Escoltar

Biologia Cel·lular del Càncer (BIOCANCER)

Resum de l'activitat de recerca

La nostra activitat de recerca s'adreça a millorar el coneixement de les bases moleculars del càncer, estudiant els mecanismes que controlen processos com la proliferació cel•lular, la transformació i l'apoptosi, entre d'altres.

En línies generals, la recerca del nostre grup pot subdividir-se en recerca bàsica i recerca oncològica translacional:

RECERCA BÀSICA

Les nostres línies de recerca bàsica representen la continuació del treball engegat durant les nostres estades postdoctorals a Londres, i compten amb el suport i la col•laboració dels contactes internacionals que es mencionen a la nostra web. Aquests línies són:

1. Paper dels factors de transcripció FoxO en la proliferació i transformació cel•lular

L'estudi dels factors de transcripció de la família FoxO i el seu paper en la proliferació cel•lular representa la continuació del treball postdoctoral de la Dra. Silvia Fernández, engegat al laboratori del Dr. Eric Lam a l'Imperial College de Londres.

La familia FoxO, integrada en mamífers per FoxO1, FoxO3a, FoxO4 i FoxO6, constitueix una subfamilía dins la familía Fox de factors de transcripció del tipus "Forkhead". Els membres d'aquesta subfamilía participen en molts processos cel.lulars que inclouen el control de la proliferació, la mort cel.lular programada i la detoxificació per estrés cel.lular. Si bé constitueixen un punt de convergència per diferents vies de senyalització intracel.lular, el seu mecanisme de regulació en resposta a estímuls extracel.lulars depén fonamentalment de la vía fosfatidilinositol-3-quinasa/proteïna kinasa B (PI3K/PKB). En mamífers, aquesta via és activada per una gran varietat d'estímuls com factors de creixement, citoquines i adhesió a la matriu extracel.lular, i regula funcions tals com proliferació, supervivència o resposta a insulina. L'activació de la vía PI3K/PKB condueix a la fosforilació directa mitjançada per PKB dels tres membres de la subfamília FoxO, induïnt la seva exportació del nucli i la subseqüent inhibició de la seva capacitat transcripcional.

L'activació constitutiva de la vía PI3K facilita l'oncogènesi mitjançant dos mecanismes diferents: per una banda promou la progressió en el cicle cel.lular, i per l'altra confereix resistència als senyals apoptòtics que normalment eviten el creixement cel.lular incontrolat. La rellevància d'aquesta via en oncogènesi es confirma per l'elevada freqüència de mutacions descrites ens els seus diferents nivells. Exemples notoris d'això són la inactivació del supressor tumoral PTEN, regulador negatiu de la vía PI3K, i la freqüent amplificació i activació de PKB en una gran varietat de tumors humans. En concordància amb el seu paper d'efectors negatius de la senyalització per PI3K/PKB, la sobre-expressió dels factors FoxO antagonitza els efectes proliferatius de la senyalització per PI3K/PKB, com hem demostrat en fibroblastes de ratolí (NIH3T3 i MEFs) i en cèl.lules de carcinoma colorectal (DLD1) (Schmidt et al, 2002).

En definitiva, els factors FoxO, com a reguladors negatius de la senyalització per PI3K/PKB, poden jugar un paper antiproliferatiu i protector molt rellevant front la tumorigènesi induïda per diferents oncogens. Es per això que ens proposem estudiar els nivells d'expressió, l'estat de fosforilació i l'activitat dels principals elements de la via PI3K/FoxO en cèl.lules de diferents tipus de tumors, com ara carcinoma colorectal, per tal de correlacionar els resultats amb paràmetres com els índexs de proliferació i supervivència, la motilitat i la capacitat d'invasió d'aquestes cèl.lules.

2. Paper de les proteïnes Rnd en la proliferació i transformació cel•lular

Aquesta línia de recerca representa la continuació del treball realitzat pel Dr. Príam Villalonga al laboratori de la Prof. Anne Ridley, al Ludwig Institute for Cancer Research de Londres.

