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Nuevas ideas sobre el tratamiento del cáncer de mama metastásico

Investigaciones destacan factores genéticos que influyen en la propagación del cáncer de mama y avances potenciales en tratamientos.

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El cáncer de mama es un problema de salud significativo a nivel global, siendo la principal causa de muertes relacionadas con el cáncer entre mujeres. En EE. UU., es el cáncer más comúnmente diagnosticado y la cuarta causa de muertes por cáncer. Aunque las etapas tempranas del cáncer de mama tienen una alta tasa de supervivencia, el cáncer de mama metastásico -que se propaga a otras partes del cuerpo- tiene una tasa de supervivencia mucho más baja. Esto indica que se necesita mejores tratamientos específicamente para las etapas avanzadas del cáncer de mama.

Tratamiento Actual y Desafíos

Tradicionalmente, los doctores han atacado el cáncer enfocándose en cómo las células cancerosas difieren de las células normales. Por ejemplo, la quimioterapia busca matar las células tumorales de rápido crecimiento. Recientemente, tratamientos más avanzados se han centrado en los factores genéticos y cambios en las células cancerosas que se relacionan con la supervivencia de los pacientes. Estas terapias más nuevas han reducido los efectos secundarios y mejorado la supervivencia para algunos pacientes. Sin embargo, los pacientes con enfermedad metastásica a menudo no se benefician de estas terapias dirigidas, ya que el cáncer evoluciona y se vuelve más complejo.

Desarrollar nuevas estrategias para tratar el cáncer de mama metastásico requiere entender los cambios biológicos únicos que ocurren a medida que avanza la enfermedad. Desafortunadamente, los investigadores saben menos sobre cómo comienza la metástasis en comparación con cómo se forman los tumores primarios. Esta falta de conocimiento se debe en gran parte a la dificultad de obtener muestras de sitios metastásicos, ya que a menudo no se extraen quirúrgicamente. Además, las muestras existentes con frecuencia muestran efectos de tratamientos previos, lo que dificulta separar las causas de la metástasis de aquellas que llevan a la resistencia al tratamiento.

Factores Genéticos en la Metástasis

Estudios recientes sugieren que, a diferencia de los tumores primarios, no hay un conjunto común de mutaciones que impulsen la metástasis. Esto indica que la metástasis probablemente se ve influenciada más por cómo se expresan los genes que por mutaciones específicas. El enfoque podría estar en cómo las señales externas y los entornos celulares afectan la actividad genética.

Para encontrar genes vinculados a la metástasis, los investigadores han propuesto nuevos métodos que observan rasgos heredados, de forma similar a los estudios de poblaciones humanas. Al usar un modelo específico de ratón con cáncer de mama, han identificado regiones en el genoma del ratón que están asociadas con una mayor probabilidad de desarrollar enfermedades metastásicas. Encontraron varios genes que, al expresarse de manera diferente, podrían influir en los resultados de los pacientes.

Proteínas de Unión de ARN y Su Papel

Entre los genes estudiados, los investigadores identificaron el complejo de ARN deadenilasa CCR4-NOT como un posible factor que afecta la metástasis del cáncer de mama. Este complejo está involucrado en controlar la estabilidad del ARN y, por ende, la Expresión Génica. Se centraron en tres proteínas de unión de ARN: NANOS1, PUM2 y CPSF4, que son parte de este complejo para determinar cómo podrían influir en la metástasis.

Estas proteínas ayudan a regular mARN específicos, que llevan instrucciones de los genes. Los investigadores encontraron que alterar los niveles de estas proteínas de unión de ARN afectaba cómo se extendían las células tumorales en ratones. Por ejemplo, reducir los niveles de estas proteínas llevó a menos nódulos metastásicos en los pulmones, lo que sugiere que juegan un papel clave en la propagación de la enfermedad.

El Papel de SMARCD1

Un gen en particular, SMARCD1, destacó durante la investigación. Este gen está involucrado en regular cómo se empaqueta el ADN y cómo se activan o desactivan los genes. Se encontró que tanto niveles altos como bajos de SMARCD1 resultaron en menos metástasis, indicando un efecto "Goldilocks", donde la cantidad correcta de una proteína lleva a buenos resultados, pero demasiado o poco puede ser dañino.

Cuando los científicos analizaron de cerca cómo SMARCD1 afectaba a las células cancerosas, notaron que alterar sus niveles no parecía cambiar la rapidez con la que crecían las células cancerosas. En cambio, alteraba la capacidad de las células para formar esferas en cultivos tridimensionales, sugiriendo un vínculo con propiedades similares a las de las células madre, que se sabe contribuyen a la propagación del cáncer.

Cambios en la Expresión Génica y Accesibilidad de la Cromatina

Los investigadores examinaron más a fondo cómo los cambios en SMARCD1 afectaban la actividad génica y la estructura de la cromatina (el material que forma los cromosomas). Encontraron que cuando se alteraban los niveles de SMARCD1, cambiaba qué genes eran accesibles y podían ser expresados. Los niveles altos y bajos de SMARCD1 llevaron a diferentes patrones de actividad génica, reflejando cómo influenciaban la progresión del cáncer.

