Algunas de las principales redes de comunicación de célula a célula se estudiaron primero en gusanos. Ahora esos gusanos, Caenorhabditis elegans , se están utilizando para comprender la influencia de las mutaciones del cáncer en esas redes, informan investigadores de la Universidad Médica de Carolina del Sur MUSC en la edición del 22 de mayo de 2017 de Célula del desarrollo .
Debido a que muchos genes involucrados en la comunicación celular a menudo se conservan en todas las especies C. elegans es un organismo ideal para estudiar los genes que influyen en ellos. Esto hace que el gusano sea una herramienta genética muy útil para explorar las bases del cáncer humano, según Gustavo Leone, Ph.D., director del Centro de Cáncer MUSC Hollings y GraceE. DeWolff Cátedra Dotada en Oncología Médica.
"Si la red genética dentro de las células tumorales o las células epiteliales es similar entre C. elegans en ratones y humanos, la comunicación de las células vecinas con las células epiteliales en los tumores en algún nivel también podría ser similar ", explica Leone.
Leone es la autora correspondiente del estudio junto con su colega Helen Chamberlin, Ph.D., a C. elegans experto en el Departamento de Genética Molecular de la Universidad Estatal de Ohio. Los dos laboratorios colaboraron para abordar una pregunta general sobre el cáncer. Leone y muchos otros han descubierto una cantidad importante de genes de cáncer individuales, pero hay una manera de identificar¿Todos los genes una firma genética involucrados en la comunicación de célula a célula en el cáncer? En particular, Leone buscó identificar qué genes dentro de las células vecinas que conforman el microambiente tumoral podrían controlar la proliferación de células tumorales y epiteliales.
Sin embargo, determinar las redes de comunicación de célula a célula requiere una pantalla de todo el genoma que pruebe los genes individualmente, un enfoque que no es práctico en ratones.
Aquí fue donde C. elegans se volvió tan esencial para responder la pregunta del grupo.
Parte del microambiente tumoral está respaldado por células mesodérmicas, que envían señales moleculares a las células epiteliales que controlan estrechamente su proliferación. Esta comunicación mesodérmica-epitelial es necesaria en condiciones normales, como durante el embarazo y la cicatrización de heridas, pero se interrumpe en el cáncer.
Existe una comunicación similar entre esas células en el órgano de puesta de huevos de C. elegans llamada vulva. Cuando se interrumpe de manera similar durante el desarrollo de gusanos, esta red puede desencadenar la proliferación de células epiteliales que causa una característica multivulva o Muv. Esta característica, que se vuelve prominente cuando los gusanos adultos alcanzan un milímetro de longitud, es fácilmente visible bajo unamicroscopio.
El primer autor, Huayang Liu, Ph.D., era un estudiante en el laboratorio de Leona que ayudó a diseñar y construir la pantalla de todo el genoma para identificar qué genes de mesodermo necesitan los gusanos para prevenir tales defectos de Muv. Muy importante, a los gusanos también se les dio unmutación del cáncer humano en el gen gap-1 para sensibilizar sus células epiteliales a las señales de comunicación que fomentan la proliferación.
De esta manera, la pantalla fue diseñada para probar la influencia de cada una de las casi 20,000 C. elegans genes en la proliferación de células epiteliales que portan una mutación común sensibilizante al cáncer.
del total C. elegans genoma, la pantalla descubrió 39 genes de mesodermo de gusano que, cuando se redujo en expresión, alentaron defectos microscópicos de Muv sugestivos de proliferación de células epiteliales. Treinta y tres de esos genes se conservan en humanos.
Según los autores, las identidades de esos genes eran inesperadas. No participan en 33 procesos aleatorios que controlan el comportamiento celular. Más bien, muchos de ellos convergen en centros de regulación que controlan las principales firmas de expresión génica.
Parecía que la red de comunicación mesodérmica-epitelial que contiene esta firma de 33 genes podría ser fundamental para el comportamiento celular en los gusanos. Sin embargo, ¿era relevante en los animales superiores?
El grupo probó tres de estos 39 genes en ratones hembra y descubrió que la reducción de su expresión dentro de los fibroblastos otra célula de tipo mesodérmico fomentaba la proliferación en las células epiteliales mamarias.
Hubo una necesidad final de demostrar la relevancia de este trabajo para el cáncer humano. Se realizaron pruebas en el estroma, parte del microambiente, de muestras tumorales tomadas de pacientes con cáncer de mama humano. Como se sospechaba, la expresión de esos 33 genes eramuy diferente entre el estroma normal y el tumoral. En otros experimentos, el agotamiento de 22 de estos genes en fibroblastos humanos alentó la proliferación de células epiteliales de tumores de mama.
El grupo había confirmado una firma genética de comunicación mesodérmica-epitelial única para la proliferación celular en el cáncer.
Este estudio descubrió un pequeño sector de la red que permite que las células mesodérmicas y epiteliales se comuniquen. Sin embargo, la pantalla está diseñada para funcionar con muchos genes sensibilizadores al cáncer que no sean gap-1, que pueden revelar más de la red. El grupo de Leone tienerepitió la pantalla usando otra mutación genética que parece influir en procesos celulares completamente diferentes involucrados en la comunicación de célula a célula.
Una hoja de ruta completa guiará las nuevas terapias contra el cáncer, según Leona.
"Esto proporciona una vía para entender por qué las drogas funcionan o no, y proporciona nuevos objetivos que ahora podemos comenzar a drogar", dice Leone.
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Materiales proporcionados por Universidad de Medicina de Carolina del Sur . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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