Resumen de Papel del óxido nítrico en la biología de las células madre tumorales intestinales: nuevas opciones en el tratamiento del cáncer colorrectal
1. Introducción o motivación de la tesis Los avances sobre el conocimiento de las vías moleculares implicadas en el cáncer colorrectal (CCR) han permitido el desarrollo de nuevas terapias dirigidas (1). Sin embargo, el CCR continua siendo un gran problema de salud pública, siendo uno de los cánceres más frecuentes y que más muertes causan a nivel mundial (2). El establecimiento de una clasificación precisa de los tumores de CCR es un factor clave en el manejo de la enfermedad. Esta clasificación ha sido establecida históricamente en base a la localización y apariencia histológica del tumor (3), sin embargo, se encuentran grandes diferencias en respuesta a terapia y resultado clínico entre tumores con histologías similares (4). Los avances tecnológicos desarrollados en las últimas décadas han permitido la obtención de clasificaciones moleculares que reflejan de manera más precisa el comportamiento de cada tumor (3). Estas clasificaciones podrían contribuir a encontrar dianas específicas de subtipos tumorales de CCR y ayudar al desarrollo de terapias más efectivas. Aunque el descubrimiento de agentes quimioterápicos y el desarrollo de terapias dirigidas ha contribuido significativamente a la mejora en la supervivencia de pacientes metastásicos (5), finalmente aparece la quimiorresistencia, lo que resulta en el fracaso terapéutico. En esta búsqueda de nuevas terapias, el óxido nítrico (NO) ha sido señalado en las últimas décadas como un agente importante en carcinogénesis, incluido el CCR (6). Esta molécula es producida por tres isoformas de la óxido nítrico sintasa (NOS) (7), donde el papel la isoforma inducible (iNOS) ha sido el centro de atención para su estudio en carcinogénesis (8). Por otro lado, existen otros estudios que indican que la isoforma endotelial (eNOS) podría estar implicada en distintos fenómenos como la resistencia a terapia y la metástasis (9, 10). Sin embargo, no hay datos sobre el papel de esta proteína en la población de células madre tumorales, responsables de la iniciación y del crecimiento tumoral. De este modo, el objetivo de la tesis consistió en abordar el papel del NO sobre esta particular subpoblación de células tumorales así como la expresión de eNOS en distintos modelos in vitro y preclínicos, evaluando la potencialidad y la traslacionalidad clínica de terapias basadas en la retirada de NO.
2. Contenido de la investigación En el presente estudio la expresión de eNOS se encontró significativamente elevada en tejido intestinal de ratones VilCreERT2Apcfl/+ y VilCreERT2Apcfl/fl, que son modelos de iniciación de cáncer intestinal, con una intensa tinción en las criptas hiperproliferativas. De manera similar, el modelo de ratón VilCreERT2Apcfl/+ Ptenfl/+, que presenta un fenotipo más invasivo, mostró una alta expresión de eNOS en tumores intestinales, mientras que esta isoforma no se expresaba en tejido normal. Sin embargo, ninguno de estos tres modelos mostró una expresión apreciable de iNOS. De manera destacable, cuando se clasificaron 40 tumores colorectales humanos en diferentes subtipos moleculares clínicamente relevantes, se encontró una alta expresión de eNOS en el subtipo mesenquimal, con bajas tasas de supervivencia global y libre de recidiva. De manera similar, la eNOS se encontró altamente expresada en tumores colorectales humanos no clasificados y pobremente diferenciados. Consecuentemente, aquellos pacientes de CCR con una alta expresión de eNOS y una baja expresión de iNOS mostraron una tasa de supervivencia a 5 años significativamente más baja. Además, los organoides obtenidos a partir de tejido intestinal de ratones Apcfl/fl mostraron una alta expresión de eNOS en comparación con organoides silvestres y la eliminación específica de NO con el compuesto c-PTIO disminuyó la proliferación y la expresión de marcadores de CSCs, tales como Lgr5, Troy, Vav3 y Slc14a1, en estos organoides intestinales. La eliminación específica de NO también disminuyó la expresión de proteínas relacionadas con CSCs en células de CCR humano tales como β–catenina y Bmi1, deteriorando el fenotipo CSC. Para descartar la contribución de iNOS en este efecto, se estableció una línea celular de CCR donde se silenció en la expresión de iNOS y en la que la retirada de NO también impactó negativamente a la expresión de proteínas relacionadas con las CSCs. Para explorar la capacidad antitumoral de terapias basadas en la retirada de NO, se realizaron varios experimentos in vivo. Así, células de CCR a las que previamente se les retiró el NO mostraron una menor capacidad para formar tumores en ratones y además el tratamiento con c-PTIO in vivo mostró un claro efecto antitumoral en un modelo murino de xenoinjerto de línea celular. Este efecto también se encontró en modelos de xenoinjertos derivados de pacientes (PDXs), donde el volumen tumoral se redujo notablemente. Por otro lado, la eliminación específica de NO sensibilizó tanto a células de CCR inicialmente respondedoras como quimiorresistentes a quimioterapia y evitó el enriquecimiento de CSCs tras el tratamiento. La retirada de NO también resultó en una detención masiva en la fase G2 del ciclo celular y una disminución en la de expresión de la ciclina D1 en células de CCR. Inesperadamente, el tratamiento con agentes quimioterápicos in vivo resultó en un acusado aumento de la expresión de eNOS, lo que sugiere un potencial mecanismo adaptativo de quimiorresistencia.
3. Conclusión En conjunto, los datos del presente estudio apoyan que el aumento de expresión de eNOS ocurre tras la pérdida de Apc, emergiendo como una potencial e inesperada nueva diana en tumores colorectales mesenquimales de peor prognosis, donde la retirada de NO podría representar una interesante alternativa terapéutica para eliminar la subpoblación de CSCs. Además, el aumento de expresión de eNOS tras el tratamiento con quimioterapia sugiere que la eliminación eficiente de NO podría sensibilizar tanto a células tumorales inicialmente respondedoras como a quimiorresistentes a estos agentes in vivo.
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