Los científicos de Salk utilizan una vieja teoría para descubrir nuevos objetivos en la lucha contra el cáncer de mama

Los científicos de Salk utilizan una vieja teoría para descubrir nuevos objetivos en la lucha contra el cáncer de mama

Las similitudes entre las firmas genéticas en los órganos en desarrollo y el cáncer de mama podrían predecir y personalizar las terapias contra el cáncer

LA JOLLA, CA—Reviviendo una teoría propuesta por primera vez a finales de 1800 de que el desarrollo de órganos en el embrión normal y el desarrollo de cánceres están relacionados, los científicos del Instituto Salk de Estudios Biológicos han estudiado el desarrollo de órganos en ratones para desentrañar cómo los cánceres de mama , y quizás otros tipos de cáncer, se desarrollan en las personas. Sus hallazgos proporcionan nuevas formas de predecir y personalizar el diagnóstico y el tratamiento del cáncer.

En un artículo publicado el 3 de febrero en Cell Stem Cell, los científicos informan similitudes sorprendentes entre las firmas genéticas encontradas en ciertos tipos de cáncer de mama humano y las de las células madre en el tejido mamario en embriones de ratón. Estos hallazgos sugieren que las células cancerosas subvierten los programas genéticos clave que guían a las células inmaduras para construir órganos durante el crecimiento normal.

“Las células madre en un embrión sano en desarrollo tienen un sistema GPS para alertarlas sobre su posición en el órgano”, dice geoffrey wahl, profesor en Salk's Laboratorio de Expresión Génica, quien dirigió la investigación. “El sistema depende de instrucciones internas y señales externas del entorno para decirle a la célula madre qué hacer y a dónde ir en el cuerpo. Estimula a las células madre para que crezcan y formen más células madre, o para que se transformen en diferentes células que formen órganos complejos, como el seno. Nuestros hallazgos nos dicen que este sistema GPS se rompe durante el desarrollo del cáncer, y eso puede explicar por qué detectamos células similares a las madres en los cánceres de mama”.

Los investigadores de Salk encontraron similitudes en la actividad genética de los cánceres de mama y las células madre mamarias que se encuentran en embriones de ratón en desarrollo (en la foto sobre un fondo de tejido adiposo). Sus hallazgos ofrecen pistas para desarrollar terapias personalizadas para el cáncer.

Imagen: Cortesía de Dannielle D. Engle

La relación entre el cáncer y los tejidos embrionarios fue propuesta por primera vez en la década de 1870 por Francesco Durante y Julius Cohnheim, quienes pensaron que los cánceres se originaban a partir de células adultas que persistían en un estado inmaduro similar al embrionario. Más recientemente, científicos como Benjamin Spike, coautor del trabajo actual y becario postdoctoral en el laboratorio de Wahl, han descubierto que los tumores a menudo contienen células con características de células madre reveladas por sus firmas genéticas.

Como resultado, muchos científicos y médicos buscan formas de destruir las células similares a las madres en el cáncer, ya que dichas células pueden hacer que el cáncer sea más resistente al tratamiento y pueden conducir a la recurrencia del cáncer. Los científicos de Salk ahora están caracterizando las células madre en ciertas formas de cáncer de mama para detener su crecimiento.

Estudiar la actividad genética de las células madre específicas de órganos es muy difícil porque las células son muy raras y es difícil separarlas de otras células en el órgano. Pero, al centrarse en el tejido obtenido de embriones de ratón, los investigadores de Salk pudieron por primera vez identificar y aislar una cantidad suficientemente grande de células madre mamarias fetales para comenzar a comprender cómo funciona su GPS.

Los científicos de Salk primero hicieron el sorprendente hallazgo de que estas células madre fetales de mama no eran completamente funcionales hasta justo antes del nacimiento. Esta observación sugirió que se necesita un paisaje muy especial para que una célula se convierta en una célula madre. Las células madre de mama en esta etapa embrionaria tardía eran lo suficientemente abundantes para simplificar su aislamiento. Esto permitió determinar su firma genética y luego compararla con la de las células madre en los cánceres de mama.

