Los científicos del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre de la UCLA han descubierto que los cánceres de piel de células escamosas no requieren un aumento de glucosa para potenciar su desarrollo y crecimiento, contrario a la creencia arraigada sobre el metabolismo del cáncer.
Los hallazgos podrían generar una mejor comprensión de las necesidades metabólicas de muchos tipos de cáncer y conducir al desarrollo de terapias más efectivas para el cáncer de piel de células escamosas y otras formas de cáncer epitelial.
La investigación, dirigida por los autores principales Heather Christofk y Bill Lowry, se publicó en la revista Comunicaciones de la naturaleza .
Una doctrina fundamental de la teoría del metabolismo del cáncer es que las células cancerosas son glucolíticas, lo que significa que consumen más glucosa y producen más lactato que las células normales. Este cambio metabólico, llamado glucólisis aeróbica, o efecto Warburg, se ha observado en miles de experimentos ytratamientos inspirados que tienen como objetivo detener el crecimiento tumoral al evitar que las células cancerosas aumenten su consumo de glucosa. Hasta la fecha, este enfoque de tratamiento no ha tenido éxito en ensayos clínicos.
Considerando estas limitaciones clínicas, Christofk y Lowry se propusieron examinar si el aumento del consumo de glucosa es realmente indispensable para la formación y el crecimiento del cáncer.
Decidieron abordar este problema utilizando el cáncer de piel de células escamosas como modelo, ya que habían hecho dos descubrimientos clave sobre la naturaleza de este cáncer en los últimos años.
En 2011, determinaron que el cáncer de piel de células escamosas, que se forma en las células delgadas y planas que se encuentran en la superficie de la piel, puede originarse en las células madre del folículo piloso. Las células madre del folículo piloso producen cabello durante toda la vida de una persona y permanecenen su mayoría inactivos, pero saltan a la acción durante un nuevo ciclo capilar, que es cuando se produce un nuevo crecimiento capilar. En 2017, el par descubrió que las células madre del folículo piloso son glucolíticas y aumentan su consumo de glucosa para activar y producir rápidamente los folículos capilares.
"Estos hallazgos nos llevaron a cuestionarnos: ¿son glucolíticas las células de cáncer de piel de células escamosas porque son células cancerosas que alteraron su metabolismo para impulsar su rápido crecimiento, o porque las células de las que se originaron, las células madre del folículo piloso, eran glucolíticas?"dijo Lowry, profesor de biología molecular, celular y del desarrollo.
Para responder a esta pregunta, el equipo estudió la progresión del cáncer de piel de células escamosas en modelos animales cuyas células madre del folículo piloso habían sido modificadas genéticamente para limitar su consumo de glucosa. Específicamente, desactivaron un gen llamado lactato deshidrogenasa-a, quecataliza el paso final en el proceso de conversión de glucosa en lactato de una célula. La desactivación de este gen evitó que este paso final se llevara a cabo, lo que a su vez hizo que las células redujeran drásticamente su consumo de glucosa.
El cambio no tuvo ningún efecto sobre la incidencia o progresión del cáncer. Cuando se enfrentaron a una glucosa insuficiente para sus mayores necesidades, las células cancerosas en este modelo simplemente alteraron su metabolismo para derivar energía del aminoácido glutamina.
"Estos hallazgos sugieren que los tumores son metabólicamente flexibles y pueden usar nutrientes distintos de la glucosa para estimular el crecimiento", dijo Christofk, profesor asociado de química biológica y farmacología molecular y médica. "Comprender todos los nutrientes que los cánceres usan para el crecimiento es fundamental".para desarrollar medicamentos que puedan atacar con éxito el metabolismo del cáncer "
El equipo verificó dos veces sus hallazgos al realizar un experimento inverso utilizando células madre del folículo piloso que habían sido genéticamente modificadas para aumentar el consumo de glucosa. Si su hallazgo inicial era incorrecto, el consumo estimulante de glucosa haría que los tumores crecieran más rápido; no fue así.
"Las células todavía formaron cáncer, pero no lo hicieron más rápido y no fue más grave", dijo Aimee Flores, becaria postdoctoral en el laboratorio de Lowry y primera autora del estudio. "El comportamiento yla progresión de la enfermedad fue bastante similar a la enfermedad observada en el modelo con un consumo reducido de glucosa "
Como siguiente paso, el equipo realizará experimentos para determinar si reducir el consumo de glucosa y glutamina puede detener el crecimiento de los cánceres de piel de células escamosas.
"Si se demuestra que limitar la ingesta de cáncer de estos dos nutrientes es efectivo, entonces eso indica un camino hacia la clínica en forma de una terapia combinada", dijo Lowry.
Ya existe evidencia de que una terapia combinada de este tipo podría tratar el cáncer de pulmón de células escamosas. David Shackelford, profesor asociado en la división de medicina pulmonar y de cuidados críticos y colega de Christofk y Lowry's en el Centro Integral de Cáncer Jonsson de la UCLA, descubrieron que los cánceres de pulmón de células escamosas metabolizan la glutamina cuando no pueden aumentar su consumo de glucosa.
Shackelford y sus colaboradores, incluido Christofk, también identificaron dos fármacos candidatos que, cuando se usan en combinación, pueden detener el crecimiento de los cánceres de pulmón de células escamosas al reducir la absorción de ambos nutrientes.
advirtió Lowry, "a pesar de estos hallazgos alentadores, el camino para llevar terapias combinadas para el cáncer de células escamosas a los humanos es largo". Cada medicamento que agrega a un tratamiento potencial conlleva sus propios riesgos y efectos secundarios, por lo que identificar y probar las terapias combinadaseso será seguro y efectivo en humanos es un proceso largo y arduo ", dijo.
Esta investigación fue apoyada por los Institutos Nacionales de Salud, una Beca de Impacto de la Fundación del Centro de Cáncer Jonsson de la UCLA y un Premio de Investigación del Centro Eli y Edythe Broad de Medicina Regenerativa e Investigación de Células Madre en la UCLA.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - Ciencias de la salud de Los Ángeles . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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