Investigadores brasileños identifican un ARN que regula la muerte celular

Este descubrimiento, dado a conocer en la revista Nucleic Acids Research, abre el camino hacia el desarrollo de nuevos tratamientos contra el cáncer

Por Karina Toledo

Agência FAPESP – Científicos de la Universidad de São Paulo (USP) identificaron un ARN denominado INXS que, pese a que no contiene instrucciones para la producción de una proteína, modula la acción de un gen importante en el proceso de apoptosis o muerte celular programada.

De acuerdo con Sergio Verjovski-Almeida, docente del Instituto de Química de la USP y coordinador de la investigación que cuenta con apoyo de la FAPESP, la expresión del INXS generalmente se encuentra disminuida en las células cancerígenas, por eso se podrían emplear métodos capaces de estimular la producción de ese ARN en el codificador para el tratamiento de tumores.

En experimentos con ratones, los científicos de la USP lograron reducir alrededor de 10 veces el volumen de un tumor maligno subcutáneo al aplicar en la zona inyecciones de plásmidos –moléculas circulares de ADN– que contenían INXS. Los resultados se dieron a conocer en la edición más reciente de la revista Nucleic Acids Research.

El grupo liderado por Verjovski-Almeida en la USP se ha dedicado durante los últimos cinco años a investigar el papel regulador de los llamados genes intrónicos no codificadores de proteínas, ubicados en la misma región del genoma que un gen codificador, pero en la cadena de ADN opuesta. El INXS, por ejemplo, es un ARN expresado en la cadena opuesta a la de un gen codificador de proteína conocido como BCL-X.

“Estudiamos diversos genes codificadores de proteína implicados en la muerte celular en busca de evidencias de que algunos de ellos fuese regulado por un ARN intrónico en el codificador. Fue entonces cuando encontramos el BCL-X, un gen situado en el cromosoma 20”, comentó.

El BCL-X, explicó el investigador, está presente en las células en dos formas alternativas: una que inhibe la apoptosis (BCL-XL) y una que induce el proceso de muerte celular (BCL-XS). Las dos isoformas actúan sobre la mitocondria, pero de maneras opuestas. La isoforma BCL-XS es considerada supresora de tumores por activar complejos proteicos conocidos como caspasas, esenciales en la activación de otros genes que causan la muerte celular.

“En una célula sana, existe un balance entre las dos isoformas de BCL-X. Normalmente, existe una cantidad menor de la forma proapoptótica (BCL-XS). Pero al comparar células tumorales y no tumorales, observamos que en los tumores la forma proapoptótica se encuentra aún más reducida, como así también el nivel de INXS. Sospechamos que una cosa estaba afectando a la otra”, dijo el investigador.

Para confirmar la hipótesis, el grupo silenció la expresión del INXS en un linaje de células normales, y el resultado, como era de esperarse, fue el aumento de la isoforma BCL-XL (antiapoptótica). “La razón entre las dos –que era de 0,25– pasó a ser 0,15, es decir, la forma proapoptótica que representaba un cuarto del total pasó a representar tan sólo un sexto”, explicó Verjovski-Almeida.

Lo contrario sucedió cuando los científicos elevaron artificialmente la cantidad de INXS por medio de plásmidos de expresión en un linaje celular de cáncer renal en el cual ese ARN no codificador se encontraba reducido. “Aumentó la forma proapoptótica y disminuyó a antiapoptótica”, comentó el investigador.

El paso siguiente consistió en someter a linajes de células cancerígenas a agentes que sabidamente inducen la muerte celular, tales como la luz ultravioleta y drogas quimioterapéuticas, para ver si la expresión del INXS aumentaba.

“Empleamos tres agentes que inducen la muerte celular vía mitocondria y verificamos que todos hacían aumentar la proporción de la isoforma proapoptótica y disminuir la isoforma antiapoptótica. Asimismo, notamos un aumento de entre 5 y 10 veces en el nivel de expresión del INXS y un incremento en la actividad de las caspasas, marcadoras del proceso de apoptosis”, comentó el investigador.

Los investigadores repitieron el experimento, pero en esta oportunidad concretaron el silenciamiento del gen INXS. Observaron entonces que, aun en presencia de luz ultravioleta, la isoforma proapoptótica no aumentaba y las células no morían. “Eso nos aportó más evidencias de que el INXS es efectivamente el mediador de ese proceso”, afirmó Verjovski-Almeida.

La última etapa del estudio consistió en verificar si también in vivo el aumento en la expresión del INXS estaría relacionado con la muerte de las células cancerígenas. Para ello, los investigadores implantaron en ratones, subcutáneamente, células de cáncer renal humano, y esperaron entre 40 y 60 días para que el tumor alcanzase un volumen de 300 milímetros cúbicos (mm3,) y se tornase palpable.

Entonces dividieron a los animales en dos grupos. A la mitad se les empezó a aplicar inyecciones de plásmidos con INXS en la zona del tumor. A la otra mitad, que hizo las veces de control, se le aplicaron únicamente inyecciones de plásmidos vacíos.

Al cabo de 15 días de tratamiento, los tumores de los animales del grupo de control habían alcanzado un volumen promedio de 600 mm3. En el grupo tratado con INXS, el volumen promedio fue de 70 mm3, alrededor de diez veces menor.

“Los tumores de los animales que recibieron el INXS no solamente estaban con tamaños menores y más livianos sino que también estaban más blanquecinos, señal de que la vascularización en el lugar se había reducido. Asimismo, cuando medimos la relación entre las isoformas de BCL-X, los tumores tratados exhibían una proporción mayor de la variante proapoptótica, lo que sugiere que las células tumorales restantes se encaminaban hacia la muerte”, comentó el investigador.

De acuerdo con Verjovski-Almeida, es posible desarrollar terapias contra el cáncer capaces de elevar la cantidad de INXS únicamente en las células tumorales, y el grupo de la USP pretende poner a prueba algunas estrategias en el futuro.

Asimismo, en un nuevo Proyecto Temático intitulado “Caracterización de los mecanismos de acción de ARNs largos no codificadores implicados en los programas de activación génica en células humanas”, recientemente aprobado por la FAPESP, el grupo pretende profundizar el conocimiento sobre los mecanismos a través de los cuales el INXS modula el gen BCL-X y entender por qué ese ARN no codificador se encuentra menguado en las células cancerígenas.

Los experimentos publicados en la revista Nucleic Acids Research se realizaron durante el doctorado de Carlos De Ocesano-Pereira, quien contó con beca de la FAPESP. También contaron con la participación de los becarios de posdoctorado Murilo Sena Amaral y Kleber Simônio Parreira.

Puede leerse el artículo intitulado Long non-coding ARN INXS is a critical mediator of BCL-XS induced apoptosis (doi: 10.1093/nar/gku561), en la siguiente dirección: nar.oxfordjournals.org/content/early/2014/07/03/nar.gku561.abstract.