image: Estefanía Nova-Lamperti, Ph.D.; from Universidad de Concepción, Mauricio Hernández, MSc and Prof. Elard Koch, Ph.D., from MELISA Institute. view more
Credit: MELISA Institute
Una investigación colaborativa liderada por la inmunóloga Estefanía Nova-Lamperti desde la Universidad de Concepción (Chile), con la participación de investigadores de MELISA Institute y de otros centros académicos internacionales, ha avanzado en la comprensión de los mecanismos moleculares que impiden una efectiva respuesta inmunológica antitumoral en el cáncer oral; esto último debido a la producción de mediadores químicos que inducen una respuesta reguladora anti-inflamatoria que favorece el desarrollo del tumor a través de una vía de señalización de la Vitamina D. El estudio fue publicado en Frontiers in Immunology, el 7 de mayo de 2021.
El cáncer oral, en que 90% corresponde al tipo celular escamoso, es una neoplasia con una alta mortalidad y morbilidad, principalmente debido a que el diagnóstico se realiza en etapas tardías cuando ya existen metástasis, y donde el tratamiento produce secuelas físicas y funcionales graves entre los supervivientes.
Se sabe que el sistema inmune juega un rol clave en el desarrollo del cáncer, ya sea a través de la estimulación de vías que juegan un rol antitumoral o, por el contrario, generando un ambiente anti-inflamatorio que permite que el tumor crezca y se disemine.
Los principales agentes biológicos del sistema inmunológico son los linfocitos o células T, que tienen diferentes funciones o fenotipos. En el cáncer, la presencia de células T regulatorias (Tregs) y células T helper tipo 2 (Th2) están asociadas a un peor pronóstico, en cambio las respuestas de células T helper tipo 1 (Th1) dentro de los tumores, muestran, en general, un mejor pronóstico.
La doctora Nova-Lamperti señala que una pregunta clave en el cáncer oral, es cómo se induce un microambiente anti-inflamatorio que favorece el crecimiento de los tumores. Hasta la fecha, los mecanismos inmunomoduladores asociados a este cambio en la respuesta inmune son desconocidos y no se sabe si provienen del mismo tumor o son externos a él explica la inmunóloga.
A través de técnicas de citometría de flujo, el equipo de investigación logró caracterizar los fenotipos de células T predominantes en biopsias de 15 pacientes con cáncer oral y las compararon con las poblaciones de células T encontradas en biopsias de 16 controles libres de la enfermedad. Así, identificaron una distribución predominante de células T que expresan receptores CCR8+ (generalmente abundantes en tejidos de la piel), células T reguladoras Th2-like y una población reducida de células Th1.
A partir de los hallazgos anteriores, los investigadores hipotetizaron que el microambiente tumoral obtenido de los medios de cultivos de las biopsias de pacientes con cáncer oral, el cual contiene los factores secretados por las células tumorales (conocido como secretoma), era capaz de inducir por sí mismo un fenotipo anti-inflamatorio. Para evaluar esta hipótesis, Nova-Lamperti y colaboradores, desafiaron a las subpoblaciones de células inmunes T con el secretoma de cáncer oral y a través de técnicas de genómica y proteómica, determinaron como se modifican los transcritos de ARN mensajero y las proteínas expresadas por estas células.
Notablemente, la transcriptómica mostró que el secretoma del cáncer oral inducía la expresión de un grupo de genes que controlan la vía de señalización producida por la vitamina D (VitD) en las células T. Más aún, el estudio de proteómica, a través de espectrometría de masas de alta resolución, reveló la presencia de varias proteínas asociadas con la producción de prostaglandina E2 (PGE2) vinculada a la señalización rápida de VitD en las membranas celulares. Así mismo, encontraron una reducción en las proteínas que transportan la VitD al interior de las células.
Frente a estos hallazgos, los investigadores propusieron que la disminución de la movilidad de la VitD promueve un aumento de su concentración en el microambiente tumoral, induciendo un fenotipo anti-inflamatorio favorable para el tumor. En nuevos experimentos, los investigadores desafiaron a cultivos de células T con VitD y PEG2, confirmando que la VitD induce una respuesta reguladora Th2 con expresión de CCR8, mientras que la la combinación de VitD y PEG2, inhibió la producción de pequeñas proteínas llamadas citoquinas, importantes para la activación del sistema inmunológico. Adicionalmente, el estudio mostró que una citoquina que se une al receptor CCR8, conocida como quimioquina CCL18, estaba sobrexpresada en los tumores, favoreciendo un círculo vicioso que estimula a las células Tregs para estancarse en el microambiente tumoral.