Les proteïnes Rnd, de les que RhoE/Rnd3 és la més estudiada, són proteïnes de la familia Rho, que al seu torn són membres de la superfamília Ras de GTPases. RhoE, juntament amb Rnd1 i Rnd2, constitueixen una subfamília a dins les proteïnes Rho, amb característiques biològiques que les fan especialment interessants. D'entrada, mentre que la resta de GTPases ciclen entre un estat actiu (unides a GTP) i un estat inactiu (unides a GDP), les proteïnes Rnd estan constitutivament unides a GTP, pel que es considera que són sempre actives, o millor dit, que la seva activitat es regula per altres mecanismes, com ara la fosforilació (Riento et al, 2005). Per altra banda, de forma característica a les proteïnes Rho, les proteïnes Rnd regulen el citoesquelet d'actina i la motilitat cel•lular (Villalonga et al, 2004), encara que de forma antagònica a Rho: mentre que Rho indueix la contractilitat del citoesquelet generant les anomenades "fibres de estrés" i potenciant les adhesions focals, RhoE promou la dissociació d'aquestes estructures, resultant en una major taxa de motilitat cel•lular en cèl•lules epitelials (Riento et al, 2005).

Un altre aspecte fonamental de la biologia de les Rho GTPases és el seu paper com a promotors de la proliferació i transformació cel•lulars (Villalonga et al, 2006), fet que juntament al seu paper en la migració cel•lular subratlla la seva rellevància en càncer. Per això, la nostra línia de recerca està centrada en investigar el paper de les proteïnes Rnd en la proliferació i transformació cel•lulars. La caracterització inicial del paper de RhoE en proliferació fou duta a terme pel Dr. Villalonga durant la seva estada al laboratori de la Prof. Anne Ridley, a on per primer cop descrigueren que RhoE era capaç de regular el cicle cel•lular i la transformació induïda per Ras (Villalonga et al, 2004). Utilitzant un sistema d'expressió induïble, varen observar que l'expressió de RhoE inhibia l'expressió de la traducció del mRNA de la ciclina D1 i conduïa a una aturada en la fase G1 del cicle cel•lular.

L'objectiu actual de la nostra línia és aprofundir en els mecanismes moleculars mitjançant els quals RhoE regula l'expressió de la ciclina D1 i la progressió a través del cicle cel•lular. Per això, estam fent ús de les línies d'expressió induïbles de RhoE, analitzant els elements de senyalització que controlen l'inici de traducció en cèl•lules eucariotes. Aquests elements són fonamentalment l'oncogen eIF4E i els seus reguladors mTOR/4E-BP1.

Un altre aspecte molt rellevant de la funció de RhoE és el seu possible paper en checkpoints de resposta a dany al DNA. Recentment s'ha descrit que RhoE és una diana transcripcional directa del supressor tumoral p53, i de fet nosaltres ja havíem observat la inducció de RhoE en resposta a agents genotòxics que indueixen l'activació de p53 com el Cisplatí (Villalonga et al, 2004). El nostre objectiu en aquest sentit és analitzar quin paper juga RhoE en programa de resposta al dany al DNA depenent de p53, i desvetllar-ne els mecanismes moleculars que hi estan implicats. Per tal d'assolir aquest objectiu, estam caracteritzant l'impacte de RhoE sobre la resposta al dany al DNA en les esmentades línies induïbles i estam generant cèl•lules induïbles de RhoE a partir de línies tumorals humanes, tant p53 +/+ com p53 -/-.

Finalment, altres objectius més a llarg termini d'aquesta línia de recerca són l'anàlisi del paper de les altres proteïnes Rnd (Rnd1 i Rnd2) en la regulació de la proliferació cel•lular i la identificació mitjançant tècniques de proteòmica de proteïnes de unió a RhoE, amb l'objectiu de caracteritzar les seves proteïnes reguladores o efectores.

RECERCA ONCOLÒGICA TRANSLACIONAL

Aquestes línies, engegades recentment, s'adrecen a explorar noves estratègies terapèutiques i a identificar dianes terapèutiques d'interès en limfomes i glioblastomes.

1. Identificació de noves dianes terapèutiques en Limfomes no-Hodgkin: Paper de la via PI3K/FoxO3a

Els limfomes no-Hodgkin (Non-Hodgkin's lymphoma, NHL) constitueixen una entitat complexa que comprèn tumors amb diferent morfologia, característiques immunofenotípiques i evolució clínica, amb un diagnòstic i tractament independent per cada un d'ells. Representen en tot el món el nové càncer més comú, i són una de les poques malalties importants amb una incidència en augment. Aquesta elevada incidència, juntament amb el fet de tractar-se de tumors agressius, fa evident la necessitat de millorar el coneixement de les alteracions moleculars implicades en la seva patogènesi.

