Quatre gens clau per la metàstasi pulmonar dels tumors mamaris

Genètica del càncer: Des de fa uns anys el grup de Joan Massagué, radicat a l'Sloan-Kettering Institute de Nova York, s'esforça principalment a la descripció dels canvis genètics, proteòmics i metabòlics que s'associen a la metàstasi de cèl·lules tumorals. La metàstasi és el procés pel qual un llinatge cel·lular tumoral aconsegueix de migrar a través del sistema circulatori fins a un òrgan distant del seu lloc d'origen. Les bases genètiques de la transformació tumoral, és a dir el pas d'un llinatge cel·lular "controlat" a un de "tumoral", són relativament ben conegudes: mutacions que afavoreixen l'expressió de gens que participen en la proliferació cel·lular (oncogens) o que reprimeixen l'activitat de les proteïnes que controlen i limiten aquesta proliferació (supressors de tumors). La malignització d'un tumor inicialment benigne (és a dir l'adquisició de la capacitat d'envair teixits adjacents) o la metàstasi (l'adquisició de la capacitat de migrar a zones distants del lloc d'origen) són pitjor conegudes. Sí que sé sap de la importància que té en aquests processos que el tumor aconsegueixi d'estimular la formació de vasos sanguinis (angiogènesi) que el nodreixin. En un article que publica aquesta setmana la revista Nature, Massagué i els seus col·laboradors estudien el cas concret de les metàstasis pulmonars de tumors mamaris. Mitjançant estudis genòmics i proteòmics, i assajos farmacològics in vitro, els autors han identificat quatre gens principals: l'epiregulina, la ciclooxigenasa-2 i les metal·loproteinases 1 i 2. Tots quatres gens intervenen en el remodel·latge vascular. L'aproximació de Massagué obre directament la porta a plantejar aquests gens com a dianes terapèutiques contra el procés metastàtics: bloqueig de la unió de l'epiregulina a l'EGFR, inhibició específica de la ciclooxigenasa 2 o de les dues metal·loproteinases, etc. És ben cert que probablement algunes d'aquestes estratègies terapèutiques no duran enlloc. Però, en tot cas, un millor coneixement dels gens afavoridors de la metàstasi i dels seus productes gènics podria plasmar-se a mig termini en tractaments específics contra la metàstasi.[@more@]

Tinció histològica (hematoxilina-eosina) que mostra un carcinoma ductal (el més freqüent dels tumors mamaris).

La metàstasi pulmonar de tumors mamaris

El càncer de mama és la forma de càncer més comuna en la dona, i és la causa principal de mortalitat deguda a càncer entre la població femenina. La metàstasi és especialment freqüent: les cèl·lules tumorals mamàries poden abandonar el focus primari a través dels vasos limfàtics. Des dels ganglis limfàtics de l'aixella, aquestes cel·lules tumorals poden donar lloc a tumors secundaris en pulmons, pleures, fetge, cervell i ossos. Si bé la metàstasi en el pulmó no és la més freqüent (ho és més en els ossos), sí que n'és responsable de bona part de la mortalitat.

Podem distingir tres fases prèvies a l'establiment de tumors secundaris pulmonars de cèl·lules canceroses mamàries:

– les cèl·lules tumorals mamàries s'originen a partir de la transformació, sobretot, de cèl·lules de l'epiteli dels conductes làctics. Aquest carcinoma ductal apareix primerament com un tumor localitzat. Si adquireix la capacitat d'induir la formació de nous vasos sanguinis (angiogènesi o vasculogènesi) que s'endinsin en el tumor, no tan sols millorarà l'aportació de nutrients i d'oxigen, sinó que facilitarà la ulterior dispersió del tumor.

– les cèl·lules tumorals mamàries passen a la circulació sanguínia, tot creuant l'endoteli que tapissa els capilars vasculars tumorals. Aquest procés rep el nom d'intravasació tumoral.

– el medi circulatori (sanguini o limfàtic) és extraordinàriament hostil a les cèl·lules tumorals, degut al contacte directe amb elements del sistema immunitari. La supervivència en la circulació és doncs un dels elements limitants de la metàstasi.

