Apuntando a NOTCH2 para combatir la resistencia a los medicamentos en el tratamiento del cáncer
La investigación se centra en el papel de NOTCH2 en la resistencia a medicamentos contra el cáncer y tratamientos potenciales.
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Tabla de contenidos
La quimioterapia es un tratamiento común para el cáncer, especialmente para tumores sólidos. Uno de los principales medicamentos que se usa es el Taxol, que funciona deteniendo la división de las células cancerosas. Sin embargo, muchos tumores desarrollan resistencia al taxol, lo que lo hace menos efectivo. Para superar esto, los científicos están buscando maneras de hacer que los tumores sean más sensibles al taxol.
El Desafío de la Resistencia a los Medicamentos
Las células cancerosas pueden resistir medicamentos como el taxol a través de varios mecanismos. Estos pueden ser inherentes, lo que significa que siempre fueron resistentes, o adquiridos, es decir, que desarrollaron resistencia después de que comenzó el tratamiento. Las formas comunes en que las células cancerosas resisten los medicamentos incluyen bombear el medicamento fuera antes de que pueda funcionar, activar vías que les ayudan a sobrevivir y cambiar la estructura del objetivo del medicamento.
Sabiendo que los objetivos tradicionales de los tratamientos contra el cáncer a menudo afectan también a las células normales, los investigadores están tratando de encontrar maneras de dirigirse a las células cancerosas de manera más específica. Esto es importante porque afectar a las células normales puede causar efectos secundarios dañinos.
El Papel del Microentorno Tumoral
El microentorno tumoral (TME) se refiere a las células circundantes, los vasos sanguíneos y otros elementos que existen alrededor de un tumor. Estudios recientes muestran que los componentes del TME, incluidas las células inmunitarias, pueden jugar un papel significativo en cómo los tumores resisten el tratamiento. Por ejemplo, ciertas células inmunitarias pueden secretar sustancias que ayudan a los tumores a sobrevivir cuando son tratados con medicamentos.
Un tipo de célula inmunitaria que ha recibido atención es el macrófago. Estas células pueden atacar al cáncer o apoyarlo, dependiendo de su estado. La investigación ha demostrado que los Macrófagos que apoyan el crecimiento tumoral están particularmente involucrados en la resistencia al taxol.
Taxol y Sus Efectos
El taxol, también conocido como paclitaxel, funciona uniéndose a proteínas en las células cancerosas llamadas microtúbulos. Estas proteínas son esenciales para la división celular. Cuando el taxol se une a ellas, impide que las células se dividan correctamente, lo que lleva a la muerte celular. Sin embargo, en algunos casos, las células tratadas logran evitar la muerte y continúan creciendo, que es lo que los investigadores quieren entender mejor.
Las células tratadas con taxol pueden responder de varias maneras. Podrían morir durante la división detenida, continuar dividiéndose incorrectamente, o escaparse de la división por completo y entrar en un estado inusual. Las células cancerosas resistentes a menudo muestran cambios en su manejo del medicamento, como aumentar la cantidad que pueden expulsar o alterar las vías que las mantienen vivas.
La Importancia de NOTCH2
Estudios recientes han señalado una proteína específica llamada NOTCH2, que es parte de una vía de señalización que influye en cómo las células se comunican entre sí. Cuando las células cancerosas entran en un estado prolongado de mitosis (una etapa de la división celular), tienden a aumentar la producción de NOTCH2. Este aumento en NOTCH2 hace que las células cancerosas sean más resistentes a los efectos del taxol.
En el microentorno tumoral, las células cancerosas pueden interactuar con células vecinas, incluidos los macrófagos. Cuando NOTCH2 de las células cancerosas interactúa con una proteína llamada JAG1 de los macrófagos, se produce una respuesta de señalización que ayuda a aliviar el estrés causado por el taxol.
Mecanismo de Activación de NOTCH2
Cuando se administra taxol, las células cancerosas experimentan mitosis prolongada, lo que provoca la producción de NOTCH2. Después de esta fase, cuando las células regresan a la fase G1 de división, NOTCH2 interactúa con JAG1 en los macrófagos circundantes. Esta interacción activa señalización dentro de las células cancerosas que promueve la supervivencia y más cambios en el entorno tumoral.
En estudios, se demostró que cuando la señalización de NOTCH2 se activa, las células cancerosas pueden producir más Citoquinas, que son moléculas que señalan a las células inmunitarias. Este aumento en la señalización recluta más macrófagos, que pueden crear un entorno de apoyo para el crecimiento tumoral y la resistencia al taxol.
