Proyecto Fondecyt

Presentación

De acuerdo con la misión de nuestro Instituto, la cual persigue fomentar la investigación y el desarrollo de la especialidad, contamos con algunos proyectos investigativos en curso, de los cuales queremos dar a conocer el “Estudio del papel de la proteína asociada a múltiple resistencia a drogas 1 sobre la quimioresistencia en células iniciadoras de tumor de glioblastoma”.

Este proyecto es dirigido por la Dra. Claudia Quezada del Laboratorio de Patología Molecular de la Universidad Austral de Chile. Además, cuenta con la participación como co-investigadores, de dos médicos de nuestro Instituto: Dres. Rómulo Melo y Rodrigo Segura. Tiene una duración estimada de 4 años y es financiado por el FONDECYT (Fondo Nacional de Desarrollo Científico y Tecnológico) del Ministerio de Educación.

La investigación se realiza a través del estudio de muestras de tejidos tumorales del grupo glioblastomas, correspondientes a pacientes operados en nuestro Instituto. Estas muestras son obtenidas mediante consentimiento informado firmado por el paciente.

Un glioblastoma es un tumor cerebral de los más comunes y agresivos debido a su rápido crecimiento, además de ser muy resistente a la quimioterapia. El tratamiento para estos tumores consiste en cirugía, radiación y quimioterapia. Sin embargo, al ser un tumor difícil de extraer por el riesgo neurológico y resistente a la quimioterapia, el manejo de los pacientes se convierte en un grave problema clínico.

Este proyecto se aboca a buscar una alternativa para eliminar las células iniciadoras del tumor mediante su quimiosensibilización a fármacos antitumorales. Esto permitirá reconocer nuevos fármacos y alternativas para el tratamiento de esta enfermedad que por décadas no ha tenido avances relevantes.

Proyecto

Proyecto Fondecyt 1121121 “Study of the role of multiple resistance associated protein 1 on chemoresistance of glioblastoma stem-like cells and evaluation of inhibitors.

Investigador Principal: Dra. Claudia Quezada Monrás, Laboratorio de Patología Molecular, Instituto de Bioquímica y Microbiología, Universidad Austral de Chile.

Co-investigadores:

Duración: 4 años (2012-2016)

El glioblastoma multiforme (GBM) es el tumor cerebral primario más común y más agresivo debido a una elevada capacidad proliferativa, siendo además extremadamente quimioresistente. La OMS recomienda el manejo de estos pacientes con terapia multimodal incluyendo cirugía, radiación y quimioterapia con temozolamida. Sin embargo, el GBM tiene la propiedad de ser altamente infiltrativo lo cual, sumado a que la extirpación del tumor está restringida por el daño neurológico, conlleva inevitablemente a la recurrencia. Además, hasta ahora la quimioterapia no ha sido una herramienta eficaz en evitar la recurrencia ni tiene un impacto considerable en la sobrevida de los pacientes. Es por esto que actualmente el tratamiento del GBM permanece esencialmente paliativo. Por lo tanto, el manejo de los pacientes con GBM sigue siendo un grave problema clínico en donde la quimioterapia, a pesar de ser una herramienta no invasiva, no ha contribuido a mejorar el pobre pronóstico de esta enfermedad, requiriendo sustancial optimización.

Existen consistentes evidencias que indican que en el GBM existe una subpoblación de células tumorales con gran potencial de iniciación y repoblación del cancer, conocidas como glioblastoma stem-like cells (GSCs) o células iniciadoras del cancer. Las GSCs exhiben ciertas características comunes con las stem cells normales como la capacidad de autorenovación y diferenciación en múltiples linajes, pero en contraste tienen una desregulada capacidad de proliferar y son capaces de generar un tumor completo cuando son transplantadas en modelos de animales xenografs. Además, estas células son quimio y radio resistentes, aún más que el resto del tumor, por ello serían responsables de la progresión y recurrencia del tumor después de la terapia convencional. Uno de los principales mecanismos que confiere quimioresistencia en las células tumorales es el fenotipo denominado resistencia múltiple a drogas (MDR), que corresponde a la expresión de una o más proteínas de la familia de transportadores ABC (ATP-binding cassette) que funcionan como bombas dependientes de ATP para la remoción de diversos metabolitos y también fármacos y sus derivados. En GBM la actividad de multidrug resistance protein-1 (Mrp1) confiere un fenotipo de resistencia a muchos de los fármacos que son utilizados actualmente en el tratamiento del cáncer. Actualmente es de gran relevancia clínica descubrir y diseñar moléculas “quimiosensibilizadoras” las cuales inhiban la actividad de transportadores de MDR, pudiendo favorecer la efectividad de los agentes antitumorales.

En este sentido este proyecto adjudicado recientemente se ha enfocado en buscar una alternativa para eliminar las células iniciadoras del tumor mediante su quimiosensibilización a fármacos antitumorales. Podemos mencionar como trabajo adelantado que hemos identificado que el transportador Mrp1 es de particular importancia en el cultivo primario de GBM y que la pérdida de su actividad permite quimiosensibilizarlas sustancialmente (Quezada et al., 2011; Peigñan et al., 2011). Sin embargo, el cultivo primario de este tumor contiene tipos celulares tumorales diferentes y por lo tanto, para este proyecto hemos estandarizado la purificación y el cultivo de las GSCs. Para ello, contamos con la colaboración del Instituto de Neurocirugía Asenjo (INCA) Santiago, que nos aporta tejido de glioblastoma para hacer los cultivos primarios y de stem cells tumorales.

