Identifican genes relacionados con la progresión del melanoma

El mapeo se realizó utilizando un compuesto sintético similar a la curcumina, que en pruebas preliminares exhibió acción antitumoral

Por Karina Toledo  |  Agência FAPESP – Al tratar linajes celulares de melanoma humano con un compuesto sintético similar a la curcumina –un pigmento que dota de un color amarillo anaranjado al polvo extraído de la raíz de la cúrcuma (Curcuma longa)– científicos de la Universidad de São Paulo (USP), en Brasil, detectaron genes con la expresión alterada en tumores con potencial invasivo y en células malignas refractarias a la quimioterapia.

Según los investigadores, en caso de que nuevos estudios confirmen la importancia de estos genes en la progresión de la enfermedad y un aumento de la resistencia a los medicamentos, podrá explotárselos en el futuro como biomarcadores para ayudar en el diagnóstico, o incluso como blancos terapéuticos.

Resultados de esta investigación, apoyada por la FAPESP, salieron publicados en la revista Pharmacological Research.

“Estudios anteriores de colaboradores ya habían demostrado que el DM-1, un compuesto análogo a la curcumina, posee actividad antitumoral en bajas concentraciones. Nuestro objetivo consistió en entender qué genes modula esa sustancia y por qué es tóxica para el melanoma y no para una célula normal”, dijo Érica Aparecida de Oliveira, posdoctoranda en la Facultad de Ciencias Farmacéuticas (FCF) de la USP.

Esta investigación se lleva adelante bajo la supervisión de Silvya Stuchi Maria-Engler, y con la colaboración de Helder Nakaya y Gisele Monteiro, docentes de la FCF-USP.

Tal como explicó De Oliveira, la literatura científica cuenta con algunas centenas de trabajos que muestran las propiedades antioxidantes, antitumorales, antimicrobianas y antiinflamatorias de la curcumina. Sin embargo, el uso terapéutico de este compuesto en su forma natural está limitado debido a su mala absorción, su metabolismo rápido y su insolubilidad en agua. Para resolver este problema, los científicos han desarrollado análogos sintéticos con pequeñas modificaciones estructurales tendientes a dotar de estabilidad a la molécula en el organismo.

El DM-1 –cuyo nombre completo es sodium 4-[5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3-oxo- penta-1,4-dienyl]-2-methoxy-phenolate– fue sintetizado hace algunos años por el profesor José Agustín Pablo Quincoces Suárez, de la Universidade Bandeirantes (Uniban).

“Experimentos con animales realizados por colaboradores demostraron que el tratamiento con este compuesto puede generar una disminución del volumen tumoral. El DM-1 también se mostró tóxico para cultivos de melanoma resistentes a la quimioterapia”, comentó De Oliveira.

El mecanismo de acción

Para develar los mecanismos de acción del DM-1, De Oliveira recurrió a una plataforma de toxicogenómica desarrollada por el grupo de Monteiro. Se trata de una colección de 6 mil levaduras congeladas, todas mutantes de la especie Saccharomyces cerevisiae, comúnmente utilizada en la fermentación del pan y la cerveza.

“El genoma de esa levadura posee 6 mil genes, y en cada uno de esos mutantes se silenció un gen distinto. Así pudimos estudiar el efecto de un compuesto de manera sumamente específica, gen por gen”, explicó De Oliveira.

Las 6 mil levaduras mutantes fueron entonces descongeladas, distribuidas en placas con 96 pequeños hoyos y tratadas con DM-1. Al aislar las levaduras que no crecieron en presencia del análogo de curcumina, De Oliveira obtuvo una primera lista compuesta por 211 genes afectados por el tratamiento.

El paso siguiente consistió en filtrar los genes de esa lista que tengan homólogos en el genoma humano, pues parte de ellos podrían estar relacionados con funciones específicas de las levaduras. Con la ayuda de herramientas de bioinformática y la pericia de Nakaya, el grupo arribó a una segunda lista con 79 genes posibles.

“Empezamos entonces a observar los bancos públicos que almacenan datos genómicos de pacientes con cáncer, tales como el The Cancer Genome Atlas (TCGA) y el Gene Expression Omnibus (GEO), para entender de qué manera conversaban entre sí esos genes”, comentó De Oliveira.

El análisis demostró que la mayoría de ellos estaban relacionados con las vías de señalización celular que, cuando se activan, favorecen la progresión tumoral. Tal es el caso de las vías mediadas por las proteínas MAP cinasa y EGFR.

La siguiente tarea consistió en investigar qué genes eran importantes para el avance del melanoma específicamente, enfocando para ello los análisis de bioinformática sobre las secuencias genómicas de los portadores de la enfermedad.

“Realizamos una minería de datos para mapear genes cuya expresión se alteraba durante la progresión del melanoma. Detectamos siete que parecían ser importantes y, al observar los bancos de datos públicos, pudimos ver que efectivamente, muchos pacientes tenían alteraciones en la expresión de esos genes”, comentó De Oliveira.

En pruebas in vitro con un linaje de melanoma parental (no resistente al tratamiento), la investigadora observó que el tratamiento con DM-1 induce la muerte celular, fundamentalmente debido a que aumenta la expresión de un gen conocido como TOP-1. Cuando está activo, dicho gen induce errores en la transcripción del ADN y, por ende, provoca inestabilidad genómica en las células.

En tanto, en el linaje de melanoma resistente, la citotoxicidad tuvo su causa fundamentalmente en el aumento de la expresión del gen ADK, que está implicado en la producción de la energía de las células.

“Al igual que la curcumina, que es una molécula capaz de interactuar con múltiples blancos celulares y modular múltiples vías de señalización, el DM-1 también actúa en vías distintas para promover la toxicidad tanto en el melanoma parental como en el resistente”, sostuvo De Oliveira.

Un nuevo enfoque

En un segundo proyecto de posdoctorado actualmente en marcha, con el apoyo de la FAPESP, De Oliveira pretende investigar más profundamente la participación del gen TOP-1 y también la del ATP6V0B –uno de los siete identificados en el trabajo anterior– en la progresión del melanoma.

“Estamos investigando de qué manera estos genes se expresan en una amplia gama de melanomas: tumores primarios, metastásicos, con y sin mutación en el gen BRAF y resistentes o no al tratamiento. Y también pretendemos compararlos con la expresión en un melanocito normal. El objetivo es entender de qué modo estos genes participan en la progresión tumoral y qué sucede en cada caso cuando están inhibidos”, dijo.

Aunque es la forma más rara de cáncer de piel (alrededor del 4% de los casos), el melanoma constituye sin lugar a dudas la más letal. La enfermedad se desarrolla a partir de los melanocitos, las células productoras de melanina. Además del crecimiento rápido y del alto potencial para volverse invasivo y generar metástasis, este tipo de tumor desarrolla a menudo resistencia a los principales fármacos usados en el tratamiento.

“La existencia de distintas subpoblaciones celulares dentro de un mismo tumor está considerada actualmente como el principal factor asociado a la resistencia al tratamiento. Por eso se cree que el mejor abordaje consiste en la combinación de distintas estrategias terapéuticas. Y a tal fin resulta importante el descubrimiento de nuevos blancos”, dijo De Oliveira.

Puede leerse el artículo intitulado Toxicogenomic and bioinformatics platforms to identify key molecular mechanisms of a curcumin-analogue DM-1 toxicity in melanoma cells (https://doi.org/10.1016/j.phrs.2017.08.018) en el siguiente enlace: sciencedirect.com/science/article/pii/S1043661817305662.