Estrategias de Tratamiento Enfocadas
Para abordar el problema de la resistencia al taxol, los investigadores están buscando maneras de inhibir NOTCH2. Al bloquear la señalización de NOTCH2, los científicos esperan interrumpir las interacciones de apoyo entre células cancerosas y macrófagos, haciendo que los tumores sean más sensibles al taxol.
En estudios de laboratorio, inhibir NOTCH2 ha mostrado promesas en reducir el crecimiento tumoral cuando se combina con taxol. Estos enfoques se enfocan en las interacciones específicas que promueven la resistencia, en lugar de afectar de manera amplia la función de las células normales.
Implicaciones Clínicas de NOTCH2
La relación entre NOTCH2 y la resistencia tumoral no es solo un hallazgo de laboratorio. En casos reales, los niveles de NOTCH2 en muestras tumorales se han vinculado a qué tan bien responden los pacientes a la quimioterapia basada en taxol. Los altos niveles de NOTCH2 tienden a correlacionarse con malos resultados para los pacientes y una recurrencia más rápida del cáncer después del tratamiento.
Esta conexión significa que medir los niveles de NOTCH2 en los pacientes podría guiar potencialmente las decisiones de tratamiento. Por ejemplo, los pacientes con niveles más altos de NOTCH2 podrían beneficiarse de terapias que combinen inhibidores de NOTCH con tratamientos estándar como el taxol.
Direcciones Futuras
A medida que los investigadores continúan investigando NOTCH2, hay varias avenidas prometedoras. Una área de enfoque es desarrollar inhibidores específicos que apunten a NOTCH2 sin afectar otros receptores de NOTCH. Otra dirección importante es entender cómo usar mejor estos inhibidores en combinación con terapias existentes para mejorar la efectividad del tratamiento.
Además, hay interés en explorar cómo diferentes tipos de cáncer responden a combinaciones de taxol y inhibidores de NOTCH. Dado que el papel de NOTCH2 puede variar entre tipos de cáncer, se pueden necesitar estrategias personalizadas para obtener resultados óptimos.
Conclusión
El camino para superar la resistencia a los medicamentos en el cáncer es multidimensional, involucrando interacciones complejas entre células cancerosas, el sistema inmunológico y vías de señalización. Al enfocarse en proteínas específicas como NOTCH2 y sus roles en las interacciones del microentorno tumoral, los investigadores esperan desarrollar estrategias innovadoras que puedan mejorar los resultados de los pacientes y combatir la resistencia a quimioterapéuticos como el taxol. Con la investigación y los ensayos clínicos en curso, el futuro del tratamiento del cáncer sigue teniendo promesas.
Título: Targeting NOTCH2-JAG1 juxtacrine signaling reverses macrophage-mediated tumor resistance to taxol
Resumen: Taxanes are widely used in chemotherapy, but primary and acquired resistance limit the clinical efficacy. Studies have shown tumor interaction with macrophages in the tumor microenvironment (TME) plays a significant role in taxane resistance, yet therapeutic strategies that directly deplete or repolarize macrophages are challenging and with considerable risk of side effects. Here we uncovered that tumor-macrophage interaction can be selectively targeted by inhibiting post-mitotic NOTCH2-JAG1 juxtacrine signaling in the TME, which strongly sensitizes paclitaxel response. Using translatome profiling, we found significant NOTCH2 upregulation during paclitaxel-induced prolonged mitosis. NOTCH2 was subsequently activated in the post-mitotic G1 phase by JAG1 expressed on the neighboring macrophages and tumor cells, which promoted tumor cell survival and upregulated cytokines that recruited JAG1-expressing macrophages, thus generating a positive feedback loop that further enhanced the pro-tumor NOTCH2 activity. By targeting this NOTCH2-JAG1 axis using NOTCH2 shRNA or a pan-NOTCH inhibitor, macrophage recruitment and paclitaxel resistance were significantly attenuated in multiple mouse tumor models of ovarian cancer. Clinical samples from paired primary and recurrent ovarian cancer patients also showed significant correlation of higher NOTCH2 expression with worse prognosis. Our results thus point to combining NOTCH2 inhibitor with taxane as an effective therapeutic strategy to selectively disrupt tumor-macrophage interaction in the TME and overcome macrophage-mediated taxane resistance in NOTCH2-positive tumors.
Autores: Zhenye Yang, F. Yu, Q. Zhou, T. Zhou, Y. Xie, P. Zhang, W. He, W. Yu, A. Cheng, H. Liu, Q. Wu, X. Ma, J. Guo, Y. Zhou, J. Shi
Última actualización: 2024-07-10 00:00:00
Idioma: English
Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.08.602467
Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.07.08.602467.full.pdf
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