También hemos demostrado que el fármaco tacrolimus (FK506) inhibe la expresión de Mrp1 y destacablemente este fármaco es seguro de usar en pacientes (Garrido et al. 2011). Debido a que el éxito de tacrolimus en pruebas preclínicas y también en el tratamiento de pacientes en el futuro dependerá de la capacidad de quimiosensibilizar tanto las células tumorales como también las GCSs responsables de la recurrencia del tumor, nuestro objetivo será evaluar el efecto de tacrolimus sobre la quimioresistencia de las células iniciadoras de tumor frente a la exposición a los fármacos antitumorales etopósido, vincristina y paclitaxel, sustratos de Mrp1.

Debido al impacto clínico que puede tener en el tratamiento del GBM, es de alta importancia identificar moduladores que en el contexto fisiológico tumoral regulen la expresión y/o actividad de Mrp1. Interesantemente, en biopsias de pacientes afectados de GBM hemos detectado una alta expresión de la ecto 5’-nucleotidasa (CD73) la cual cataliza la hidrólisis de adenosina monofosfato (AMP) a adenosina en la superficie celular (Quezada et al., 2013). Además, en células de cultivo primario de GBM está favorecida la síntesis de adenosina extracelular mientras que en células gliales no tumorales esto no ocurre. Notablemente, estudios preliminares demuestran que la inhibición de la CD73 disminuye la expresión y actividad de Mrp1 en las células de GBM en cultivo primario y aún más, las hace sensibles a los fármacos antitumorales. Postulamos, que el fenotipo de quimioresistencia en las células de GBM responde a la elevada capacidad de producir adenosina extracelular. Desconocemos si la subpoblación GSCs posee la propiedad de generar adenosina o si este nucleósido también es capaz de regular en ellas la actividad de Mrp1 y la quimioresistencia. Este conocimiento será de especial relevancia ya que permitirá reconocer potenciales blancos terapéuticos para el tratamiento del GBM.

Hasta ahora ha sido poco exitosa la identificación de endobióticos que regulen la expresión de Mrp1 en el contexto fisiopatológico, como adenosina lo podría hacer. Adicionalmente, se debe considerar que las células de GBM se desarrollan en un ambiente distinto al cuál se cultivan normalmente en el laboratorio. Se ha reconocido que la hipoxia promueve la angiogénesis, invasión y resistencia en GBM. Además, es bien sabido que la hipoxia tisular induce un incremento de la adenosina extracelular. Nosotros determinaremos el efecto de hipoxia sobre la expresión y actividad de CD73 tanto en células precursoras de glioblastoma (CSGs) como las tumorales.

Nuestros estudios nos permitirán reconocer el importante papel de Mrp1 en conferir quimioresistencia a las células de GBM. Además, evaluar quimiosensibilizadores que interfieran con la expresión y/o actividad de este transportador. Esto nos permitirá reconocer nuevos blancos farmacológicos y alternativas para el tratamiento de esta enfermedad que por décadas no ha tenido avances relevantes.

 Leyendas Anexas:

Figura 1: Comparación de los mecanismos de resistencia a la terapia y progresión del tumor por el modelo convencional de cancer y de las cancer stem like cells.

Figura 2: Modelo de nuestra investigación en glioblastoma. Adenosina extracelular producida en el tumor regularía la sobrexpresión y aumento de la actividad de transportadores de resistencia múltiple a drogas (MDR). Estos finalmente inducirían la quimioresistencia del glioblastoma multiforme.

Figura 3: Cultivo primario (A) y de stem like cells (B) de glioblastoma a partir de biopsias de pacientes.

Figura 1: Comparación de los mecanismos de resistencia a la terapia y progresión del tumor por el modelo convencional de cancer y de las cancer stem like cells.

Figura 2: Modelo de nuestra investigación en glioblastoma. Adenosina extracelular producida en el tumor regularía la sobrexpresión y aumento de la actividad de transportadores de resistencia múltiple a drogas (MDR). Estos finalmente inducirían la quimioresistencia del glioblastoma multiforme.

Figura 3: Cultivo primario (A) y de stem like cells (B) de glioblastoma a partir de biopsias de pacientes.

Figura 4: Imagen de Resonancia Nuclear Magnética encefálica en corte sagital que muestra un proceso expansivo en la región frontal de carácter intra-axial que capta intensamente el contraste ev, compatible con Glioblastoma Multiforme.

Figura 5: Imagen de Resonancia Nuclear Magnética encefálica en corte axial que muestra un proceso expansivo en la región frontal derecha de carácter intra-axial que capta intensamente el contraste ev, compatible con Glioblastoma Multiforme.

Figura 6: Glioblastoma Multiforme. HE. 10X. Tumor rodeado por extensa necrosis

Figura 7: Glioblastoma Multiforme. HE. 40X. Polimorfismo nuclear y varias mitosis

Figura 8: Glioblastoma Multiforme parietal. HE. 10X. en la zona central se aprecia extenso foco de necrosis.

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