Alteraciones moleculares y funcionaes de las células madre epiteliales y de las células madre del cáncer durante la inciación y la progresión tumoral

Resumen

La infección con determinados papilomavirus humanos, como HPV16, promueve el desarrollo de carcinomas escamosos (SCCs) en la piel. Este estudio tiene como objetivo determinar si las células madre (SCs) de los folículos pilosos de la piel son el origen celular de los SCCs de piel inducidos por la expresión de oncoproteínas virales. Para ello, hemos utilizado un modelo de ratón K14-HPV16 en el cual, las células basales de la epidermis, incluyendo las células madre foliculares, sobrexpresan las oncoproteínas virales E6 y E7 de HPV16. Estos ratones desarrollan de forma espontánea SCCs en la piel. En este trabajo demostramos que la expresión de E6 y E7, y en consecuencia una pérdida de función de las proteínas p53 y de la familia Rb, promueve la expansión de células madre del folículo piloso que expresan la queratina 15 (K15+). Estas células aberrantes se acumulan en los folículos pilosos y una proporción de ellas aparecen deslocalizadas en la epidermis interfolicular y en lesiones pre-neoplásicas. Estos resultados sugieren que esta población aberrante podría contribuir al desarrollo de SCCs en la epidermis interfolicular. Además, observamos que la expresión de E6 y E7 no modifica de manera neta el tamaño ni la localización de la población de las SCs, del bulge ni altera la progresión normal del ciclo del pelo. Mediante estudios de trazado de linaje in vivo demostramos que las células madre que expresan Lgr5, localizadas en el bulge y en la región del germen del pelo, son el origen de esta población aberrante que se acumula en los folículos. Además, demostramos que una gran proporción de la progenie de las células madre Lgr5+ foliculares se moviliza a la epidermis interfolicular, donde participa en la generación de lesiones pre-neoplásicas y de SCCs.Estudios recientes demuestran que el crecimiento tumoral es mantenido por una población de células tumorales con características reminiscentes a las células madre adultas, las células madre del cáncer (CSCs), las cuales serían además responsables del desarrollo de metástasis. El objetivo de este trabajo es identificar alteraciones funcionales de las CSCs que podrían ser responsables de la malignidad y mayor desarrollo de metástasis asociados a la progresión tumoral. Para ello, generamos un nuevo modelo de ratón que permite el estudio de la progresión de muestras específicas de carcinoma de célula escamosa de piel (SCC). En este trabajo demostramos que durante la progresión desde SCCs bien diferenciados (WD-SCCs), con característica epiteliales conservadas, a SCCs pobremente diferenciados (PD-SCCs), se produce un incremento en el número de CSCs y una inducción del programa de transición epitelio mesénquima (EMT), que correlacionan con un incremento en la velocidad de crecimiento tumoral y con un mayor desarrollo de metástasis. La caracterización molecular de las CSCs en estos diferentes estadios demostró que las propiedades de las CSCs cambian a lo largo de la progresión tumoral. Durante este proceso se produce un cambio en las vías de señalización que regulan la función de CSCs. Así, los PD-SCCs presentan una disminución de la señalización a través de las vías Egfr y Wnt/ß-catenina, las cuales juegan un papel importante en estadios tempranos de progresión tumoral, y se produce la activación autocrina de las vías de Pdgfr y Fgfr. Nuestros datos demuestran que la atenuación de la vía de Fgfr en tumores de estadios avanzados reduce significativamente la proliferación de las CSCs y el crecimiento de tumoral. Sin embargo, la inhibición farmacológica de Pdgfr¿ o la disminución de la expresión de este receptor reduce de manera significativa el desarrollo de metástasis, sin afectar la proliferación de las CSCs. Estos resultados indican que estas vías juegan un papel importante en la supervivencia y proliferación de las CSCs, así como en la generación de metástasis en estadios avanzados de la enfermedad. De manera similar, observamos una expansión de la población de de células que expresan CD44, caracterizada como CSCs en SCCs de piel humanos, una inducción del programa de EMT y un incremento de la expresión de PDGFR¿/¿ y PDGF-C, así como de FGFR1 en SCCs recurrentes y de estadios avanzados de piel humanos. Por lo tanto, todos estos estudios indican que la inducción de las vías de Pdgfr y Fgfr en las CSCs promueve la malignidad tumoral y el desarrollo de metástasis y abren una ventana para el uso de inhibidores específicos de estas vías como nuevas estrategias terapéuticas para reducir la recurrencia tumoral y la generación de metástasis en pacientes con SCCs malignos.Los microRNAs (miRNAs) pertenecen a un grupo conservado de RNAs pequeños no codificantes (18-24 nucleótidos), que se transcriben inicialmente como miRNAs precursores largos y son posteriormente madurados mediante procesos enzimáticos y bioquímicos, en los cuales DICER1 juega un papel fundamental. Mediante interacciones específicas de secuencia de los miRNAs con la región 3¿ no traducida de los RNAs mensajeros (mRNAs) diana, los miRNAs inhiben la traducción o inducen la degradación de estos mRNAs. Diferentes estudios demuestran que los miRNAs son importantes reguladores de procesos fisiológicos y patológicos, incluyendo el cáncer. La desregulación de miRNAs en cáncer puede tener diferentes orígenes y, entre ellos la presencia de defectos en la maquinaria de procesamiento de miRNAs. El objetivo de este estudio fue determinar el impacto de un deficiente procesamiento y síntesis de miRNAs maduros en las características funcionales de las CSCs y en la progresión tumoral. En este estudio, demostramos que una función deficiente de DICER1 (Dicerex5) en células de cáncer colorectal promueve la generación de una subpoblación de células, caracterizada por una elevada expresión de CD44 y una disminución de la expresión de EpCAM. Además se observó un incremento de las características fenotípicas de células madre y un enriquecimiento significativo en la frecuencia de las células iniciadoras de tumores o CSCs en células Dicerex5. Nuestros resultados mostraron que las células deficientes en DICER1 presentan inducida la vía de Wnt/ß-catenina así como el programa de transición epitelio-mesénquima, el cual se ha relacionado con un aumento de motilidad y diseminación de células tumorales. Estos procesos se correlacionan con una bajada en la producción de determinados miRNAs, como miR-34a, miR-126 y diversos miembros de la familia de miR-200, los cuales regulan la expresión de genes críticos en el control de características CSCs y EMT. Además, demostramos que defectos en DICER1 inducen la capacidad iniciadora de tumores y de metástasis, dos propiedades asociadas directamente con un mayor contenido de CSCs.