El descubrimiento desafía la hipótesis comúnmente aceptada de que la maquinaria de muerte celular tiene acción antitumoral.

El trabajo, llevado a cabo en la mosca Drosophila, se ha publicado en la revista Current Biology.

La inestabilidad cromosómica es un fenómeno caracterizado por cambios rápidos en el número y la estructura de los cromosomas durante la división celular. Es muy frecuente en tumores sólidos y está vinculada con la propagación agresiva del cáncer, es decir, con la metástasis. La metástasis es causante del 90% de las muertes relacionadas con el cáncer y por eso es de crucial importancia conocer en detalle este proceso.

Científicos del laboratorio de Desarrollo y Control del Crecimiento del IRB Barcelona, que lidera el investigador ICREA Dr. Marco Milán, han revelado cómo el daño al ADN, provocado por la inestabilidad cromosómica, incrementa la invasividad de las células cancerosas. La investigación detalló cómo la inestabilidad cromosómica activa una vía de señalización conocida como JAK/STAT y promueve la acción de las caspasas, que provocan daño en el ADN. Este daño favorece que las células puedan escapar del tumor primario, dando lugar a la metástasis.

“Durante mucho tiempo hemos considerado a las caspasas como agentes que inducen la muerte celular en respuesta al daño al ADN. Sin embargo, nuestros hallazgos indican que también pueden desempeñar un papel proinvasivo al promover el daño al ADN. Esta investigación amplía nuestro conocimiento de la biología del cáncer, y abre camino a explorar nuevas vías terapéuticas para combatir la metástasis”, explica el Dr. Milán.

La inestabilidad cromosómica en los tumores metastáticos, tres efectos secundarios

La inestabilidad cromosómica, presente en la mayoría de los tumores sólidos, promueve la metástasis del cáncer por tres vías que se dan como efecto secundario de la propia inestabilidad cromosómica. Por una parte, la aneuploidía (o número irregular de cromosomas en una célula, que provoca estrés celular), por otra parte, la formación de micronúcleos (y el proceso inflamatorio que generan) y, por último, el daño en el ADN (causado por rotura de cromosomas).

El laboratorio que lidera el Dr. Milán en el IRB Barcelona lleva años estudiando el papel de la inestabilidad cromosómica en el cáncer y la metástasis. En estudios anteriores, publicados en 2021 y 2018, ya exploraban los efectos de la aneuploidía en este proceso. En este trabajo, describen el tercer eje de acción, la influencia del daño en el ADN en la invasividad de las células cancerosas.

Tres causas para el daño en el ADN

La inestabilidad cromosómica puede inducir daño en el ADN de tres formas diferentes: por un lado, la propia segregación irregular de los cromosomas puede provocar una rotura en la cadena de ADN. En segundo lugar, el desajuste del número de cromosomas provoca un desequilibrio en la maquinaria celular que da lugar a estrés celular en el momento de la replicación del ADN. En tercer lugar, según describen los investigadores en este trabajo, la aneuploidía también activa la vía de señalización, llamada JAK/STAT, que a su vez activa a las caspasas y causa daño en el ADN.

Las caspasas, cuando funcionan adecuadamente, promueven daño en el ADN para que la célula colapse y se desintegre. Sin embargo, los investigadores han detallado ahora cómo niveles más bajos de caspasas promueven un daño en el ADN, que confiere a las células del cáncer de capacidad para hacer metástasis.

Los primeros autores de este trabajo, quienes han llevado a cabo de la mayoría de los experimentos, son las Dras. Lara Barrio, Ana-Elena Gaspar y Mariana Muzzopappa, y el investigador predoctoral Kaustuv Ghosh. Todo el trabajo publicado en este artículo se ha llevado a cabo en el laboratorio de Desarrollo y Control del Crecimiento que lidera el Dr. Milan en el IRB Barcelona.

Este trabajo ha recibido financiación del Ministerio Español de Ciencia e Innovación, los fondos FEDER y el programa Horizon 2020 de la Unión Europea.

Referencia

Barrio L, Gaspar AE, Muzzopappa M, Ghosh K, Romao D, Clemente Ruiz M, et al. Chromosomal Instability-induced Cell Invasion through Caspase-driven DNA Damage. Current Biology [Internet]. 2022[citado 2 oct 2023]. DOI: 10.1016/j.cub.2023.09.004

2 octubre 2023 |Fuente: Genotipia| Tomado de Genética Médica

La proliferación celular requiere la copia (replicación) de los cromosomas y su distribución (segregación) en las dos futuras células hijas. Las células experimentan continuamente alteraciones (lesiones) espontáneas en el ADN que conforma los cromosomas, debido por ejemplo a su entorno acuoso (reactivo). En respuesta a la presencia de lesiones en el ADN, las células detienen el ciclo de división celular para dar tiempo a la reparación de las lesiones e impedir la transmisión de cromosomas dañados y replicados de forma incompleta. La pérdida de esta capacidad da lugar a la aparición de inestabilidad cromosómica, motor de la transformación cancerosa

 Estudios previos de otros laboratorios habían identificado que las células del organismo modelo Schizosaccharomyces pombe, una levadura empleada en el laboratorio para investigar el comportamiento celular, detienen la progresión del ciclo de división celular a través de un proceso que se había asumido como universal (en términos científicos, la fosforilación en un residuo tirosina conservado en la quinasa dependiente de ciclina Cdk1, el motor del ciclo celular).

El equipo dirigido por David G. Quintana, investigador del departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la UAB, ha demostrado que este control no es indispensable en otros organismos y que el modelo hasta ahora imperante era excesivamente simple. Las células a las que habían eliminado el gen responsable de este control, llamado Wee1 / Swe1, eran plenamente capaces de detener el ciclo celular en respuesta a daño en el ADN, lo que sugería la existencia de controles adicionales.

Mecanismo de vigilancia

El trabajo, publicado en Plos Genetics,  identifica tres vías de control que confluyen en esta respuesta, mediadas por los genes Wee1, Pds1/securina y Rad53/Chk2. Cada una de ellas por sí sola es suficiente para impedir la segregación de los cromosomas y, por tanto, el proceso de división celular. Es necesaria la eliminación simultánea de estas tres vías de control a fin de que pueda tener lugar la segregación de cromosomas dañados y replicados de manera incompleta.

Significativamente, el gen Rad53/Chk2 forma parte del llamado mecanismo de vigilancia (en inglés llamado checkpoint) de la fase S, que detecta y responde a las situaciones que comprometen el proceso de replicación de los cromosomas. Chk2 es oncogénico en humanos y el checkpoint de la fase S es considerado una barrera anticáncer temprana en el proceso de transformación maligna.

Los autores proponen que los tres niveles de control, y no solo el mediado por el gen Wee1, probablemente estén presentes también en las células humanas. Esto explicaría la paradoja de que Wee1 no sea oncogénico en humanos: las células disponen de dos barreras más para evitar esta pérdida de control.

 septiembre 18 / 2015 (JANO)

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