– les cèl·lules tumorals mamàries circulants aconsegueixen de fixar-se i creuar l'endoteli que tapissa els capilars vasculars pulmonars (extravasació tumoral).

– les cèl·lules tumorals que han arribat al pulmó s'hi estableixen i proliferen fins donar lloc a tumors secundaris. Això requereix nous processos d'angiogènesi. El creixement tumoral en aquesta localitat restringeix aviat la capacitat pulmonar.

Totes aquestes etapes de metàstasis, com les anteriors de transformació tumoral i de malignització cal entendre-les en una dialèctica evolutiva entre mutació (genètica o epigenètica) i selecció. Els llinatges tumorals que no avancen en aquestes fases poden arribar a ser eliminats pel propi sistema immunitari de l'hoste o, en tot cas, gràcies a la teràpia mèdica (radioteràpia, quimioteràpia, etc.). En canvi, els tumors amb capacitat metastàtica són de difícil eliminació i, en afectar òrgans vitals, són responsables de bona part de la mortalitat cancerosa: el seu èxit evolutiu condemna l'organisme al qual pertanyien i amb el qual havien establert una relació parasítica. Un 90% dels tumors sòlids (no-leucèmics) que produeixen la mort del pacient han tingut la metàstasi com l'etapa final.

Eines genètiques i farmacològiques per identificar els 'gens de la metàstasi'

En l'estudi que han publicat a Nature, Gaorav P. Gupta i Don X. Nguyen, del Cancer Biology and Genetics Program del Sloan-Kettering Institute (Nova York), empraven diferents tècniques genètiques (anàlisi d'expressió, transfecció amb vectors d'expressió, etc.) i farmacològiques (inhibició enzimàtica, bloqueig de receptors, etc.) sobre cèl·lules procedents de tumors mamaris humans. L'obtenció d'aquestes cèl·lules va anar a càrrec d'Anne C. Chiang (del Departament de Medicina de l'Sloan-Kettering), mentre que la determinació de les característiques cel·lulars i moleculars bàsiques la realitzà Katia Manova-Todorova (de la Molecular Cytology Core Facility de l'Sloan-Kettering) D'altres membres d'aquest Programa, Paula D. Bos, Juliet Y. Kim, Cristina Nadal i Roger R. Gomis intervingueren en els estudis que analitzaven com les diferents manipulacions genètiques i farmacològiques d'aquestes cèl·lules alteraven in vivo les seves interaccions amb cèl·lules vasculars.

En una primera etapa, cal identificar els gens que es veuen associats a la capacitat metastàtica cap al pulmó o cap a ossos de cèl·lules tumorals mamàries humanes. Les anàlisis d'expressió o transcriptòmiques posen de manifest quins són els gens que es tradueixen en aquella cèl·lula a ARN missatger. Si bé, totes les cèl·lules de l'organisme adult comparteixen (tret de mutacions) el mateix genoma, del total d'uns 30.000 gens que n'hi ha, tan sols uns 5.000-10.000 gens s'expressen en un tipus cel·lular concret. En el cas de les cèl·lules tumorals mamàries hom veurà diferències transcriptòmiques segons sigui l'origen o l'estadi de desenvolupament tumoral (tumor benigne no invasiu, tumor maligne infiltrant, tumor metastàtic, etc.). Així hom pot determinar quins són els gens que apareixen exclusivament (o amb més força) en el transcriptoma de les cèl·lules amb capacitat metastàtica.

Si aquesta primera etapa és bàsicament descriptiva, en una segona etapa hom passa a veure l'efecte en models de laboratori de l'alteració d'aquests gens en cèl·lules tumorals mamàries:

– què passa en un cultiu de cèl·lules tumorals quan s'introdueix un vector d'expressió que conté un d'aquests gens. Concretament, si augmenta o no la capacitat de les cèl·lules tumorals per induir la formació de nous vasos sanguinis, i tan d'intravasació com d'extravasació.

