En un estudio que utilizó células de levadura y datos de líneas celulares de cáncer, los científicos de la Universidad Johns Hopkins informaron que encontraron un punto débil potencial entre las células cancerosas que tienen conjuntos adicionales de cromosomas, las estructuras que transportan material genético. La vulnerabilidad, dicen,está arraigado en una característica común entre las células cancerosas, sus altas concentraciones de proteínas intracelulares, que las hacen parecer hinchadas y sobrecargadas, y que podrían usarse como posibles nuevos objetivos para los tratamientos contra el cáncer.
"Los científicos ahora están pensando más en enfocarse en las propiedades biofísicas de las células cancerosas para que se autodestruyan", dice Rong Li, Ph.D., Profesor Distinguido Bloomberg de Biología Celular y Oncología en la Facultad de Medicina de la Universidad Johns Hopkins yde Ingeniería Química y Biomolecular en la Escuela de Ingeniería Johns Hopkins Whiting.
Se planea más investigación para confirmar los hallazgos en células cancerosas humanas y animales, dice Li.
Un informe sobre la investigación, dirigido por Li, se publica en la edición del 6 de junio de Naturaleza .
Los nuevos experimentos se centraron en una anomalía del número de cromosomas conocida como aneuploidía. Las células humanas normales, por ejemplo, tienen un número equilibrado de cromosomas: 46 en total, o 23 pares de cromosomas diferentes. Una célula con cromosomas que tienen copias adicionales o menosse llama aneuploide. Li dice, "la aneuploidía es el sello distintivo # 1 del cáncer", y se encuentra en más del 90% de los tipos de cáncer de tumor sólido.
Li dice que cuando las células obtienen cromosomas, también obtienen un conjunto adicional de genes que producen más de la cantidad normal de proteína que produce una célula. Este exceso puede darles a las células capacidades de crecimiento que normalmente no tendrían, lo que a veces les permitecrecer demasiado y convertirse en un tumor.
Debido a que las células aneuploides tienen una producción de proteínas desequilibrada, tienen demasiadas proteínas que flotan libremente que no están organizadas en un complejo. Esto aumenta la concentración dentro de la célula en comparación con el exterior. Para compensar el aumento de la concentración, las células extraen agua, un fenómeno que conduce al estrés hipoosmótico.
"Las células aneuploides tienden a ser más grandes e hinchadas que las células con un número equilibrado de cromosomas", dice Li.
Li, que es miembro del Centro de Cáncer Kimmel de Johns Hopkins, dice que ella y su equipo se dispusieron a ver si había un talón de Aquiles común entre las células de cáncer aneuploide, uno que sería un objetivo estratégico poderoso para el tratamiento del cáncer.
Para el estudio, que tardó casi cinco años en completarse, Li y sus colegas, incluido el primer autor y compañero postdoctoral de Johns Hopkins, Hung-Ji Tsai, Ph.D., analizaron las células de levadura, que tienen 16 cromosomas. En entornos estresantes, como aquellos con temperaturas frías o nutrientes inadecuados, las células de levadura se adaptan alterando la cantidad de cromosomas, lo que les permite sobrevivir mejor debido a los cambios en las cantidades relativas de varias proteínas.
Li y Tsai observaron los niveles de expresión génica de miles de células de levadura aneuploide en comparación con los normales. Específicamente, los científicos buscaron cambios en la expresión génica que se compartían entre las células aneuploides a pesar de sus diferencias en el número de copias de cromosomas. Entre las células aneuploides,los científicos descubrieron que la expresión génica se alteró en aproximadamente el 4% del genoma en comparación con las células normales.
A continuación, los científicos compararon la expresión génica asociada a la aneuploidía con información de una base de datos de la Universidad de Stanford que contiene cambios en la expresión génica entre las células de levadura normales expuestas a diferentes ambientes estresantes. Descubrieron que tanto las células aneuploides como las células normales bajo hipo-El estrés osmótico comparte ciertas características de expresión génica. También comparten el problema de la hinchazón, que afecta su capacidad de internalizar proteínas ubicadas en la membrana celular que regulan la absorción de nutrientes.
El equipo de Li continuó su trabajo para ver si podía explotar la vulnerabilidad de las células aneuploides para controlar adecuadamente la ingesta de nutrientes. Analizaron el genoma de la levadura y encontraron una vía molecular que involucra dos proteínas llamadas ART1 y Rsp5 que regulan la capacidad de las células para extraeren nutrientes como glucosa y aminoácidos. Cuando los científicos inactivaron estas proteínas en las células de levadura aneuploide, carecían de los niveles adecuados de nutrientes intracelulares y eran menos capaces de crecer.
El equivalente humano de la vía molecular involucra proteínas llamadas arrestinas y Nedd4.
"Es posible que podamos encontrar un tratamiento que apunte a esta u otra vía que explote la vulnerabilidad común a las células de cáncer aneuploide", dice Li.
La financiación de la investigación fue proporcionada por los Institutos Nacionales de Salud R35-GM118172, R01-HG006677, R01-GM114675 y U54-CA210173, la Fundación del Cáncer de Próstata 16YOUN21 y la Fundación Nacional de Ciencias.
Además de Tsai y Li, los científicos que contribuyeron a la investigación incluyen a Anjali Nelliat, Mohammad Choudhury, Andrei Kucharavy, Jisoo Kim, Devin Mair, Sean Sun y Michael Schatz de Johns Hopkins y William Bradford y Malcolm Cook del Instituto Stowerspara investigación médica.
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Materiales proporcionado por Medicina Johns Hopkins . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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