Genes dotan a las células tumorales de ciertas características de las células madre

La expresión génica codificadora de factores de pluripotencia está asociada con una menor supervivencia y un mayor riesgo de metástasis en portadores de meduloblastoma

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Investigadores del Instituto de Biociencias de la Universidad de São Paulo (IB-USP), en Brasil, están estudiando un grupo de genes humanos que, cuando se expresan en tumores malignos, dotan a las células tumorales de propiedades similares a las de las células madre, con lo cual se vuelven más agresivas y resistentes al tratamiento.

Los experimentos in vitro se realizaron con linajes de meduloblastoma, el tipo de cáncer cerebral más común en niños. Resultados recientes de estos estudios se dieron a conocer en las revistas Stem Cells and Development y Cancer Science.

“Cuando se expresan, estos genes no constituyen meros marcadores de un pronóstico peor, sino que aportan activamente en la agresividad tumoral. Por ende, se erigen en blancos terapéuticos, y como tal han de explorarse”, afirmó Oswaldo Keith Okamoto, docente del IB-USP y miembro del Centro de Estudios del Genoma Humano y de Células Madre (CEHG-CEL), uno de los Centros de Investigación, Innovación y Difusión (CEPIDs) que cuentan con el apoyo de la FAPESP.

El grupo que Okamoto coordina se ha venido abocando a investigar el papel de cuatro genes que codifican factores relacionados con la pluripotencia: OCT4, L1TD1, LIN28 y miR-367. Este último, en lugar codificar una proteína, codifica un micro ARN (un pequeño fragmento de ARN que no contiene información destinada a la producción de proteínas, pero que posee en cambio un papel regulatorio en el genoma).

De acuerdo con el investigador, esos cuatro genes deberían estar expresados predominantemente en células madre embrionarias existentes durante la primera semana después de la fecundación.

“En esa fase, el embrión está formado por una estructura conocida como blastocisto, y dentro de ella existe una masa de células madre embrionarias que expresan factores relacionados con la pluripotencia, que son importantes para esa etapa del desarrollo”, explicó.

No obstante, análisis de bancos de datos de expresión revelaron que esos mismos genes se encuentran expresados a menudo en muestras de meduloblastoma, y así dotan a las células tumorales de ciertas propiedades de las células madre, tales como la alta capacidad de autorrenovación (de generación de nuevas células madre similares) y la de propagación por el cuerpo.

Estudios anteriores del grupo de Okamoto já habían mostrado que la presencia de este tipo de célula madre tumoral está correlacionada con una menor supervivencia de los pacientes y con un mayor riesgo de metástasis.

“Durante los últimos 15 años se han llevado a cabo diversos estudios con el objetivo de entender el papel de esas células madre tumorales, que ya se han observado en diversos tipos de cáncer, entre ellos los de mama y de próstata. Dichas células son relevantes desde el punto de vista clínico, pues son más tumorigénicas, tienen mayor capacidad de autorrenovación, una gran capacidad de propagarse por el cuerpo y de colonizar sitios a distancia y son más resistentes al tratamiento”, dijo Okamoto.

Según el investigador, aún no se sabe a ciencia cierta de qué manera surgen las células madre tumorales. Existe la posibilidad de que sean producto de la transformación maligna de células madre normales. Otra hipótesis indica que células de por sí malignas pueden pasar por nuevas alteraciones genéticas que las dotan de características que son típicas de las célula madre.

“En algunos tumores de origen embrionario, tal como es el caso del meduloblastoma, se cree que, en el transcurso del proceso de maduración de los órganos, algunos genes que se encuentran activos en las células madre embrionarias y que deberían desactivarse durante el desarrollo del embrión, por algún motivo, no se desconectan. Esto impediría que esas células se diferenciasen de manera adecuada. Si las mismas se vuelven inestables genéticamente, pueden dar origen a un tumor. Ésta es una hipótesis plausible”, dijo Okamoto.

Experimentos

Durante el posdoctorado de Márcia Cristina Teixeira dos Santos, realizado con Beca de la FAPESP, se investigó más profundamente el papel del gen L1TD1.

Mediante el empleo de una técnica conocida como de ARN interferente o de ribointerferencia, que consiste en utilizar pequeñas moléculas de ARN no codificadoras de proteínas capaces de enlazarse al ARN mensajero del gen blanco e interrumpir su expresión, el grupo silenció el L1TD1 en dos linajes de meduloblastoma, para verificar si ese procedimiento tenía incidencia sobre alguna propiedad importante en la agresividad tumoral.