En pruebas de laboratorio, notaron que las células con niveles alterados de SMARCD1 mostraron cambios significativos en su estructura de cromatina, indicando que este gen juega un papel esencial en cómo las células cancerosas se adaptan y crecen. Curiosamente, ciertos programas de empalme -procesos que determinan cómo se expresan los genes- también se vieron afectados, lo que subraya la importancia de SMARCD1 en regular múltiples funciones celulares.

Estudios In Vivo y Resultados en Pacientes

Para explorar más a fondo los efectos de SMARCD1, los investigadores realizaron estudios in vivo, inyectando células cancerosas modificadas en ratones. Encontraron que tanto niveles altos como bajos de expresión de SMARCD1 reducían el número de nódulos metastásicos, enfatizando la necesidad de una regulación estricta de este gen para obtener resultados óptimos en la propagación del cáncer.

Notablemente, al examinar los datos de los pacientes, descubrieron que los niveles de SMARCD1 también podían predecir los resultados para los pacientes con cáncer de mama. Los pacientes con niveles altos o bajos de SMARCD1 lo hicieron mejor que aquellos con niveles intermedios, apoyando la idea de un efecto "Goldilocks" en el cáncer de mama humano también.

Implicaciones para el Tratamiento

Los hallazgos de esta investigación abren puertas a nuevas estrategias de tratamiento. Las terapias tradicionales contra el cáncer suelen centrarse en objetivos específicos para inhibir. Sin embargo, con la identificación de genes "Goldilocks" como SMARCD1, las terapias pueden necesitar considerar métodos que aumenten o disminuyan la función génica dependiendo de casos individuales.

Por ejemplo, lograr cambios modestos en los niveles de SMARCD1 puede ser más fácil y tener menos efectos secundarios que dirigirse a un gen conductor altamente mutado. Este enfoque podría dar lugar a nuevas terapias que ofrezcan mejores resultados con menos toxicidad, especialmente cuando se combinan con estrategias de tratamiento existentes.

Conclusión

El cáncer de mama sigue siendo una enfermedad compleja y desafiante, especialmente cuando se propaga a otras partes del cuerpo. Entender los factores genéticos y biológicos que contribuyen a la metástasis es vital para desarrollar mejores tratamientos. Los conocimientos obtenidos al estudiar las proteínas de unión de ARN y sus interacciones brindan nuevas avenidas para la investigación y potenciales terapias. A medida que los científicos continúan desentrañando los detalles de la biología del cáncer, hay esperanza de estrategias más efectivas para combatir el cáncer de mama metastásico y mejorar la vida de los pacientes que enfrentan esta enfermedad.

La investigación en curso probablemente se centrará en el papel de varios genes y proteínas en la progresión de la enfermedad y sus interacciones dentro del entorno celular. Al identificar factores y vías críticas involucradas en la metástasis, podemos ampliar nuestra comprensión del cáncer de mama y, en última instancia, desarrollar opciones de tratamiento más efectivas adaptadas a las necesidades individuales de los pacientes.

Fuente original

Título: SMARCD1 is a "Goldilocks" metastasis modifier

Resumen: AbstractBreast cancer is the most frequently diagnosed cancer worldwide, constituting around 15% of all diagnosed cancers in 2023. The predominant cause of breast cancer-related mortality is metastasis to distant essential organs, and a lack of metastasis-targeted therapies perpetuates dismal outcomes for late-stage patients. However, through our use of meiotic genetics to study inherited transcriptional network regulation, we have identified a new class of "Goldilocks" genes that are promising candidates for the development of metastasis-targeted therapeutics. Building upon previous work that implicated the CCR4-NOT RNA deadenylase complex in metastasis, we now demonstrate that the RNA-binding proteins (RNA-BPs) NANOS1, PUM2, and CPSF4 also regulate metastatic potential. Using cell lines, 3D culture, mouse models, and clinical data, we pinpoint Smarcd1 mRNA as a key target of all three RNA-BPs. Strikingly, both high and low expression of Smarcd1 is associated with positive clinical outcomes, while intermediate expression significantly reduces the probability of survival. Applying the theory of "essential genes" from evolution, we identify an additional 50 genes that span several cellular processes and must be maintained within a discrete window of expression for metastasis to occur. In the case of Smarcd1, small perturbations in its expression level significantly reduce metastasis in laboratory mouse models and alter splicing programs relevant to the ER+/HER2-enriched breast cancer subtype. The identification of subtype-specific "Goldilocks" metastasis modifier genes introduces a new class of genes and potential catalogue of novel targets that, when therapeutically "nudged" in either direction, may significantly improve late-stage patient outcomes.

Autores: Kent Hunter, C. R. Ross, L.-Y. Gong, L. M. Jenkins, N.-h. Ha, M. Majocha

Última actualización: 2024-01-29 00:00:00

Idioma: English

Fuente URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.24.577061

Fuente PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.01.24.577061.full.pdf

Licencia: https://creativecommons.org/publicdomain/zero/1.0/

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