Un equipo de científicos de Granada ha estudiado el efecto de la radiación sobre las células madre cancerígenas (CMCs) y el microambiente tumoral en modelos in vitro e in vivo. Además, la investigación ha puesto de manifiesto que dicho efecto puede ser determinado en sangre de pacientes, lo cual sería de gran utilidad para llevar a cabo una medicina más precisa y personalizada en mujeres con cáncer de mama sometidas a radioterapia. Los resultados han sido publicados en tres revistas científicas de prestigio: “Cancers”, “Molecular Oncology” y “Journal of Cellular and Molecular Medicine.

Según explica la UGR, el cáncer de mama es el más común en las mujeres y una de las causas más importantes de muerte por cáncer en todo el mundo. La presencia de células madre cancerígenas (CMCs) en los tumores se ha relacionado con una mayor tasa de recaídas, metástasis y resistencia al tratamiento con quimio y radioterapia. Así, la radioterapia (RT) que se usa ampliamente para el tratamiento del cáncer de mama no siempre es efectiva, siendo la heterogeneidad y complejidad biológica del tumor y, principalmente, las CMCs que forman parte del mismo, las responsables de la recurrencia y metástasis después de la radioterapia.

Por otro lado, el microambiente o nicho que rodea al tumor es otro de los factores importantes a tener en cuenta para determinar la eficacia de la radioterapia en las mujeres con diferentes tipos moleculares de cáncer de mama. Las metaloproteasas (MMPs) son enzimas que participan principalmente en la remodelación de la matriz extracelular que forma el nicho tumoral y además intervienen en procesos carcinogénicos tales como la inflamación, la formación de nuevos vasos (angiogénesis), la invasión y la metástasis.

Por ello un equipo de científicos de Granada ha llevado a cabo sendos estudios para demostrar que pequeñas moléculas reguladoras de genes (microRNAs) específicas de células madre cancerígenas y enzimas metaloproteasas (MMPs) relacionadas con el microambiente tumoral serían claves para predecir la respuesta a radioterapia en el tratamiento del cáncer de mama, dependiendo del tipo molecular y de la dosis de radiación utilizada.

Equipo científico

El equipo científico está liderado por los investigadores Juan Antonio Marchal Corrales, catedrático del departamento de Anatomía y Embriología Humana y director del grupo de investigación ‘Terapias avanzadas: Diferenciación, Regeneración y Cáncer’ (CTS-963), y por María Isabel Núñez Torres, catedrática  del  departamento de Radiología y Medicina Física y miembro del grupo de Investigación “Oncología básica y clínica (CTS-206), ambos pertenecientes a la Universidad de Granada y al Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA) y al Instituto de Biopatología y Medicina Regenerativa (IBIMER).

Estos estudios son fruto de un trabajo multidisciplinar donde investigadores traslacionales, bioinformáticos e investigadores clínicos pertenecientes a la Universidad de Granada y de Jaén y al Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada, todos ellos miembros del ibs.GRANADA, así como a la Red Andaluza de Diseño y Traslación de Terapias Avanzadas, aúnan fuerzas para dar un paso más en el ámbito de la Medicina Personalizada o Medicina de Precisión en Oncología.

En estos trabajos, primeramente se ha comprobado que la exposición a dosis de radiación de 2, 4 y 6 Gy afecta al fenotipo y a las características funcionales de las células madre cancerígenas (CMCs). Además, también se muestra el papel crucial que desempeña el microambiente en términos de interacciones celulares y plasticidad de las CMCs en el crecimiento tumoral tras la irradicación.

