Investigadores de la SMU han encontrado una forma de hacer que los fármacos de quimioterapia sean más letales para las células de cáncer de cuello de útero infectadas por el VPH sin que se produzcan daños colaterales en las células normales, según sugiere un estudio.

Al reducir la cantidad de una proteína llamada TIGAR en las células de cáncer de cuello de útero, se descubrió que estas células cancerosas respondían mejor a los fármacos de quimioterapia utilizados habitualmente en dosis muy bajas. Sin embargo, las células normales no se vieron afectadas de forma similar, según un estudio publicado recientemente en el Journal of Antivirals & Antiretrovirals.

Por ello, el desarrollo de un fármaco dirigido a la proteína TIGAR podría ser una forma eficaz de reducir las dosis de quimioterapia para las pacientes con cáncer de cuello de útero, lo que conllevaría menos efectos secundarios sin dejar de matar las células cancerosas. Los fármacos de quimioterapia pueden tener efectos secundarios graves, como toxicidades hepáticas y renales, ya que estos fármacos pueden dañar tanto las células normales como las cancerosas.

"Nuestro estudio ha demostrado que la inhibición de las funciones de TIGAR en las células de cáncer de cuello de útero infectadas por el VPH no sólo sensibiliza a estas células a los agentes quimioterapéuticos contra el cáncer, sino que lo hace a dosis extremadamente bajas, o subinhibitorias, de estos fármacos", afirmó Robert Harrod, profesor asociado del Departamento de Ciencias Biológicas de la SMU y autor principal del estudio.

La regulación de las funciones de TIGAR también puede resultar beneficiosa para otros tipos de cáncer. Se sabe que TIGAR está muy expresado en muchos tipos de cáncer que suelen tener malos resultados clínicos, como la leucemia, el cáncer de colon y el de pulmón. Sin embargo, el papel de la proteína en los cánceres de cuello de útero inducidos por el VPH no se conocía del todo hasta este reciente estudio.

El laboratorio de investigación de Harrod recibió una subvención de tres años del Instituto Nacional del Cáncer para identificar dianas moleculares como TIGAR que desempeñan un papel fundamental en el desarrollo y/o la progresión de los cánceres humanos. Determinar la mecánica de cómo las células cancerosas evaden las terapias permite a los científicos encontrar claves químicas que puedan bloquear la función de esa diana y evitar los efectos biológicos negativos que causan la enfermedad, la base fundamental de los nuevos tratamientos contra el cáncer.

La primera autora del estudio fue Lacin Yapindi, estudiante de doctorado en Biología Molecular y Celular de la SMU (Southern Methodist University) que trabaja en el laboratorio de Harrod. También ha recibido una beca de doctorado Moody 2021-2022.

TIGAR desempeña un papel protector esencial en las células cancerosas

TIGAR, acrónimo de TP53-Induced Glycolysis and Apoptosis Regulator, es una proteína antioxidante inducible por el estrés que tienen todas las células de nuestro cuerpo. Su función principal es eliminar los efectos tóxicos de lo que se conoce como especies reactivas de oxígeno (ROS), varios tipos de moléculas inestables que contienen oxígeno y reaccionan fácilmente con otras moléculas dentro de una célula. Estas moléculas inestables desempeñan un papel importante en los procesos celulares normales, pero su producción excesiva en las células que se dividen rápidamente puede causar daños en el ADN, el ARN y las proteínas.

Dado que las células cancerosas crecen a un ritmo más rápido que las células normales no cancerosas, tienden a producir más subproductos tóxicos ROS.

"Para superar este problema, las células cancerosas elevan los niveles de la proteína TIGAR, de modo que pueden seguir proliferando y creciendo mucho más rápido que las células normales, pero no se ven afectadas negativamente por las dañinas ERO", explica Yapindi. "En otras palabras, TIGAR actúa como elemento protector de las células cancerosas".  

"En este estudio, descubrimos que el agotamiento de TIGAR eliminaba ese elemento protector y daba lugar a altos niveles de toxicidad celular en las células cancerosas formadas por el virus del papiloma humano o VPH. Esta toxicidad aumentó aún más con los fármacos de quimioterapia que probamos y provocó la muerte celular", explicó Yapindi.