Las firmas de las células madre mamarias en el feto fueron asombrosamente similares a las células similares a las madres que se encuentran en los cánceres de mama agresivos, incluida una fracción significativa de un subtipo de cáncer virulento conocido como "triple negativo". Esto es importante ya que este tipo de cáncer de mama ha carecido hasta ahora de dianas moleculares útiles para diseñar estrategias terapéuticas personalizadas.

“Es poco probable que las células que alimentan el desarrollo de tumores en el adulto 'inventen' patrones completamente nuevos de expresión génica”, dice Benjamin Spike. "En cambio, algunas células cancerosas parecen reactivar y corromper los programas que gobiernan la función de las células madre del tejido fetal, incluidos los programas de sus células vecinas que constituyen el paisaje circundante de células madre fetales, o microambiente".

El descubrimiento de las firmas genéticas compartidas ofrece una nueva vía para que los científicos exploren los vínculos entre el desarrollo y el cáncer. Al descubrir nuevos marcadores biológicos, los científicos esperan desarrollar pruebas que individualicen el tratamiento mostrando cómo funciona el sistema GPS de un tumor. Esto debería ayudar a los médicos a determinar qué pacientes pueden beneficiarse del tratamiento y los tipos correctos de tratamiento que deben administrar.

Los médicos ya están usando medicamentos, como Herceptin, que se dirigen específicamente a las vías genéticas que funcionan mal en los tumores, pero actualmente no hay tales terapias disponibles para ciertas formas agresivas de la enfermedad, como el subtipo triple negativo.

Aunque las células cancerosas triple negativas carecen de los tres marcadores genéticos críticos que se utilizan actualmente para guiar el tratamiento del cáncer de mama, el análisis de los científicos sugiere una fuerte dependencia de la señalización a través de vías similares a las que afectan el crecimiento de las células madre mamarias fetales.

Descubrieron que las células madre mamarias fetales son sensibles a una clase de terapias dirigidas que ya existen, por lo que estas terapias también podrían funcionar en los cánceres de mama triple negativos. Actualmente se están realizando estudios de laboratorio y ensayos clínicos para probar esta posibilidad.

“Se está realizando un esfuerzo sustancial para personalizar el tratamiento del cáncer al obtener una mejor comprensión de la genética del cáncer de un paciente individual”, dice Wahl. “Nuestros hallazgos ofrecen una forma de descubrir nuevos objetivos y nuevos medicamentos para humanos mediante el estudio de las células madre primitivas en un ratón”.

Además de Spike, Dannielle Engle y Jennifer Lin, ambas investigadoras postdoctorales en el laboratorio de Wahl, también fueron coautoras del artículo.

La investigación fue patrocinada por la Fundación de Investigación del Cáncer de Mama, la Departamento de Defensa de EE.UU., la Fundación G. Harold y Leila Y. Mathers y Susan G. Komen para la Cura.

Sobre el Instituto Salk de Estudios Biológicos:
El Instituto Salk de Estudios Biológicos es una de las instituciones de investigación básica más importantes del mundo, donde profesores de renombre internacional investigan cuestiones fundamentales de las ciencias de la vida en un entorno único, colaborativo y creativo. Centrados tanto en el descubrimiento como en la orientación de futuras generaciones de investigadores, los científicos de Salk realizan contribuciones innovadoras a nuestra comprensión del cáncer, el envejecimiento, el Alzheimer, la diabetes y las enfermedades infecciosas mediante el estudio de la neurociencia, la genética, la biología celular y vegetal y disciplinas relacionadas.

Los logros de la facultad han sido reconocidos con numerosos honores, incluidos premios Nobel y membresías en la Academia Nacional de Ciencias. Fundado en 1960 por el pionero de la vacuna contra la polio Jonas Salk, MD, el Instituto es una organización independiente sin fines de lucro y un hito arquitectónico.