– inversament, què passa en aquest cultiu de cèl·lules tumorals quan se silencia aquest mateix gen.

Els gens d'interès seran aquells que, quan se sobreexpressen artificialment, indueixen la capacitat metastàtica a cèl·lules tumorals que no la tenien; i els que, si se'ls silencia, es fa perdre la capacitat metastàtica a les cèl·lules tumorals que sí la tenien.

En la major part dels casos, però, no són els gens els directament responsables d'aquests efectes, sinó que ho són el seu producte respectiu, la proteïna respectiva. De proteïnes funcionals bàsicament hi ha de dues menes:

– enzims, que catalitzen una reacció metabòlica concreta (amb finalitats energètiques o de transducció de senyals intracel·lulars). En aquest cas, la inhibició d'aquesta activitat enzimàtica bloquejaria l'efecte metastàtic induït pel gen respectiu.

– ligands, que actuen en unir-se amb una altra proteïna. En aquest cas, el bloqueig de la unió de ligand amb receptor podria anul·lar l'efecte metastàtic del gen corresponent al ligand.

Segons l'estudi de Gupta i Nguyen, la presència col·lectiva de nivells alts d'expressió de quatre gens, l'epiregulina, la ciclooxigenasa-2 i les metal·loproteinases 1 i 2, confereixen a cèl·lules tumorals mamàries humanes la capacitat d'establir-se en el pulmó.

L'epiregulina

L'epiregulina (gen EREG) fou identificada originalment el 1995 com un factor de creixement per cèl·lules hepàtiques de rata (Toyoda et al., 1995). Pertany a la família de factors de creixement EGF. Aquests factors de creixement són petites proteïnes que trobem en la sang i que, en unir-se a receptors específics (l'EGF-R) de la membrana d'algunes cel·lules modulen en aquestes cèl·lules el seu cicle reproductiu. Hom ha vist que l'epiregulina és un factor inhibidor del creixement de les cèl·lules tumorals d'ovari HeLa. La primera vegada que hom va lligar l'epiregulina amb la metastàsi fou fa dos anys, quan el mateix grup de Massagué en veié la importància en un model de ratolí (Minn et al., 2005). Uns nivells alts d'expressió d'epiregulina promouen l'estimulació dels EGF-R de la pròpia cel·lula tumoral o de cèl·lules tumorals veïnes: això afavoreix el seu creixement tan en els conductes mamaris d'on s'originen com en el teixit pulmonar a on han migrat.

L'epiregulina és una petita proteïna que s'excreta al medi extracel·lular. Pot interaccionar amb la proteïna de membrana EGF-R que, estimulada, promou senyals de proliferació i supervivència cel·lular favorables al creixement tumoral. (Font: Epidermal growth factors and cancer, de Claudie Hooper)

La ciclooxigenasa-2

L'activitat enzimàtica ciclooxigenasa (E. C. 1.14.99.1) també rep els noms de prostaglandina G/H sintetasa o de prostaglandina-endoperòxid sintasa. Consisteix en la transformació de l'àcid araquidònic (o un àcid gras poliinsaturat d'estructura similar) en la prostaglandina H. Segons si l'àcids gras poliinsaturat és omega-6 (com l'àcid araquidònic) o omega-3, tindrem una prostaglandina de sèrie 3 o de sèrie 2, respectivament. En tot cas, el pas catalitzat per la ciclooxigenasa és el primer de tota una sèrie de transformacions metabòliques que donen lloc a un reguitzell d'eicosanoids: prostaglandines, tromboxans, etc. Aquestes substàncies, en general, actuen com a mediadors entre cèl·lules properes (acció paracrina).