Alrededor de 48 horas después del silenciamiento, sin ningún otro tipo de intervención, tan sólo el 50% de las células tumorales seguía viable. Al cabo de 96 horas, alrededor del 80% de las células había muerto.

La capacidad de migración y de invasión celular, esencial para la producción de metástasis, se redujo a menos de la mitad durante ese período. También se observó una merma en los índices de proliferación y en la resistencia a la muerte por apoptosis (una especie de suicidio celular).

En otro ensayo, los investigadores observaron que el silenciamiento del L1TD1 hizo que las células tumorales se volvieran más sensibles al tratamiento con quimioterapéuticos. Una dosis que normalmente sería suficiente para matar al 40% de las células en un cultivo acabó con alrededor del 70% una vez concluido el procedimiento.

Con todo, a juicio de Okamoto, el resultado más interesante fue el que se obtuvo en el ensayo de generación de neuroesferas.

“Cuando aislamos células madre neuronales normales y las cultivamos en laboratorio, crecen y forman estructuras conocidas como neuroesferas. Normalmente, lo propio sucede cuando cultivamos células madre tumorales de meduloblastoma. Pero, cuando silenciamos el L1TD1, la capacidad de generar neuroesferas disminuye alrededor de un 75%”, comentó el investigador.

En estudios anteriores ya había quedado demostrado que cuanto mayor es la capacidad de las células tumorales de generar neuroesferas, más agresivo es el tumor y menor es la supervivencia del paciente.

“Observamos también que el silenciamiento del gen disminuyó la expresión de proteínas que constituyen marcadores típicos de células madre neuronales, tales como la CD133 y la nestina. Por ende, existe una correlación directa entre la expresión de ese gen y la adquisición de propiedades características de las células madre. Por inferencia, estimamos que dicho gen es importante en la proliferación del tumor y en la resistencia a las drogas quimioterapéuticas”, dijo Okamoto.

En otro trabajo, realizado durante la maestría de Carolini Kaid Dávila, también con el apoyo de la FAPESP, el enfoque recayó sobre el micro ARN miR-367. Pero, en ese caso, en lugar de silenciar el gen, los científicos indujeron su sobreexpresión.

“En los linajes de meduloblastoma con los cuales trabajamos, el miR-367 poco se expresa. Su silenciamiento probablemente no tendría mucho impacto. Por otra parte, la sobreexpresión ayuda a poner de relieve su efecto, para que se vuelva visible”, explicó Okamoto.

A tal fin, el grupo inyectó directamente en las células tumorales moléculas de micro ARN sintéticas que mimetizan la secuencia de nucleótidos hallada en el miR-367.

“Ese micro ARN sintético tiene la misma secuencia que el original, pero algunas pequeñas alteraciones químicas hacen que la molécula se torne más estable dentro de la célula, y entonces perdura el tiempo suficiente como para que observemos el efecto”, explicó.

Este método se aplicó en cuatro linajes de meduloblastoma, y en todos ellos, en mayor o en menor medida, se observó un aumento de la proliferación y de la capacidad de invasión de tejidos.

Sin embargo, para Okamoto, el resultado más significativo fue nuevamente la capacidad de generación de neuroesferas. “Varió de linaje a linaje, pero en algunos casos llegó duplicarse. Esas neuroesferas expresaban marcadores típicos de células madre neuronales, tales como las proteínas CD133 y nestina”, dijo.

El investigador hace hincapié en que en ninguno de los trabajos del grupo se alteró la expresión de más de un gen simultáneamente.

“La modificación de la expresión de un solo gen relacionado con la pluripotencia fue suficiente como para alterar significativamente el potencial agresivo del tumor. Por ende, estimamos que la interferencia en L1TD1 o en cualquier otro de ellos constituiría una buena estrategia tendiente a disminuir la resistencia contra las drogas e inhibir recidivas tumorales”, concluyó.

Los suscriptores de Stem Cells and Development puede leer el artículo intitulado Embryonic Sten Cell-Related Protein L1TD1 Is Required for Cell Viability, Neurosphere Formation, and Chemoresistance in Medulloblastoma (DOI: 10.1089/scd.2015.0052) ingresando en la siguiente dirección electrónica: online.liebertpub.com/doi/10.1089/scd.2015.0052.

Y los suscriptores de Cancer Science pueden leer el artículo intitulado miR-367 promotes proliferation and stem-like traits in medulloblastoma cells (DOI: 10.1111/cas.12733) en: onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/cas.12733/abstract;jsessionid=28951E53F5B1818717BE479F7D4A3AB1.f01t02.