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Sanceau J, Poupel L, Joubel C, Lagoutte I, Caruso S, Pinto S, Desbois-Mouthon C, Godard C, Hamimi A, Montmory E, Dulary C, Chantalat S, Roehrig A, Muret K, Saint-Pierre B, Deleuze JF, Mouillet-Richard S, Forné T, Grosset CF, Zucman-Rossi J, Colnot S, Gougelet A. DLK1/DIO3 locus upregulation by a β-catenin-dependent enhancer drives cell proliferation and liver tumorigenesis. Mol Ther 2024; 32:1125-1143. [PMID: 38311851 DOI: 10.1016/j.ymthe.2024.01.036] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [What about the content of this article? (0)] [Affiliation(s)] [Abstract] [Key Words] [MESH Headings] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/01/2023] [Revised: 01/05/2024] [Accepted: 01/31/2024] [Indexed: 02/06/2024] Open
Abstract
The CTNNB1 gene, encoding β-catenin, is frequently mutated in hepatocellular carcinoma (HCC, ∼30%) and in hepatoblastoma (HB, >80%), in which DLK1/DIO3 locus induction is correlated with CTNNB1 mutations. Here, we aim to decipher how sustained β-catenin activation regulates DLK1/DIO3 locus expression and the role this locus plays in HB and HCC development in mouse models deleted for Apc (ApcΔhep) or Ctnnb1-exon 3 (β-cateninΔExon3) and in human CTNNB1-mutated hepatic cancer cells. We identified an enhancer site bound by TCF-4/β-catenin complexes in an open conformation upon sustained β-catenin activation (DLK1-Wnt responsive element [WRE]) and increasing DLK1/DIO3 locus transcription in β-catenin-mutated human HB and mouse models. DLK1-WRE editing by CRISPR-Cas9 approach impaired DLK1/DIO3 locus expression and slowed tumor growth in subcutaneous CTNNB1-mutated tumor cell grafts, ApcΔhep HB and β-cateninΔExon3 HCC. Tumor growth inhibition resulted either from increased FADD expression and subsequent caspase-3 cleavage in the first case or from decreased expression of cell cycle actors regulated by FoxM1 in the others. Therefore, the DLK1/DIO3 locus is an essential determinant of FoxM1-dependent cell proliferation during β-catenin-driven liver tumorigenesis. Targeting the DLK1-WRE enhancer to silence the DLK1/DIO3 locus might thus represent an interesting therapeutic strategy to restrict tumor growth in primary liver cancers with CTNNB1 mutations.
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Affiliation(s)
- Julie Sanceau
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Lucie Poupel
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France; Inovarion, F-75005 Paris, France
| | - Camille Joubel
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Isabelle Lagoutte
- University Paris Cité, Institut Cochin, INSERM, CNRS, F-75014 Paris, France
| | - Stefano Caruso
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Sandra Pinto
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France
| | - Christèle Desbois-Mouthon
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Cécile Godard
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Akila Hamimi
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Enzo Montmory
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Cécile Dulary
- Centre National de Génotypage, Institut de Génomique, CEA, F-91057 Evry, France
| | - Sophie Chantalat
- Centre National de Génotypage, Institut de Génomique, CEA, F-91057 Evry, France
| | - Amélie Roehrig
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Kevin Muret
- Centre National de Génotypage, Institut de Génomique, CEA, F-91057 Evry, France
| | | | | | - Sophie Mouillet-Richard
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Thierry Forné
- IGMM, University Montpellier, CNRS, F-34293 Montpellier, France
| | - Christophe F Grosset
- University Bordeaux, INSERM, Biotherapy of Genetic Diseases, Inflammatory Disorders and Cancer, BMGIC, U1035, MIRCADE team, F-33076 Bordeaux, France; University Bordeaux, INSERM, Bordeaux Institute in Oncology, BRIC, U1312, MIRCADE team, F-33076 Bordeaux, France
| | - Jessica Zucman-Rossi
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Sabine Colnot
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France
| | - Angélique Gougelet
- Centre de Recherche des Cordeliers, Sorbonne Université, Inserm, Université Paris Cité, F-75006 Paris, France; Team « Oncogenic functions of beta-catenin signaling in the liver », Équipe labellisée par la Ligue Nationale contre le Cancer, F-75013 Paris, France; APHP, Institut du Cancer Paris CARPEM, F-75015 Paris, France.
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