tinggi. Hal ini menunjukkan bahwa ADAM9 dan KRAS membentuk loop umpan balik positif: ADAM9 menekan ekspresi PAI-1, yang pada gilirannya menstabilkan KRAS, sehingga menguatkan sinyal KRAS.
Pengembangan Inhibitor ADAM9 sebagai Terapi Baru
Identifikasi dan Karakterisasi Inhibitor
Berdasarkan pemahaman tentang peran ADAM9, dikembangkan inhibitor molekul kecil melalui virtual docking yang menargetkan domain protease ADAM9. Inhibitor ini telah dipatenkan dan menunjukkan kemampuan untuk meningkatkan ekspresi PAI-1, sekaligus menurunkan ekspresi KRAS (baik bentuk aktif maupun pan-RAS, termasuk mutan G12D, G12B, G12C, dan KRAS tipe liar). Inhibitor ini memiliki afinitas ikatan sekitar 66 mikromolar dan spesifik menghambat aktivitas ADAM9 tanpa mempengaruhi ADAM12 atau ADAM8.
Efek Terapeutik pada Model Praklinis
Model Tikus Kanker Pankreas Spontan (EKP): Inhibitor ADAM9 secara signifikan memperpanjang kelangsungan hidup tikus, mengurangi perkembangan tumor ke stadium prakanker (PanIN), dan bahkan menormalkan pankreas pada beberapa tikus.
- Model Tikus Sigenik: Inhibitor ADAM9 mengurangi pertumbuhan tumor pada model ortotopik dengan sel kanker mutan KRAS-GTAL-D. Kombinasi inhibitor ADAM9 dengan JCRB (obat klinis) menunjukkan efek sinergis yang sangat kuat dalam menekan pertumbuhan tumor dan memperpanjang kelangsungan hidup.
- Model Sel PDAC Berasal dari Pasien: Pada lini sel PDAC yang berasal dari pasien (KRAS tipe liar dengan aktivitas tinggi), inhibitor ADAM9 lebih efektif daripada JCRB. Kombinasi keduanya menyebabkan regresi tumor hingga 70% dan meningkatkan apoptosis sel.
- Keamanan: Inhibitor ADAM9 tidak menunjukkan toksisitas pada hati, ginjal, atau perubahan signifikan pada populasi sel darah.
- Sampel Klinis: Pada sampel PDAC segar dari pasien, kombinasi inhibitor ADAM9 dan JCRB secara signifikan mengurangi ADAM9 dan KRAS, serta meningkatkan PAI-1.
Keunggulan Dibanding Inhibitor KRAS Konvensional
Inhibitor KRAS G12C (misalnya Sotorasib) seringkali menghadapi masalah resistensi yang didapat karena aktivasi kompensasi reseptor tirosin kinase lain seperti EGFR. Menariknya, inhibitor ADAM9 tidak hanya menekan aktivasi sinyal KRAS, tetapi juga mengurangi sinyal EGFR (karena ADAM9 penting untuk sinyal EGFR). Hal ini menunjukkan bahwa inhibitor ADAM9 berpotensi memiliki keuntungan dalam menghindari resistensi obat dibandingkan inhibitor KRAS langsung.
Efek pada Metastasis Inhibitor ADAM9 juga terbukti efektif dalam menekan metastasis pada model tikus:
- Metastasis Kanker Paru: Mengurangi metastasis paru pada model injeksi intravena sel kanker.
- Metastasis Kanker Payudara Triple Negatif: Pada model yang meniru kondisi klinis (pengangkatan tumor primer diikuti terapi), inhibitor ADAM9 secara signifikan memperpanjang kelangsungan hidup tikus dibandingkan Doxorubicin (obat klinis), menunjukkan kemampuannya menekan relaps dan metastasis.
Kesimpulan dan Arah Penelitian Masa Depan
Penelitian ini secara komprehensif menguraikan peran ADAM9 dalam mempromosikan metastasis dan pertumbuhan tumor melalui berbagai mekanisme, termasuk aktivasi jalur plasminogen, peningkatan angiogenesis, dan amplifikasi sinyal KRAS. Ditemukan bahwa PAI-1 bertindak sebagai reseptor autofagi selektif yang baru, memediasi degradasi KRAS melalui jalur lisosom, dan ekspresinya diatur oleh ADAM9. Pengembangan inhibitor ADAM9 menunjukkan potensi terapeutik yang menjanjikan, baik sebagai monoterapi maupun kombinasi, dengan efek sinergis dan profil keamanan yang baik pada model praklinis.
Meskipun demikian, beberapa pertanyaan masih perlu dijawab:
- Apakah mekanisme degradasi KRAS yang dimediasi PAI-1 ini spesifik untuk kanker pankreas atau dapat diterapkan pada jenis kanker lain (misalnya kanker usus besar dan paru)? Data awal menunjukkan kemungkinan yang positif.
- Apakah inhibitor ADAM9 memiliki fungsi aktivasi imun? Penelitian lebih lanjut sedang dilakukan untuk mengkonfirmasi hal ini.
- Apakah ada kargo protein lain yang terlibat dalam autofagi selektif yang dimediasi PAI-1?
- Bagaimana ADAM9 meningkatkan respons terhadap kemoterapi seperti Jansilab?
- Bagaimana mengatasi penekanan imun dalam lingkungan mikro tumor?
Tujuan akhir adalah menerjemahkan penemuan ini ke dalam aplikasi klinis, meskipun tantangan besar dalam pengembangan obat dan pendanaan masih harus dihadapi. Inhibitor ADAM9 menawarkan strategi terapeutik novel dengan potensi mengatasi resistensi obat dan memberikan manfaat signifikan bagi pasien kanker.
Referensi:
- Kuliah Prof. Yuh-Pyng Sher, Ph.D. Targeting Cancer Therapy: a new view on ADAM9. Oct 19th 2025 in Yingcai Campus China Medical University
- ADAM9 Promotes Lung Cancer Metastases to Brain by a Plasminogen Activator-Based Pathway
- ADAM9 functions as a transcriptional regulator to drive angiogenesis in esophageal squamous cell carcinoma
- Inhibition of ADAM9 promotes the selective degradation of KRAS and sensitizes pancreatic cancers to chemotherapy
Artikel Lainnya
No comments:
Post a Comment