La investigación, en detalle

Así, se evaluó la capacidad tumorigénica de CMCs de cáncer de mama triple negativo humano previamente tratadas con las diferentes dosis de radiación tras su implantación en las mamas de ratonas (transplante ortotópico). Los resultados mostraron un incremento del volumen tumoral de las células irradiadas a bajas dosis (2 y 4 Gy) en comparación con aquellas tratadas con altas dosis (6 Gy) y con los controles no tratados con radiación. Esto apoyaría la idea de que las bajas dosis de radiación en cáncer de mama triple negativo son insuficientes para erradicar las CMCs debido a la radioresistencia que éstas presentan y que, además estas dosis serían capaces de promover el crecimiento del tumor. De hecho, en cáncer de mama ha sido ampliamente utilizada la RT convencional (2 Gy/fracción diarios; 45-50 Gy totales), pero cada vez es más usada la RThipofraccionada, implicando dosis de radiación más altas en tiempos más cortos de tratamiento. Los resultados de este estudio experimental sugieren, por tanto, que para estos casos la RT hipofraccionada sería la más adecuada para evitar la selección de CMCs más resistentes y agresivas.

En los últimos años, se ha demostrado que las variaciones en la expresión de miRNAs y de MMPs pueden contribuir al desarrollo del cáncer de mama en los diferentes subtipos moleculares después de diferentes dosis radiación.Por ello, estos investigadores estudiaron la expresión de ocho miRNAs (miR-210, miR-10b, miR-182, miR-142, miR-221, miR-21, miR-93, miR-15b) que desempeñan un papel importante tanto en la tumorigénesis, como en el mantenimiento de las características de las CMCs y la radio-resistencia. Dichos miRNAs mostraron variabilidad de expresión según el tipo molecular del cáncer de mama estudiado y las diferentes subpoblaciones de células tumorales tras la irradiación. Por ejemplo, se demostró como el miR-21 y miR-182, que están asociados con la respuesta al daño radio-inducido del ADN, incrementaron sus niveles de expresión tras la irradiación de las CMCstanto de cáncer de mama triple negativo como de las hormono dependiente, hecho que está relacionado con su mayor radio-resistencia. Por el contrario, la expresión de mi-142 y miR-15b (relacionados con mayor sensibilidad a la radiación), aumentó tras el tratamiento con altas dosis de radiación en CMCs de cáncer de mama hormono dependiente. Por ello, estos miRNAs relacionados con radio-resistencia, progresión tumoral y radiosensibilidad podrían usarse como marcadores de respuesta a radiación en cáncer de mama.

Del mismo modo, el estudio también se centró en las MMPs, enzimas que están reguladas por sus inhibidores endógenos, los TIMPs, y mediante mecanismos epigenéticos por las histonas desacetilasas (HDACs). Los resultados mostraron que con la radiación los niveles de expresión de la MMP-1 y MMP-3 aumentaron en lasCMCs de cáncer de mama triple negativo, indicando su importancia en el proceso de invasión y metástasis tras el tratamiento.

Finalmente, se analizaron esos mismos miRNAs y MMPs en pacientes con cáncer de mama antes, durante y después de la RT. Se observó variación en los niveles de expresión de estas moléculas a lo largo del tratamiento con RT, así como una relación estadísticamente significativa entre estos niveles y algunas variables relacionadas con las características del paciente y la biología tumoraltales como el grado histológico, la edad, estado menopáusico,tratamiento con quimioterapia o toxicidad. Además, en pacientes con recidiva tumoral se encontró un aumento de los niveles en sangre de todas las MMPs analizadas y una disminución en los niveles de TIMP-1. Igualmente, se encontraron relaciones estadísticamente significativas paraMMP-3, MMP-9, TIMP-3 y TIMP-4 al igual que en miR-182, miR-21, miR-142, miR-210 y miR-10b, con algunas variables analizadas. Este estudio sugiere la utilización de estas moléculas como posibles biomarcadores pronósticos y predictivos de respuesta a RT y radiotoxicidad en las pacientes con cáncer de mama.

El estudio ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III gracias al proyecto integrado de excelencia para institutos acreditados PIE16-00045, a la Consejería de Salud de la Junta de Andalucía y a la “Cátedra Dres. Galera y Requena de investigación en células madre cancerígenas” de la UGR.Una