En l'organisme l'activitat ciclooxigenasa (COX) es catalitzada per dos enzims diferents, cadascun d'ells codificat pel respectiu gen. En general, i simplificant-ho molt, la COX-1 és un enzim constitutiu, amb una activitat constant destinada a la síntesi basal de prostaglandines. La COX-2, en canvi, s'activa únicament en moments o processos concrets (p.ex., els lligats a la inflamació). Fàrmacs com l'àcid acetilsalicílic (comercialitzat com aspirina) inhibeixen indiscriminadament la COX-1 i la COX-2, i per això si bé tenen un efecte beneficiós de caire analgèsic i antiinflamatori (lligat a la inhibició de la COX-2), també poden tindre un efecte detrimental en inhibir la COX-1 (p. ex. desprotegint la mucosa gàstrica, que necessita d'un nivells basals). Hom havia posat potser massa esperances en inhibidors específics de la COX-2, com el rofecoxib, com a fàrmacs antiinflamatoris, però que a la pràctica s'ha vist que comporten un risc cardiovascular. I és que la COX-2 també intervé, complementàriament amb la COX-1, en les funcions vasculars.

Ja en el model de ratolí, el grup de Massagué s'havia trobat amb la participació de la sobreexpressió de la COX-2 en la capacitat metastàtica de les cèl·lules tumorals mamàries. Ara aquesta participació s'ha vist confirmada.

L'activitat ciclooxigenasa juga un paper nodal en la síntesi d'eicosanoids. És difícil, però, predir quin efecte té la modulació d'aquesta activitat, ja que tot sovint els diferents eicosanoids poden tenir efectes contraposats: vasorelació-vasoconstricció, activació-modulació plaquetària, etc.

La metal·loproteinasa 1

Les metal·loproteinases de matriu o col·lagenases són un seguit d'enzims extracel·lulars que catalitzen la destrucció de fibres intercel·lulars. Juguen un paper central, doncs, en els processos de remodelació tissular. El grup de Massagué ja havia trobat la participació de la metal·loproteinasa-1 en la metàstasi pulmonar de cèl·lules tumorals mamàries.

La metal·loproteinasa 2

A diferència de l'estudi del 2005, enguany el grup de Massagué també ha vist la implicació d'una altra metal·loproteinasa, la MMP2. Com en el cas de la MMP1, la MMP2 es troba associada a la matriu extracel·lular que recobreix la membrana cel·lular. En el cas de les cèl·lules tumorals, la sobreexpressió d'aquests enzims facilita els processos d'intravasació i d'extravasació, punt d'arrencada i de partida de l'ús del sistema circulatori com a mitjà de propagació de tumors.

Perspectives diagnòstiques i terapèutiques

El grup de Massagué ha posat de manifest també que l'estudi d'expressió d'aquests quatre gens en tumors mamaris benignes o no-metastàtics té poder predictiu sobre el risc de desenvolupament ulterior de metàstasi. L'acumulació de canvis que portarà a la metàstasi és, efectivament, gradual, i de primer poden aparèixer canvis en un d'aquests gens, abans que no canviïn tots simultàniament.

La perspectiva terapèutica queda a un termini molt més llarg que la diagnòstica. En tot cas, ara ja hom comença a disposar de dades sobre factors moleculars concrets que afavoreixen o permeten la metàstasi cancerosa. La inhibició d'enzims específics o el bloqueig de receptors cel·lulars, il·luminada per l'estudi transcriptòmic de les biòpsies, potser en un futur constituirà l'estratègia bàsica de prevenció de la metastatització.

Lligams:

Mediators of vascular remodelling co-opted for sequential steps in lung metastasis. Gaorav P. Gupta, Don X. Nguyen, Anne C. Chiang, Paula D. Bos, Juliet Y. Kim, Cristina Nadal, Roger R. Gomis, Katia Manova-Todorova & Joan Massagué. Nature 446, 765-770 (12 April 2007) | doi:10.1038/nature05760; Received 19 December 2006; Accepted 21 March 2007.

Pàgina web de Joan Massagué al Howard Hugues Medical Institute.

Aquesta entrada ha esta publicada en General. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Deixa un comentari

L'adreça electrònica no es publicarà. Els camps necessaris estan marcats amb *

Aquest lloc utilitza Akismet per reduir el correu brossa. Aprendre com la informació del vostre comentari és processada