El equipo descubre un nuevo orgánulo implicado en la metástasis del cáncer
Esta imagen en 3D de metástasis óseas de cáncer de mama humano muestra la formación del orgánulo recién descrito (magenta) en las células cancerosas (cian). Los núcleos celulares de las células cancerosas y las células óseas normales están marcados en azul. Crédito: Representación de la imagen por Mark Esposito y Gary Laevsky
Algunos de los principales investigadores del cáncer de Princeton se sorprendieron al descubrir que lo que pensaban que era una investigación directa sobre cómo el cáncer se propaga a través del cuerpo metástasis arrojó evidencia de separaciones de fase líquido-líquido: el nuevo campo de investigación biológica que investiga cómo las gotas líquidas de materiales vivos se fusionan entre sí, de forma similar a los movimientos que se observan en una lámpara de lava o en el mercurio líquido.
«Creemos que esta es la primera vez que la separación de fases se ha implicado en la metástasis del cáncer», dijo Yibin Kang, profesor de biología molecular de Warner-Lambert/Parke-Davis. Es el autor principal de un nuevo artículo que aparece en la portada de la edición actual de Nature Cell Biology.
Su trabajo no solo relaciona las separaciones de fase con la investigación del cáncer, sino que las gotas fusionadas resultaron crear más que la suma de sus partes, autoensamblándose en un orgánulo previamente desconocido (esencialmente un órgano de la célula).
Descubrir un nuevo orgánulo es revolucionario, dijo Kang. Lo comparó con encontrar un nuevo planeta dentro de nuestro sistema solar. «Conocemos algunos orgánulos durante 100 años o más y, de repente, ¡encontramos uno nuevo!»
Esto cambiará algunas percepciones fundamentales de lo que es y hace una célula, dijo Mark Esposito , un doctorado de 2017. ex alumno y postdoctorado actual en el laboratorio de Kang, que es el primer autor del nuevo artículo. «Todos van a la escuela y aprenden ‘La mitocondria es el motor de la célula’ y algunas otras cosas sobre algunos orgánulos, pero ahora, nuestra definición clásica de lo que hay dentro de una célula, de cómo una célula se organiza y controla su comportamiento, está empezando a cambiar», dijo. «Nuestra investigación marca un paso adelante muy concreto en eso».
El trabajo surgió de colaboraciones entre investigadores en los laboratorios de tres profesores de Princeton: Kang; Ileana Cristea, profesora de biología molecular y destacada experta en espectroscopia de masas de tejido vivo; y Cliff Brangwynne, profesor de Ingeniería Química y Biológica de June K. Wu ’92 y director de la Iniciativa de Bioingeniería de Princeton, quien fue pionero en el estudio de la separación de fases en procesos biológicos.
«Ileana es bioquímica, Cliff es biofísico e ingeniero, y yo soy biólogo del cáncer, biólogo celular», dijo Kang. «Princeton es simplemente un lugar maravilloso para que las personas se conecten y colaboren. Tenemos un campus muy pequeño. Todos los departamentos de ciencias están uno al lado del otro. ¡El laboratorio de Ileana está en realidad en el mismo piso que el mío de Lewis Thomas! Estas relaciones tan cercanas , entre áreas de investigación muy diversas, nos permiten incorporar tecnologías desde muchos ángulos diferentes y permitir avances para comprender los mecanismos del metabolismo en el cáncer, su progresión, metástasis y la respuesta inmune, y también encontrar nuevas formas de abordarlo».
El último avance, que presenta el orgánulo aún sin nombre, agrega una nueva comprensión del papel de la vía de señalización Wnt, un sistema cuyo descubrimiento condujo al Premio Nobel de 1995 para Eric Wieschaus, profesor Squibb de Princeton en Biología Molecular y un profesor en el Instituto Lewis-Sigler de Genómica Integrativa. La vía Wnt es vital para el desarrollo embrionario en innumerables organismos, desde diminutos insectos invertebrados hasta humanos. Wieschaus descubrió que el cáncer puede cooptar esta vía, esencialmente corrompiendo su capacidad de crecer tan rápido como lo deben hacer los embriones, para desarrollar tumores.
