Science and Technology Production
Thesis
Authorship
Date
30/11/2023
Summary
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SIGEVA
El 88% de las metástasis del cáncer de próstata (PCa) ocurren en el hueso, representando un importante desafío clínico. Actualmente no existen opciones terapéuticas curativas para este estadio avanzado de la enfermedad.Las células metastásicas del PCa que colonizan el hueso requieren de una reprogramación metabólica para lograr adaptarse a las condiciones nutricionales y de oxígeno del nuevo entorno. Asimismo, las inte...
El 88% de las metástasis del cáncer de próstata (PCa) ocurren en el hueso, representando un importante desafío clínico. Actualmente no existen opciones terapéuticas curativas para este estadio avanzado de la enfermedad.Las células metastásicas del PCa que colonizan el hueso requieren de una reprogramación metabólica para lograr adaptarse a las condiciones nutricionales y de oxígeno del nuevo entorno. Asimismo, las interacciones bidireccionales entre el hueso y las células de PCa sugieren que no solo los factores derivados de las células tumorales afectan la fisiología de las células óseas, sino que también las células óseas pueden estimular el crecimiento de las células tumorales y su progresión metastásica.En este trabajo de tesis se identificó una firma de genes metabólicos fundamentales para la reprogramación metabólica de las células tumorales creciendo en el microambiente óseo, y los mecanismos moleculares que los gobiernan. Utilizando un sistema in vitro de co-cultivo en transwell de células de PCa (PC3) y progenitores óseos pre-osteoblásticos (MC3T3) o pre-osteoclásticos (Raw264.7), se evaluó el transcriptoma (RNA-seq) de las células tumorales luego de la modulación por los factores solubles liberados por los precursores óseos, identificándose una desregulación significativa del metabolismo lipídico como consecuencia de dicha interacción.Tras un análisis de componentes principales y de agrupamiento no supervisado de datos transcriptómicos de muestras de PCa humano (GSE74685), se observó que los genes metabólicos alterados in vitro fueron capaces de estratificar las muestras de pacientes en dos grupos: tumores primarios y metástasis óseas. Además, los niveles de expresión de cinco genes involucrados en el metabolismo lipídico (VDR, PPARA, SLC16A1, GPX1 y PAPSS2) resultaron predictores independientes del riesgo de muerte en el set de datos transcriptómicos de metástasis óseas de PCa (SU2C-PCF). Más aún, un modelo de puntuación de riesgo construido utilizando esta firma transcriptómica asociada al metabolismo de los lípidos fue capaz de discriminar un subgrupo de pacientes con PCa metastásico con un riesgo de muerte 23 veces mayor (p<0,0001). Esta firma fue validada en un modelo preclínico de xenotrasplantes derivados de pacientes (PDX) al comparar el tumor MDA PCa 183, derivado de una metástasis ósea del PCa sensible a la castración, creciendo intrafemoralmente vs. subcutáneamente, en donde se comprobó que el nicho óseo modula la expresión de estos cinco genes, en concordancia con los resultados obtenidos in vitro. Con respecto al mecanismo que regula esta firma génica, nuestros estudios in vitro, in vivo e in silico demostraron que la misma, está bajo el control de la vía de señalización de la proteína quinasa A (PKA), y a través de un análisis del secretoma de los medios condicionados del co-cultivo de PC3/MC3T3 y PC3/Raw264.7, por espectrometría de masas (LC ESI-MS/MS), se identificó que la fibronectina (Fn1) y el colágeno de tipo 1 (Col1a1) son factores óseos críticos que regulan a la PKA tumoral.Posteriormente, se investigó si PKA regulaba otros mecanismos fundamentales para la progresión ósea, focalizándonos en la regulación de la osteopontina (SPP1/OPN), una proteína de secreción asociada con la adhesión, migración, e invasión de células tumorales. Se reportó que altos niveles de OPN en suero se correlacionan con la progresión ósea y la resistencia al tratamiento de diferentes neoplasias malignas, incluido el PCa. Sin embargo, los mecanismos regulatorios de la expresión de SPP1/OPN en las células tumorales aún no han sido esclarecidos.En este trabajo se observó un aumento de la expresión de SPP1 en muestras clínicas de metástasis vs. tumores primarios de PCa, utilizando distintos sets de datos públicos, y en metástasis óseas vs. el resto de los sitios metastásicos del PCa. Estos resultados fueron validados in vitro, utilizando el modelo de co-cultivo indirecto PC3/MC3T3, lo que sugiere que este efecto está mediado por factores solubles secretados durante el diálogo PCa-hueso; e in vivo, evaluando el crecimiento del PDX MDA PCa 118b, derivado de una metástasis ósea de PCa resistente a la castración, de manera intrafemoral vs. subcutánea. Dentro de los factores solubles óseos presentes en el medio condicionado, Fn1 y Col1a1 no solo presentaron una marcada desregulación a nivel transcripcional en las células óseas co-cultivadas, si no que se encontraron asociadas a OPN en un análisis de interacción proteína-proteína. Además, se validó in vitro que una matriz rica en estos factores es suficiente para inducir la expresión de SPP1 en células de PCa. Además, se comprobó que la activación de SPP1 por Fn1 y Col1a1 está mediada por la actividad de PKA.En conclusión, los resultados de este trabajo de tesis identifican a PKA como un regulador central del metabolismo energético y la progresión en el hueso del PCa, y delinean potenciales blancos terapéuticos para detener el avance de las metástasis óseas.
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Key Words
CANCER DE PROSTATAPKAMETASTASIS OSEAMETABOLISMO