Circuitos génicos relacionados con la EMT y generación de células madre tumorales en cáncer de pulmón

El cáncer se ha convertido en una problemática de salud pública a nivel mundial y nacional, considerándose la segunda causa de muerte. Para el año 2020 se reportaron 9.958.133 muertes en el mundo de las cuales en Colombia correspondieron 54.9871. Una de las principales razones de la mortalidad en cáncer es la metástasis, reportando que alrededor del 90% de los pacientes que la desarrollan mueren2. Por tanto, el impacto y la gran problemática que presenta esta patología en la salud de los colombianos y la urgencia que tiene la enfermedad por la exploración tanto de biomarcadores para el diagnóstico precoz, como la búsqueda de tratamientos efectivos y radicales, especialmente en cáncer avanzado, es que se considerada como el foco de investigación en el presente proyecto. Uno de los tumores que encabeza la lista en los últimos años corresponde al cáncer de pulmón, en el cual se ha reportado para el año 2020, como el segundo cáncer con mayor incidencia a nivel mundial, después del cáncer de seno, con cifras de 2.206.771 casos nuevos y con 1.796.144 muertes; otorgándole el primer puesto en mortalidad1. Los carcinomas de pulmón en sus primeros estadios son asintomáticos, razón por la cual, la mayoría de los casos se diagnostican ya en un estado metastásico 3, 4 Al momento de la detección, suele recibir menor atención que otros tipos de cáncer por la carencia de síntomas específicos que identifiquen la patología antes de que este evolucione a un mayor estadio 1. Aproximadamente el 80% de los pacientes con esta malignidad se diagnostican en estadios III y IV, es decir, tumores localmente avanzados o ampliamente metastásicos 5, 6. A pesar de las diferentes terapias presentes hoy en día como la cirugía, radiación, quimioterapia o terapias dirigidas, la enfermedad presenta un pronóstico muy pobre, debido a la dificultad que tienen los tratamiento actuales en erradicar un tumor en estadios avanzados 7. La progresión del tumor hacia metástasis conlleva a tasas de supervivencia a cinco años muy bajas, alrededor del 23% para cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) y 6% para cáncer de pulmón de células pequeñas (SCLC) 8. Por tanto, la capacidad que tiene esta neoplasia de crecer y difundirse rápidamente a otras zonas del organismo y la dificultad del tratamiento en estadios avanzados, son causas principales de estas alarmantes cifras de mortalidad 9. Esto crea la necesidad e importancia de conocer y comprender aquellos mecanismos a nivel molecular que desencadenan la metástasis en este tipo de tumor, ya que la comprensión actual de las vías de señalización molecular que impulsan el proceso metastásico son fragmentadas e insuficientes, lo cual ha limitado el desarrollo de tratamientos enfocados hacia este proceso. Una de las hipótesis que llama la atención es que las células tumorales inducen modificaciones funcionales y morfológicos, provocando una transición epitelio mesenquimal (EMT). El término EMT se refiere a la activación de un complejo programa molecular y celular, en el que las células epiteliales pierden las propiedades de adhesión celular, polaridad apical-basal y de falta de movilidad, y adquieren características mesenquimales como son la motilidad, la invasión y el aumento de la resistencia a la apoptosis 10, 11. La EMT es de importancia fisiológica, ya que ocurre en etapas críticas del desarrollo embrionario en muchas especies; sin embargo, observaciones en tumores humanos y modelos animales experimentales han producido pruebas convincentes del papel de la EMT en la carcinogénesis 12. En particular, contribuye a la invasión de células tumorales, diseminación metastásica y resistencia terapéutica 11, 13. En la EMT aparecen algunos cambios en las características fenotípicas, tales como: (1) adquisición de morfología fusiforme; (2) represión de marcadores epiteliales (como E-cadherina, citoqueratina, claudinas) y ganancia de marcadores mesenquimales (N-cadherina, vimentina, fibronectina) y (3) aumento de la motilidad y la capacidad de invadir la matriz extracelular 14. Todos estos cambios inherentes a la EMT en una célula, ocurren en respuesta a la activación del programa morfogenético que ya está codificado en su genoma 15. Este proceso, depende de la modulación de la expresión de docenas de genes distintos, dando a las células acceso al programa que organiza los eventos de la EMT y la producción de células madre