Per altra banda, els NHL constitueixen un repte terapèutic donat que la seva resposta als esquemes habituals de poliquimioteràpia és variable, fent evident la necessitat de desenvolupar noves drogues amb activitat específica vers aquestes síndromes limfoproliferatives. Així, la identificació de dianes terapèutiques implicades en la limfomagènesi és una prioritat evident. En aquesta línia de recerca ens proposem l'anàlisi exhaustiu de les vies de senyalització desregulades en la cèl•lula tumoral, principalement la via PI3K/FoxO3a, així com l'estudi del paper de dita via en la resposta a nous fàrmacs antitumorals.

La via PI3K/FoxO està clarament associada a l'hematopoiesi i al funcionament dels òrgans limfoides, constituint una peça clau de la seva homeostasi. Una activació incontrolada de PI3K prevé l'apoptosi de limfòcits B i T, predisposant a l'aparició de malalties autoimmunes i leucèmies. A la vegada, la fosforilació/inhibició dels factors FoxO per PI3K és essencial per induïr la proliferació de cèl•lules del sistema immune. En quant a la transformació maligna de cèl•lules hematopoiètiques, aquesta via ha demostrat tenir gran rellevància. Senyals extracel•lulars que indueixen proliferació, supervivència i invasió de cèl•lules tumorals (IL-7, HGF) actuen activant l'eix PI3K/FoxO, i translocacions cromosòmiques molt freqüents en síndromes limfoproliferatives (BCR-ABL, NPM-ALK) requereixen l'activació de PI3K/FoxO pels seus efectes oncogènics.

En treballs recents hem demostrat que l'activació del factor FoxO3a en resposta a diferents agents antitumorals és esencial per l'apoptosi induïda per dits fàrmacs (Sunters et al, 2003; Fernández de Mattos et al, 2004; Essafi et al, 2005). Així, un dels nostres objectius és analitzar el potencial paper de FoxO3a com efector dels nous fàrmacs antitumorals que se postulen com importants en el maneig clínic de pacients de NHL.

En resum, amb aquesta línia d'investigació volem generar dades experimentals que permetin millorar el diagnòstic, pronòstic i tractament dels NHL:

-identificant biomarcadors i dianes terapèutiques rellevants en aquestes neoplàsies.
-analitzant el potencial de noves alternatives terapèutiques en cèl•lules de NHL
-estudiant el paper d'intermediaris de senyalització en dita resposta

2. Estudi del potencial de nous fàrmacs antitumorals en Glioblastomes

Els glioblastomes (GBMs) constitueixen els tumors majoritaris del sistema nerviós central, i estan caracteritzats per la seva malignitat biològica que es tradueix en una elevada agressivitat clínica i uns resultats terapèutics molt limitats. Actualment, la majoria de glioblastomes es tracten mitjançant combinacions diverses de cirurgia, radioteràpia i quimioteràpia amb l'agent alquilant temozolomida (TMZ). Donats els pobres resultats obtinguts amb les eines terapèutiques actuals, cal explorar el potencial de nous fàrmacs antitumorals, com els fàrmacs de diana que estan dirigits contra les alteracions moleculars específiques de la cèl•lula tumoral. Entre les principals alteracions moleculars que caracteritzen els GBMs, es troben mutacions o sobreexpressió de receptors de diversos factors de creixement, com el EGFR i el PDGFR.

Gràcies a la signatura de convenis i MTAs (Material Transfer Agreement) amb Pfizer i Roche-Pharma, el nostre grup de recerca ha engegat assajos preclínics per avaluar l'aplicabilitat potencial de Sutent i Erlotinib per al tractament del GBM. Sutent és un nou inhibidor "Multitarget" que inhibeix alhora l'activitat dels receptors PDGFR, VEGFR, c-Kit i FLT3, mentre que Erlotinib és un inhibidor del domini quinasa del EGFR. L'objectiu d'aquesta línia de recerca és estudiar els efectes i caracteritzar el mecanisme d'acció d'aquests nous antitumorals en cèl•lules de glioblastoma, mitjançant assajos que ens permetin avaluar com afecten a la proliferació, supervivència i motilitat cel•lular, entre d'altres aspectes claus de la biologia tumoral. S'ha de destacar que a més d'avançar en el nostre coneixement de la patogènesi molecular dels GBMs, aquests estudis contribuiran a un disseny més racional i eficient dels assajos clínics amb els esmentats fàrmacs.