Unraveling the role of RNA modifications in immune evasion and tumor progression in prostate cancer

Abstract

[EN] Prostate cancer (PCa) is the most prevalent cancer in men worldwide. Although it initially responds well to androgen deprivation therapy, it frequently progresses to a lethal, castration-resistant stage characterized by poor immune infiltration and therapy resistance. Although transcriptional and epigenetic mechanisms underlying PCa progression have been extensively studied, the contribution of RNA modifications to tumor evolution and immune remodeling remains poorly understood. In this thesis, we addressed this knowledge gap through two complementary projects focused on the role of RNA-modifying enzymes in shaping the tumor microenvironment. The first part of this study investigated the function of METTL1, a tRNA methyltransferase, in regulating immune responses in prostate cancer. Using in vitro and in vivo models, we demonstrated that loss of METTL1 activates interferon signaling via STAT1, promoting a pro-inflammatory tumor milieu characterized by increased M1 macrophages and CD8+ T cell infiltration. METTL1 depletion also enhanced the efficacy of immune checkpoint blockade therapies in preclinical models, positioning METTL1 as a promising target to sensitize otherwise immunologically "cold" prostate tumors. The second part employed single-cell transcriptomics and multiplex immunofluorescence to characterize epithelial–immune crosstalk during PCa progression. We identified castration-resistant epithelial subpopulations with proliferative and stem-like features, including cells enriched for the RNA methyltransferase Pcif1. Pcif1+ epithelial cells exhibited transcriptional programs linked to immune modulation, tissue remodeling, and spatial proximity to regulatory T cells and exhausted CD8+ T cells. Furthermore, Pcif1+ cells selectively engaged in immunosuppressive ligand–receptor interactions with myeloid and lymphoid compartments, contributing to the establishment of a tumor-permissive niche. Together, these findings reveal RNA modifications as critical regulators of tumor–immune interactions in prostate cancer. By modulating cytokine profiles, immune cell recruitment, and cell-cell communication, RNA-modifying enzymes such as METTL1 and PCIF1 play pivotal roles in promoting tumor progression and immune evasion. Targeting these pathways, either through direct inhibition of RNA modifiers or by disrupting specific epithelial–immune interactions, may offer novel therapeutic strategies to improve immunotherapy responses in prostate cancer.

[ES] El cáncer de próstata (CaP) es el más prevalente en hombres a nivel mundial. Aunque inicialmente responde bien a la terapia de privación androgénica, frecuentemente progresa hacia un estadio resistente a la castración y letal, caracterizado por escasa infiltración inmune y resistencia terapéutica. Aunque los mecanismos transcripcionales y epigenéticos en la progresión del CaP han sido ampliamente estudiados, el papel de las modificaciones de ARN en la evolución tumoral y la remodelación inmune sigue siendo poco conocido. En esta tesis, abordamos esta cuestión mediante dos proyectos complementarios centrados en el papel de las enzimas modificadoras de ARN en la configuración del microambiente tumoral. La primera parte de este estudio analiza la función de METTL1, una metiltransferasa de ARN de transferencia, en la regulación de respuestas inmunes en el CaP. Usando modelos in vitro e in vivo, demostramos que su pérdida activa la señalización de interferón a través de STAT1, promoviendo un entorno tumoral proinflamatorio caracterizado por un aumento de macrófagos M1 y linfocitos T CD8+. Además, la depleción de METTL1 mejoró la eficacia de la inmunoterapia en modelos preclínicos, posicionándola como una diana prometedora para sensibilizar tumores de próstata inmunológicamente "fríos". La segunda parte empleó transcriptómica de célula única e inmunofluorescencia multiplexada para caracterizar la interacción epitelio-inmunidad durante la progresión del CaP. Identificamos subpoblaciones epiteliales resistentes a la castración con características proliferativas y de tipo célula madre, incluyendo células enriquecidas en Pcif1. Estas células exhibieron programas asociados a modulación inmune, remodelación tisular y proximidad a células T reguladoras y T CD8+ exhaustas. Además, establecieron interacciones ligando-receptor inmunosupresoras específicas con las poblaciones mieloides y linfoides, contribuyendo a un nicho tumoral permisivo. En conjunto, estos hallazgos revelan que las modificaciones de ARN son reguladores clave de las interacciones tumor–inmunidad en el CaP. Al modular perfiles de citocinas, reclutamiento de células inmunes y comunicación celular, las enzimas como METTL1 y PCIF1 desempeñan un papel crucial en la progresión tumoral y la evasión inmune. El bloqueo de estas vías, ya sea mediante inhibición directa de modificadores de ARN o mediante la disrupción de interacciones epitelio–inmunidad específicas, podría ofrecer nuevas estrategias terapéuticas para mejorar la respuesta inmunoterapéutica en el CaP.