tumorales (cancer stem cells, CSC). Las células con estas capacidades comparten varias características con su contraparte normal, como su capacidad de autorrenovarse, mantener la población de células madre indefinidamente y también generar células capaces de diferenciarse en al menos un linaje específico 16, 17. Las CSC constituyen menos del 1% de la población tumoral y se encuentran en el centro del tumor principalmente, siendo estructural y funcionalmente distintas de otras células en la masa tumoral 18. A este grupo celular se le atribuye la capacidad de hacer metástasis a causa de su gran plasticidad fenotípica 19, 20, teniendo la facilidad para generar la transición epitelio mesénquima y revertir este proceso a la hora de colonizar otro tejido 21. Asimismo, tiene una gran resistencia a las terapias convencionales a causa de su lento crecimiento y estado de desdiferenciación, por lo que la mayoría de los fármacos antitumorales clásicos las afectan en menor grado, ya que estas terapias van dirigidas hacia células con altas tasas de proliferación 22, 23. Por último, las CSC también son responsables de la recurrencia de la enfermedad debido a su capacidad de auto renovación, proliferación simétrica o asimétrica, resistencia terapéutica y plasticidad 24–27. Estudios han revelado numerosos genes y rutas que están involucrados en la generación y mantenimiento de las CSC, como Vías de señalización Wnt/b-catenina, PI3K/Akt, factor de crecimiento de fibroblastos (FGF), STAT3, entre otros 28–31. Adicional a esto, la evidencia indica que, además de los cambios en la regulación de los genes que codifican proteínas, las alteraciones en la expresión de genes que no codificantes como lo son los microRNAs (miRNAs) pueden contribuir en la EMT y generación de CSC. Los MicroRNAs son pequeñas secuencias de RNA no codificante para proteínas, que bajo múltiples procesos de maduración presentan finalmente una longitud entre 18 y 25 nucleótidos 32. Estas moléculas, son de gran importancia en la modulación de la expresión génica, mediante la regulación de diversos procesos como la apoptosis, la diferenciación, el metabolismo, la morfogénesis y el desarrollo neuronal 33, 34. La función principal de los microRNAs dentro de la célula, es regular a nivel postranscripcional la expresión proteica de diferentes genes. Cientos de genes del genoma humano transcriben microRNAs y estudios in silico han demostrado que alrededor de 5.300 genes humanos (30%) pueden estar regulados por microRNAs, lo que convierte a estas moléculas en la clase de reguladores génicos más abundante 35–37. Existe el consenso de que los microRNAs desempeñan un papel central en el establecimiento y la progresión de los tumores. Por tanto, investigar la desregulación de la expresión de microRNAs que conllevan al inicio y progresión de la enfermedad, puede contribuir en la reconstrucción de redes génicas, convirtiéndose en una base importante hacia posibles dianas terapéuticas que logren atacar el cáncer en estadios avanzado. Más aún cuando canceres como pulmón presentan una supervivencia media tan baja, requiriendo de investigaciones que logren mimetizar los graves efectos de la enfermedad 38. Considerando la problemática presentada anteriormente, nos planteamos como pregunta de investigación ¿Cuáles son los circuitos génicos regulados por microRNAs que participan en la Transición epitelio-mesénquima (EMT) y la generación de células madre tumorales (CSC)? La propuesta presentada se justifica por la escasez de datos sobre los factores que contribuyen en la progresión tumoral hacia metástasis que involucran procesos de transición epitelio-mesenquimal (EMT) y que conllevan a la generación de células madre tumorales (CSC), en donde la presencia de esta población celular dificulta aún más el tratamiento efectivo contra la enfermedad, ya que generan una resistencia a las terapias convencionales y además son consideradas como las principales causantes de la recurrencia tumoral 16. Adicionalmente, la investigación está enfocada en el modelo de cáncer de pulmón, debido a la capacidad de esta neoplasia para desarrollar metástasis principalmente en órganos como cerebro, hueso e hígado 9 favoreciendo de este modo las altas tasas de mortalidad. Por lo tanto, este estudio pretende contribuir en la comprensión de la biología de la CSC en cáncer de pulmón y al desarrollo de enfoques terapéuticos aplicados al tratamiento del cáncer avanzado, revelando el posible rol central de los microRNAs en metástasis.