La investigación revela nuevos efectos de la privación de oxígeno en las células cancerosas
Crédito: Pixabay/CC0 Public Domain
Un equipo de investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Colorado publicó recientemente un artículo que ofrece una nueva perspectiva sobre el papel que la privación de oxígeno, o hipoxia, juega en el desarrollo del cáncer. El miembro del CU Cancer Center, Joaquín Espinosa, Ph.D., es el investigador principal del artículo, que espera ayude a generar tratamientos más específicos para el cáncer.
Para su artículo publicado este mes en la revista Nature Communications, Espinosa y el resto del equipoZdenek Andrysik, Ph.D.; Heather Bender, Doctora en Filosofía; y Matthew Galbraith, Ph.D. utilizaron tecnologías genómicas de última generación para mapear la respuesta de las células cancerosas a la hipoxia con detalles sin precedentes, lo que llevó a nuevos descubrimientos sobre cómo los factores inducibles por hipoxia (HIF) afectan las células cancerosas y el crecimiento tumoral. .
El gran debate de la hipoxia
La adaptación celular a la hipoxia es uno de los aspectos fundamentales de la biología del cáncer, especialmente en los tumores sólidos.
«La mayoría de los tumores no pueden crecer a menos que encuentren una manera de inducir la formación de nuevos vasos sanguíneos para suministrarles oxígeno y otros nutrientes», explica Galbraith. «Entonces, lo que sucede dentro de los tumores sólidos es que pasan por períodos intermitentes de bajo nivel de oxígeno entre rondas de formación de nuevos vasos sanguíneos».
La investigación anterior se ha centrado principalmente en el efecto a largo plazo de la hipoxia sobre el crecimiento tumoral, generalmente caracterizándolo como oncogénico o promotor del cáncer. Sin embargo, otros estudios indicaron que los factores que detectan la hipoxia, conocidos como factores inducibles por hipoxia o HIF, pueden actuar como supresores del crecimiento tumoral en algunos entornos. Para avanzar en el campo más allá de esta controversia, Espinosa y sus colegas investigaron la respuesta aguda inmediata a la hipoxia.
«Empleamos una tecnología genómica de vanguardia que nadie había empleado antes en este campo y que nos permitió ver qué sucede con las células cancerosas a los pocos minutos de privarlas de oxígeno», dice Espinosa.
Esta tecnología les permitió identificar cientos de genes inducibles por hipoxia activados poco después de la privación de oxígeno, los «primeros en responder» en esta importante respuesta celular. Luego, emplearon enfoques de biología computacional en grandes conjuntos de datos disponibles públicamente para inferir la función de estos genes inducibles por hipoxia en cientos de líneas de células cancerosas cultivadas en el laboratorio y cientos de muestras de tumores de pacientes con cáncer.
Qué Lo que encontraron fue que cuando una célula se ve privada de oxígeno, su primera reacción es dejar de crecer para preservar los nutrientes y el oxígeno existentes. Eso significa que en este punto, la hipoxia provoca una reacción supresora de tumores, principalmente al impedir la síntesis de nuevas proteínas. Solo después de períodos más prolongados de hipoxia, los tumores comienzan a crecer y hacer metástasis a medida que las células invaden los tejidos vecinos en busca de oxígeno.
«Ha habido mucho debate sobre si estos factores inducibles por hipoxia promueven el crecimiento tumoral o previenen el crecimiento tumoral», dice Espinosa. «La conclusión a la que llegamos es que todos tenían razón hasta cierto punto. Los factores inducibles por hipoxia pueden suprimir el crecimiento tumoral al prevenir la síntesis de proteínas desde el principio, pero también pueden promover el crecimiento tumoral en etapas posteriores al promover la capacidad de las células cancerosas para invadir células vecinas. tejidos Depende de cuándo lo mires «.
Es importante destacar que los mecanismos de supresión y promoción de tumores provocados por los HIF son susceptibles de intervención farmacológica. La supresión del tumor está mediada por la inhibición de una enzima conocida como mTOR, que a su vez puede ser inhibida por los medicamentos disponibles que se usan a menudo en las terapias contra el cáncer. «Los inhibidores de mTOR podrían imitar los efectos supresores de tumores de los HIF», explica Galbraith.
El mecanismo de promoción de tumores, por otro lado, tiene que ver con la necesidad de oxígeno de las células después de un período prolongado de hipoxia. . Por lo general, nuestras células se mantienen unidas y en su lugar gracias a una estructura llamada matriz extracelular. Sin embargo, después de haber sido privados de oxígeno durante un período de tiempo más prolongado, los HIF activan un conjunto de enzimas que pueden degradar la matriz extracelular, lo que permite que las células cancerosas escapen del tumor privado de oxígeno. Esto da como resultado que las células cancerosas ingresen al torrente sanguíneo y se propaguen a tejidos previamente sanos.
«Estos resultados enfatizan la importancia de desarrollar inhibidores de enzimas inducibles por hipoxia que degradan el colágeno y otros componentes de la matriz extracelular», dice Espinosa.
Un nuevo mapa ofrece esperanza para tratamientos
Espinosa y su equipo esperan que su investigación guíe el desarrollo de futuras terapias que puedan dirigirse mejor no solo a las propias células cancerosas, sino también a los procesos correctos en las células cancerosas en los momentos adecuados. Mientras que nuestra comprensión previa puede haber llevado a los investigadores del cáncer a tratar de cerrar la respuesta de hipoxia por completo, la investigación del equipo de CU indica que puede ser preferible atacarla solo en ciertos momentos.
«La gente ha estado tratando de atacar los factores inducibles por hipoxia con diferentes terapias, pero esta investigación sugeriría que es posible que desee tener cierta precaución al aplicar esas terapias, dado que los HIF pueden ser tumores supresor en las primeras etapas de la hipoxia», dice Galbraith.
«Dado que la respuesta hipóxica puede ser supresora de tumores en algunos contextos y oncogénica en otros contextos, no es una buena idea emitir una declaración general de que siempre debemos tratar de cerrarla», agrega Espinosa. «En cambio, deberíamos pensar en qué aspecto de la respuesta hipóxica apuntar, y ese es el aspecto en el que la hipoxia impulsa la invasión y la metástasis».
La investigación también es innovadora en su mapeo detallado de la respuesta hipóxica en las células cancerosas, que según Espinosa solo fue posible utilizando nuevas tecnologías.
«¿Cómo se hacen nuevos descubrimientos?» pregunta Espinosa. «Bueno, usas nuevas tecnologías y nuevos instrumentos, y ahí es donde el Centro de Cáncer siempre brinda un gran apoyo, asegurándose de que Recursos Compartidos tenga los instrumentos más modernos».
Espinosa espera ver estudios de seguimiento de investigadores que utilicen el mapa que su equipo ha creado en el futuro.
«Yo diría que esto es una mejora definitiva en el mapeo de los primeros eventos de hipoxia», dice Espinosa. «Y la belleza de eso es que una vez que tienes un buen mapa de la tierra, mucha gente puede usarlo».
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Una nueva investigación arroja luz sobre por qué las células tumorales se vuelven resistentes a la quimioterapia. respuesta hipóxica aguda, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-21687-2 Información del diario: Nature Communications
Proporcionado por CU Anschutz Medical Campus Cita: La investigación revela nuevos efectos de la privación de oxígeno en células cancerosas (31 de marzo de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-reveals-effects-oxygen-deprivation-cancer.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.