Estos resultados demuestran que las células de cáncer de cuello de útero inducidas por el VPH dependen en gran medida de las funciones antioxidantes de TIGAR, dijo Harrod. Los investigadores de la SMU demostraron además que las células no cancerosas no contienen niveles elevados de TIGAR y no eran tan dependientes de este factor como las células cancerosas.

Dentro del laboratorio de virología de Harrod en la SMU

Estos investigadores de la SMU realizaron varios experimentos in vitro para probar y validar sus hallazgos.

En primer lugar, el equipo demostró que los niveles de la proteína TIGAR eran elevados en las células primarias de alto riesgo del cáncer de cuello de útero VPH16+ en comparación con las células no cancerosas. Para ello utilizaron un anticuerpo específico que se sabe que reconoce la proteína TIGAR y también utilizaron otro anticuerpo marcado con un colorante fluorescente que podía visualizarse con un microscopio de fluorescencia confocal láser. La coautora del estudio, la Dra. Brenda Y. Hernández, del Centro Oncológico de la Universidad de Hawai, proporcionó las muestras de biopsia clínica primaria del VPH16+ que se utilizaron para analizar los niveles de TIGAR en estos cánceres.

A continuación, los investigadores de la SMU examinaron qué ocurriría si disminuyeran los niveles de la proteína TIGAR en células de cáncer de cuello de útero cultivadas in vitro, exponiendo estas células a lo que se conoce como ARN de interferencia pequeño (ARNsi) en una placa de cultivo celular. Las moléculas de ARNsi bloquean la expresión de genes diana específicos degradando sus ARNm poco después de la transcripción. El ARNsi utilizado por los investigadores de la SMU se generó específicamente para dirigirse al ARNm que expresa TIGAR, lo que les permitió disminuir significativamente los niveles de la proteína TIGAR en las células de cáncer de cuello de útero VPH+. 

A continuación, los investigadores midieron la eficacia de diferentes tipos de fármacos quimioterapéuticos de uso común para eliminar las células: las normales frente a las cancerosas que tenían el TIGAR inhibido con el siRNA. Se probaron cuatro fármacos de quimioterapia diferentes, como el cisplatino y la doxorrubicina, en estas células a dosis bajas.

"Cuando las células pasan por la apoptosis, que es un acontecimiento de muerte celular controlada, un componente de la membrana celular llamado fosfatidilserina pasa del lado interno de la membrana al lado externo para marcar la célula como apoptótica", dijo Yapindi.

Cuando una célula muere y la membrana celular que la delimita se desintegra, el ADN que estaba dentro de esa célula también queda expuesto.

Por ello, los investigadores utilizaron tintes fluorescentes, como el isotiocianato de fluoresceína Annexin V y el yoduro de propidio, para poder ver la fosfatidilserina y el ADN expuesto, lo que les permitió confirmar que se había producido la muerte celular. 

Descubrieron que la inhibición de la expresión de TIGAR provocaba un aumento significativo de la muerte de las células cancerosas con todos los fármacos de quimioterapia que estudiaron.

Por ejemplo, la combinación de siRNA-TIGAR con la concentración más baja de un fármaco quimioterapéutico llamado cisplatino (0,01 micromolar) dio lugar a que aproximadamente el 48% de las células cancerosas mostraran signos de muerte celular, en comparación con el 6% con el fármaco solo a una concentración de 0,01 micromolar sin el siRNA.

Las células humanas normales no se vieron afectadas por el fármaco a estas bajas concentraciones con o sin el ARNsi para inhibir TIGAR, lo que subraya la dependencia de las células cancerosas de las funciones de pro-supervivencia de la proteína TIGAR. 

El laboratorio de Harrod está trabajando en el desarrollo de un inhibidor terapéutico de TIGAR que podría llegar a tener un uso clínico, ya que actualmente no hay ningún tratamiento disponible que se dirija a las funciones antioxidantes de TIGAR en los cánceres humanos.

"Nuestro enfoque terapéutico novedoso propuesto ha mostrado resultados prometedores para hacer que las células cancerosas altamente resistentes a los fármacos sean más susceptibles a estos tratamientos farmacológicos", dijo Yapindi.

Referencia: Southern Methodist University