Harvard, las células de cáncer de ovario cooperan

Para investigar, Brugge y sus colegas, dirigidos por el primer autor Suha Naffar-Abu Amara , investigador del HMS en biología celular, estudiaron las características de subpoblaciones de células cancerosas individuales y mezclas de subpoblaciones tomadas del mismo tumor.

Se centraron en una línea celular derivada de cáncer de ovario humano, que se sabía que formaba tumores metastásicos cuando se trasplantaba a ratones. El equipo aisló numerosas células individuales y expandió cada célula en una población de clones idénticos. Basándose en las diferencias en la forma y el crecimiento de las células, seleccionaron 11 de estas poblaciones para su estudio.

Trabajo en equipo transitorio

Cuando el equipo inyectó una mezcla de las 11 poblaciones clonales en el abdomen de los ratones, observaron un crecimiento robusto y la formación de tumores sólidos metastásicos en diferentes órganos como se esperaba.

Sin embargo, cuando cada población se inyectó individualmente, solo un clon, llamado CL31, mostró un crecimiento significativo. El resto se estancó, disminuyó en número o desapareció por completo.

Sorprendentemente, ninguno de los clones, incluido CL31, fue capaz de formar tumores metastásicos sólidos por sí solo.

«Todos los clones, excepto uno, murieron cuando se inyectaron individualmente, y la única forma de obtener metástasis era mezclar las poblaciones», dijo Brugge. «No teníamos idea de que íbamos a observar lo que hacíamos, y este fue el fenómeno que nos llevó durante años a comprender mejor».

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Para identificar cómo las células cancerosas mixtas condujeron a la diseminación del tumor, mientras que las subpoblaciones individuales no lo hicieron, el equipo etiquetó cada clon con un código de barras de ADN único y observó la composición de los tumores metastásicos.

Inicialmente, los 11 clones estaban presentes aproximadamente en el mismo número después del trasplante en el ratón. Pero después de unas semanas, más del 80 por ciento de las células eran clones CL31. En la semana 10, se habían formado tumores metastásicos que estaban compuestos casi en su totalidad por CL31. Este hallazgo, junto con experimentos adicionales, proporcionó una fuerte evidencia de que las interacciones entre poblaciones clonales permitían de alguna manera que las células CL31 se volvieran metastásicas.

Los análisis genéticos revelaron que las células CL31 poseían exclusivamente niveles amplificados del gen ERBB2, que codifica un factor de crecimiento llamado HER2 que ha sido implicado en ciertos tipos de cáncer de mama. En particular, cuando el tumor original se analizó genéticamente a granel, los investigadores vieron pequeñas poblaciones de células con ERBB2 amplificado , lo que confirma que el enfoque de clonación de una sola célula identificó con éxito células raras del tumor original.

Buscando factores que activan ERBB2 en las células CL31, los investigadores se centraron en una proteína de señalización llamada anfirregulina, que se encuentra en cantidades elevadas en los cánceres de ovario avanzados y se ha asociado con un mal pronóstico.

Experimentos adicionales revelaron que la exposición a anfirregulina durante un breve período de tiempo después de la inyección de CL31 es suficiente para actuar como un interruptor que permite que CL31 forme tumores metastásicos.

Identificar el mecanismo molecular subyacente a la cooperación clonal fue un desafío

Dijo Naffar-Abu Amara. “Muchas hipótesis de trabajo surgieron y murieron, pero eventualmente las piezas del rompecabezas comenzaron a encajar en su lugar. Ver cómo los bloques de construcción finalmente se alinean fue una fase muy emocionante y satisfactoria en nuestra investigación «.

Largo camino

La identificación de este mecanismo previamente desconocido que impulsa la metástasis ahora abre nuevas líneas de estudio para comprender mejor el proceso y encontrar nuevos enfoques para controlarlo, dijeron los autores.

las células de cáncer de ovario cooperan

El equipo realizó experimentos que demostraron que el bloqueo de la capacidad de las células CL31 para reconocer la anfirregulina podría interferir con la formación de tumores metastásicos sólidos. Sin embargo, se deben responder innumerables preguntas antes de que se pueda considerar cualquier aplicación clínica potencial, según Brugge y sus colegas.

Los hallazgos del estudio se basaron en modelos de células y ratones, y se requiere investigación adicional para confirmar si el mecanismo es similar en humanos. A diferencia de la mayoría de los otros cánceres, las células de cáncer de ovario crecen y se diseminan en el líquido de la cavidad abdominal, formando tumores metastásicos sólidos en las superficies de sitios como el diafragma y el páncreas. Se necesitan más estudios para revelar si mecanismos similares juegan un papel en los cánceres que se propagan a través de la sangre o los sistemas linfáticos.

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Los resultados también informan los esfuerzos para comprender mejor los comportamientos y las interacciones de los diferentes tipos de células dentro de los tumores, según los autores. Estas dinámicas están cada vez más implicadas como una causa de sensibilidad a los fármacos impredecible, resistencia a los fármacos y propiedades como la metástasis. Por tanto, la metástasis del cáncer de ovario ofrece un modelo intrigante para estudiar la dinámica evolutiva de la cooperación entre las células cancerosas, escribieron los autores.

Además, el estudio destaca la importancia de los modelos animales en el estudio del cáncer. Normalmente, la investigación sobre metástasis implica comparaciones entre el tumor primario y un tumor metastásico, que puede omitir información sobre interacciones sensibles al tiempo.

«Debido a que esta interacción fue transitoria, los enfoques estándar para comparar tumores primarios y metastásicos no son factibles», dijo Brugge. «Seríamos ciegos a este tipo de mecanismo sin emplear modelos animales y poblaciones clonales individuales de células».

Otros autores del estudio incluyen a Hendrik Kuiken, Laura Selfors, Timothy Butler, Marco Leung, Cheuk Leung, Elaine Kuhn, Teodora Kolarova, Carina Hage, Kripa Ganesh, Richard Panayiotou, Rosemary Foster, Bo Rueda, Athena Aktipis, Paul Spellman, Tan Ince , Joanne Xiu, Matthew Oberley, Zoran Gatalica, Nicholas Navin, Gordon Mills y Rodrick Bronson.

El estudio fue financiado por el Instituto Nacional del Cáncer (subvención CA181543), la Fundación de Investigación Médica Dr. Miriam y Sheldon G. Adelson, MD Anderson (subvenciones R50 CA221675, R33CA214310 y OC130649), el Instituto del Cáncer Knight y el Instituto Nacional de Trastornos Neurológicos y Accidente cerebrovascular (otorga NS072030, 5T32GM07133 y 129098-RSG-16-092-01-TBG).