Los investigadores de cáncer de Princeton Yibin Kang (izquierda) Mark Esposito (derecha), visto aquí en abril de 2019 , descubrió un nuevo orgánulo, aún sin nombre, que desempeña un papel en la metástasis ósea y se forma a través de la separación de fases líquido-líquido, cuando las gotas líquidas de materiales vivos se fusionan entre sí. «Creemos que esta es la primera vez que la separación de fases se ha implicado en la metástasis del cáncer», dijo Kang. Crédito: Yibin Kang y Mark Esposito
La investigación posterior ha revelado que la vía de señalización Wnt desempeña múltiples funciones en el crecimiento óseo saludable, así como en la metástasis del cáncer en los huesos. Kang y sus colegas estaban investigando la compleja interacción entre Wnt, una molécula de señalización llamada TGF-b, y un gen relativamente desconocido llamado DACT1 cuando descubrieron este nuevo orgánulo.
Piense en ello como una compra de pánico antes de un tormenta, dijo Esposito. Resulta que comprar pan y leche antes de una tormenta de nieve o acumular desinfectante para manos y papel higiénico cuando una pandemia se avecina en el horizonte no son solo rasgos humanos. También ocurren a nivel celular.
Así es como funciona: el comprador en pánico es DACT1, y la ventisca (o pandemia) es TGF-. El pan y el desinfectante para manos son caseína quinasa 2 (CK2), y en presencia de una tormenta, DACT1 absorbe la mayor cantidad de ellos posible y el orgánulo recién descubierto los secuestra. Al acumular CK2, el comprador evita que otras personas hagan sándwiches y se desinfecten las manos, es decir, impide el funcionamiento saludable de la vía Wnt.
A través de una serie de experimentos detallados y complejos, los investigadores reconstruyeron la historia: los tumores óseos inducen inicialmente la señalización de Wnt, para diseminarse (propagarse) a través del hueso. Entonces, TGF-b, que abunda en los huesos, inspira a las personas que compran en pánico, suprimiendo la señalización de Wnt. Luego, los tumores estimulan el crecimiento de los osteoclastos, que eliminan el tejido óseo viejo. (Los huesos sanos se reponen constantemente en un proceso de dos partes: los osteoclastos eliminan una capa de hueso y luego los osteoblastos reconstruyen el hueso con material nuevo). Esto aumenta aún más la concentración de TGF-b, lo que provoca aún más acumulación de DACT1 y la posterior supresión de Wnt. que ha demostrado ser importante en la metástasis posterior.
Al descubrir las funciones de DACT1 y este orgánulo, Kang y su equipo han encontrado nuevos objetivos posibles para los medicamentos contra el cáncer. «Por ejemplo, si tenemos una manera de interrumpir el complejo DACT1, tal vez el tumor se disemine, pero nunca podrá ‘crecer’ hasta convertirse en una metástasis potencialmente mortal. Esa es la esperanza», dijo Kang.
Kang y Esposito recientemente co-fundaron KayoThera para continuar con el desarrollo de medicamentos para pacientes con cánceres metastásicos o en etapa tardía, basados en su trabajo conjunto en el laboratorio de Kang. «El tipo de estudio fundamental que está realizando Mark presenta hallazgos científicos innovadores y también puede conducir a avances médicos», dijo Kang.
Los investigadores han descubierto que DACT1 también desempeña muchas otras funciones, que su equipo apenas comienza a explorar. La colaboración de espectrometría de masas con el equipo de Cristea reveló más de 600 proteínas diferentes en el misterioso orgánulo. La espectrometría de masas permite a los científicos descubrir los componentes exactos de casi cualquier sustancia reflejada en un portaobjetos de microscopio.
«Este es un nodo de señalización más dinámico que simplemente controlar Wnt y TGF-b». dijo Espósito. «Esto es solo la punta del iceberg en un nuevo campo de la biología».
Este puente entre las separaciones de fase y la investigación del cáncer todavía está en pañales, pero ya muestra un gran potencial, dijo Brangwynne, quien fue coautor del artículo.
«El papel que desempeñan los condensados biomoleculares en el cáncer, tanto en su génesis como particularmente en su diseminación a través de la metástasis, aún no se conoce bien», dijo. «Este estudio proporciona nuevos conocimientos sobre la interacción de las vías de señalización del cáncer y la biofísica condensada, y abrirá nuevas vías terapéuticas».
Explore más
Los científicos descubren una interacción que ayuda a que el cáncer se propague al hueso Más información: Mark Esposito et al, Los condensados biomoleculares de DACT1 inducidos por TGF reprimen la señalización Wnt para promover la metástasis ósea, Nature Biología Celular (2021). DOI: 10.1038/s41556-021-00641-w Información de la revista: Nature Cell Biology
Proporcionado por la Universidad de Princeton Cita: El equipo descubre un nuevo orgánulo implicado en la metástasis del cáncer ( 2021, 9 de marzo) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-team-organelle-involved-cancer-metastasis.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.