¿Qué tan parecidas son las células cancerosas de un solo paciente?
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain
Incluso dentro de un solo paciente con cáncer, hay una gran diversidad de células tumorales individuales, que muestran comportamientos distintos relacionados con el crecimiento, metástasis y respuestas a la quimioterapia. Para llevar a cabo estos comportamientos, cada célula cancerosa usa sus genes para producir las moléculas necesarias de una manera única conocida como su «firma de expresión génica». Para correlacionar las firmas de expresión génica con la progresión del cáncer y la resistencia a la quimioterapia, un equipo de científicos dirigido por Rong Lu de la USC y Akil A. Merchant de Cedars-Sinai introdujo una nueva tecnología genética en un estudio publicado en Nature Communications.
Para desarrollar el sistema experimental, el primer autor Humberto Contreras-Trujillo de la USC y sus colegas combinaron dos tecnologías existentes. El primero permitió a los investigadores leer las firmas de expresión génica de células cancerosas individuales de pacientes con leucemia. La segunda tecnología, desarrollada por Lu Lab, permitió a los científicos etiquetar células de leucemia individuales con «códigos de barras» hereditarios basados en ADN, lo que ofrece una forma de rastrear no solo las células sino también su progenie durante la progresión de la enfermedad.
Usando este sistema experimental, el equipo analizó las firmas de expresión génica de una muestra representativa de células de leucemia con código de barras y luego trasplantó el resto de las células a ratones.
Las firmas de expresión génica distintas se correlacionaron con los diversos órganos donde las células cancerosas terminaron en los ratones. Por ejemplo, las células cancerosas con alta expresión de un gen llamado CMC2 tendieron a colonizar los ovarios, mientras que las células con niveles bajos de expresión de CMC2 establecieron colonias en la sangre y el bazo.
Otras células cancerosas con expresión elevada de la los genes BTK, DNAJC y LRIF1 tendían a generar descendencia en bolsas discretas de la médula ósea. Cuando los científicos desactivaron estos genes, las células leucémicas aceleraron la migración, perdiendo su capacidad de adherirse a otras células en la médula ósea.
«En nuestro estudio, pudimos identificar genes previamente desconocidos que están involucrados en enfermedades progresión y resistencia a la quimioterapia. Estos genes pueden proporcionar nuevos objetivos para futuras terapias «, dijo Lu, quien es profesor asistente Richard N. Merkin de Biología de Células Madre y Medicina Regenerativa, Ingeniería Biomédica, Medicina y Gerontología en la USC, y Leucemia y Becario de la Sociedad de Linfoma.
Al demostrar que las células cancerosas con distintas firmas de expresión génica tienden a crecer en diferentes órganos y bolsillos de la médula ósea, el estudio también subrayó un problema importante que enfrentan los investigadores del cáncer: estudiar muestras no representativas de células de pacientes. Por ejemplo, si un médico recolecta células del paciente a través de una extracción de sangre estándar, la muestra no incluiría las células de leucemia no circulantes localizadas en bolsas de la médula ósea. Aún más preocupante, dado que estas bolsas de células cancerosas no están distribuidas de manera uniforme, es posible que las biopsias estándar de médula ósea no diagnostiquen con precisión la enfermedad en el paciente.
Existen desafíos similares cuando se trasplantan células de pacientes a ratones de laboratorio para realizar investigaciones preclínicas sobre el cáncer. Menos del uno por ciento de las células del paciente crecen y se multiplican en ratones.
Estos problemas se agravan si las células del paciente se recolectan de un ratón y luego se trasplantan a otro ratón. Esta práctica, conocida como trasplante en serie, es una técnica estándar para permitir que pequeñas muestras de células de pacientes se expandan a las cantidades más grandes necesarias para la investigación. Sin embargo, el nuevo estudio de Nature Communications muestra que los trasplantes en serie también favorecen la supervivencia de las células cancerosas con firmas de expresión génica particulares.
Además, las células de pacientes con recaída parecían tener menos probabilidades de sobrevivir cuando se trasplantaban a ratones, en comparación con las células derivadas de los mismos pacientes antes de cualquier tratamiento terapéutico. En la mayoría de los casos, la progenie de una o dos células de leucemia de la fase recidivante dominaba en los ratones trasplantados.
«Nuestro nuevo sistema puso al descubierto limitaciones evidentes en los modelos de leucemia que se utilizan actualmente para llevar a cabo las etapas finales de pruebas antes de que los posibles tratamientos terapéuticos avancen a ensayos clínicos en humanos», dijo Merchant, médico y científico en Cedars-Sinai. «Estos modelos de leucemia no capturan la diversidad completa de células tumorales individuales dentro de un solo paciente, y mucho menos dentro de la población más amplia de pacientes afectados por esta enfermedad».
Los investigadores también expusieron a sus ratones a diferentes variaciones del régimen estándar de tratamiento de la leucemia: quimioterapia intensiva a corto plazo, seguida de terapia de mantenimiento a largo plazo. Hubo distintas firmas de expresión génica en las células de leucemia que eventualmente murieron debido al tratamiento intensivo, dejaron de crecer debido a la terapia de mantenimiento o solo respondieron a una combinación de ambos. En consecuencia, en la práctica clínica real, la terapia combinada ha demostrado ser el mejor enfoque general para los pacientes.
«Al usar nuestro sistema experimental, aprendimos mucho sobre cómo la expresión génica de las células leucémicas individuales influye en su progresión y resistencia al tratamiento», dijo Lu. «El mismo sistema puede proporcionar información similar sobre muchos otros tipos de cáncer y ayudar a identificar y caracterizar las células particulares que impulsan la enfermedad y subyacen a la resistencia al tratamiento».
Explorar más
Encontrar células cancerosas ocultas mediante la medición de los niveles globales de proteínas en células individuales Más información: Descifrar la heterogeneidad intratumoral mediante el seguimiento clonal integrado y análisis de transcriptomas de células individuales, Nature Communications (2021) . DOI: 10.1038/s41467-021-26771-1 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por la Escuela de Medicina Keck de la USC Cita: ¿Qué tan parecidas son las células cancerosas? de un solo paciente? (2021, 11 de noviembre) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-11-alike-cancer-cells-patient.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.