Días del futuro pasado: reprogramación de células tumorales como modelo predictivo de la progresión tumoral

VELLÓN L

Mar del Plata

Simposio; LIX Reunión Científica de la Sociedad Argentina de Investigación Clínica (SAIC); 2014

Sociedad Argentina de Investigación Clínica

Una idea central dentro del concepto de Célula Madre Tumoral (CMT) es la observación de que no todas las células en un tumor son iguales. De acuerdo al modelo de CMTs, el crecimiento tumoral es mantenido por un número limitado de células madre que poseen la capacidad aberrante de autorrenovación, mientras que la masa del tumor está formada por células en proliferación rápida y células diferenciadas postmitóticas1. La mayoría de las CMTs presentan resistencia a terapias anti-cáncer convencionales, incluyendo quimioterapia y radiaciones ionizantes, estando implicadas en la recurrencia de la enfermedad y metástasis durante la evolución de distintos tumores, incluyendo el cáncer de mama (CMa)2,3. Interesantemente, las CMTs usurparían la maquinaria molecular y los factores que regulan el funcionamiento de las células madre normales, con lo cual es más que razonable suponer que la comprensión de las características de las CMTs y su paralelismo con la función normal de las células madre resultará en un entendimiento más profundo de la patogénesis tumoral en la mama3. Como consecuencia, las CMTs representan una diana terapéutica prometedora, con el potencial para el desarrollo de terapias de combinación dirigidas tanto contra las CMTs como a la masa de células tumorales diferenciadas, incrementando el grado de respuesta frente a los tratamientos estándares. Sin embargo, los mecanismos moleculares que determinan la capacidad de células madre o stemness en CMa no se conocen con exactitud. Al respecto, el descubrimiento de las células madre con pluripotencialidad inducida (induced pluripotent stem cells-iPSCs) ha generado gran expectativa dada su aplicación en la comprensión y tratamiento de las más diversas enfermedades, incluyendo el cáncer. En los trabajos pioneros de Takahashi y Yamanaka (2006 y 2007) 4,5, se demostró que cuatro factores de transcripción eran capaces de inducir pluripotencialidad en fibroblastos: Oct4, Sox2, Klf4 y c-Myc (OSKM). Interesantemente, estos mismos factores se encuentran sobreexpresados en una variedad de tumores, sugiriendo una relación entre la pluripotencialidad y los mecanismos subyacentes a la aparición de tumores indiferenciados. Es entonces, tentador postular que parte de los mecanismos moleculares implicados en la inducción y mantenimiento de la pluripotencialidad puede ser similar a aquellos observados en células tumorales indiferenciadas y que, conjuntamente con señales extrínsecas del microambiente tendrían un papel crítico en la iniciación y progresión tumoral. En virtud de esto, la tecnología de reprogramación de Yamanaka puede ser utilizada para reprogramar (epigenéticamente) células tumorales obtenidas de pacientes de CMa y crear plataformas personalizadas para ?predecir? la trayectoria evolutiva de tumores individuales. Al respecto, hemos demostrado que células de la línea MCF-7 pueden ser reprogramadas a un estado intermedio entre células tumorales y células iPS bona fide, con reactivación de la expresión endógena de Sox2 y silenciamiento del Sox2 exógeno. Estas células mostraban actividad fostasa alcalina (AP) así como un incremento del porcentaje de células CD44+ y de células ALDEFLUOR+, indicando un estado más cercano a CMTs que la población original6. Considerando que las CMTs se encuentran en una frecuencia muy baja en los tumores, esta estrategia produciría un número adecuado de células madre tumorales ?putativas? o ?avatares? que capturen el genoma del tumor de un individuo en particular. Estos ?avatares? o células madre tumorales inducidas (tiSCs), serían de gran utilidad en experimentación, representando una oportunidad única para tomar ventaja de una tecnología novedosa y prometedora para la comprensión de la iniciación tumoral, con gran potencial para el cribado de drogas ?stemotóxicas? dirigidas específicamente contra las CMTs y el estudio de los mecanismos de resistencia a terapia. Adicionalmente, las tiSCs se podrían re-diferenciar luego de un transplante ortotópico en los tejidos correspondientes en ratones inmunodeficientes para generar avatares murinos/tiSCs. Este modelo in vivo progresaría a lo largo de los diferentes estadíos tumorales, lo que permitiría la exploración directa de sus propiedades biológicas para el cribado de drogas, diagnóstico y tratamiento personalizado en pacientes. Este abordaje permitiría, además, efectuar comparaciones pareadas con iPSCs normales derivadas del mismo background genético. Es más, la edición genómica de las tiSCs permitiría crear plataformas traslacionales para investigar directamente la relación entre los cambios en expresión genética y malignización de forma libre del ?ruido de fondo? epigenético y proveer una base conceptual para el futuro desarrollo de terapias cromosómicas dirigidas contra las aneuploidías en tumores. Se podría también determinar las marcas epigenéticas que corrigen el carácter tumorigénico de la población celular reprogramada, y normalizar el fenotipo maligno in vivo. En su conjunto, una era de xenopacientes ?2.0? generados mediante la reprogramación de los paisajes epigenéticos de los genomas de pacientes con cáncer podría revolucionar las plataformas actuales utilizadas en investigación en oncología molecular, proveer una herramienta para la prestación de servicios científicos y generar gran valor para el modelado de procesos tumorales.