Respecto a la implicancia del estudio, la inmunóloga puntualizó que los hallazgos podrían ser interesantes para el desarrollo de terapias biológicas enfocadas en anticuerpos capaces de bloquear la acción de moléculas específicas que favorecen el crecimiento de los tumores. Por ejemplo, en el caso del cáncer oral, una terapia que bloquee selectivamente al receptor CCR8 o que pueda normalizar la vía de señalización de la vitamina D, podría eventualmente frenar el crecimiento tumoral, disminuir las secuelas de las resecciones quirúrgicas y mejorar la sobrevida de estos pacientes. La investigadora remarcó la necesidad de continuar investigando en esta línea.
El investigador Mauricio Hernández, experto en espectrometría de masas de MELISA Institute, señaló que colaborar en esta investigación fue desafiante; en la proteómica de este estudio, tuvimos que realizar varios procedimientos para obtener resultados óptimos. Por ejemplo, debido a que se trataban de medios de cultivo celular, hubo que depletar cada muestra de proteínas abundantes como albúmina que apantallan o dificultan detectar a las proteínas más pequeñas y de menor abundancia; luego realizamos un fraccionamiento offline para aumentar nuestra capacidad de identificación; esto supone un paso de cromatografía para subdividir cada muestra, lo que multiplica sustancialmente el número de corridas en nuestro espectrómetro de masas y el análisis bioinformático posterior.
Finalmente, Elard Koch, investigador senior y Chairman de MELISA Institute, señaló que estaban complacidos con la invitación a participar del estudio liderado por la doctora Nova-Lamperti; colaborar con nuestras capacidades de multiómica en investigaciones tan relevantes como esta, es estimulante para nuestros investigadores y un objetivo clave para MELISA puntualizó.
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Esta iniciativa liderada por la investigadora de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Concepción (Dra. Estefanía Nova-Lamperti) fue financiada por la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo de Chile (ANID-Fondecyt-PAI) y contó con el apoyo de más de 6 instituciones entre las que se encuentran: el Departamento de Bioquímica Clínica e Inmunología y el Centro de Biotecnología de la Universidades de Concepción, el Hospital Higueras de Talcahuano, el Hospital Guillermo Grant Benavente, de Concepción, el Centro de Salud Familiar (CESFAM) Penco-Lirquén y el laboratorio PreveGen; además del aporte de MELISA Institute para los análisis proteómicos y bioinformáticos.
Investigadores participantes:
Marco Fraga, Faryd Llerena, Liliana Lamperti, Silvia Castro, Felipe Zúñiga, Milly Yáñez, Gonzalo Labarca y Estefanía Nova-Lamperti; del Laboratorio de Inmunología Molecular y Traslacional del Depto. de Bioquímica Clínica e Inmunología de la Facultad de Farmacia de la Universidad de Concepción. Macarena Sherman, de la Unidad de Anatomía Patológica del Hospital Guillermo Grant Benavente y la Universidad de Concepción. Ricardo Puentes, del Servicio Dental del Hospital Guillermo Grant Benavente. Mauricio Hernández, Guillermo Nourdin y Francisco Álvarez, de MELISA Institute. Joaquín Urrizola, del Departamento de Cirugía Oral Maxilofacial de la Universidad San Sebastián. César Rivera, del Depto. de Estomatología de la Universidad de Talca. Lorena Nova, del Centro de Salud Familiar (CESFAM) Penco-Lirquén. Omar Zambrano y Alejandro Cifuentes, del Servicio de Cirugía del Hospital Las Higueras, de Talcahuano. León Campos, Sergio Moya, Juan Pastor, Marcelo Núñez, Jorge Gatica y Jorge Figueroa, del Servicio Dental del Depto. de Cirugía Maxilofacial del Hospital Las Higueras, de Talcahuano. Carlos Salomón, del Laboratorio de Biología de Exosomas del Centro de Diagnóstico Clínico del Centro de Investigación Clínica de la Universidad de Queensland. Gustavo Cerda, del Centro de Microscopía Avanzada de la Universidad de Concepción. Mabel Vidal, del Depto. de Ciencias Computacionales de la Universidad de Concepción. Y Reuben McGregor, del Departamento de Medicina y Patología Molecular de la Facultad de Ciencias Médicas de la Universidad de Auckland.
Journal
Frontiers in Immunology