Revisión
Las características del cáncer: Nueva Generación Los sellos del cáncer incluyen seis funciones biológicas adquiridas durante el desarrollo de varios pasos en los tumores humanos. Estos sellos constituyen un principio de organización para la racionalización de la complejidad de la enfermedad neoplásica. Estos incluyen el mantenimiento de la señalización proliferativa, evasión de los supresores de proliferación, resistencia a la muerte celular, inmortalidad replicativa, la inducción de la angiogénesis, y la activación de invasión y metástasis. Detrás de estas características están la inestabilidad del genoma, lo que genera la diversidad genética que les facilita su adquisición, y la inflamación, la cual fomenta múltiples funciones sello. Avances conceptuales en la última década ha añadido dos sellos o características emergentes de generalidad potencial de esta lista, la reprogramación del metabolismo energético y la evasión de la inmunitaria. Además de las células del cáncer, los tumores muestran otra dimensión de complejidad: ellos mantienen un pool de células normales que contribuyen a la adquisición de sello rasgos de la creación del microambiente del tumor''.'El reconocimiento de la aplicación general de estos conceptos influirá en el desarrollo de nuevas líneas de tratamiento contra el cáncer.
INTRODUCCIÓN Hemos propuesto que seis sellos del cáncer constituyen un principio de organización que proporciona un marco lógico para comprensión de la diversidad notable de las enfermedades neoplásicas (Hanahan y Weinberg, 2000). Implícito en la discusión de la idea estaba la noción de que como células normales evolucionan progresivamente a un estado neoplasico, adquiriendo asi una serie de estos sellos característicos, y que el proceso de patogénesis de varios pasos de los tumores humanos podría ser racionalizada por la necesidad de la incipiente las células cancerosas para adquirir las características que les permitan ser tumorogénico y malignos en última instancia. Hemos tomado nota de que una propuesta auxiliar que los tumores son más que masas insulares de células cancerosas proliferantes. Son tejidos en cambio, tejdos complejos compuestos de varios tipos de células distintas que participar en las interacciones heterotípica uno con el otro. Describimos un pool de células normales que forman un estroma asociado al tumor, como participantes activos en la tumorogénesis en lugar de espectadores pasivos, como tal, estas células del estroma contribuyen al desarrollo y la expresión de capacidades clave de forma segura. Durante la década siguiente, esta noción se ha solidificado y prolongado, revelando que la biología de los tumores ya no puede entenderse simplemente enumerando las características del cáncer las células, sino que debe abarcar las contribuciones de los '''microambiente del tumor” a la tumorogénesis. En el curso de un notable progreso en la investigación del cáncer posterior a esta publicación, las nuevas observaciones han servido para clarificar y modificar la formulación original de las capacidades sello. Además, sin embargo, otras observaciones han planteado preguntas y destacaron los conceptos mecanicistas que no fueron parte integral de nuestra elaboración original de los rasgos distintivos. Motivado por estos acontecimientos, ahora volvemos a revisar las características originales, considerando otras nuevas que podrían incluirse en esta lista, y ampliar las funciones y los aportes de las células del estroma reclutadas por la biología del tumor. Capacidades Características – Progreso Conceptual Las seis características del cáncer -capacidades distintivas y complementarias que permiten el crecimiento del tumor y la metástasis-, continúan proporcionando una base sólida para la comprensión la biología del cáncer (Figura 1, ver la información complementaria para las versiones descargables de las cifras para las presentaciones). En la primera sección de esta revisión, resumimos la esencia de cada sello como se describe en la presentación original en 2000, seguido de ilustraciones seleccionadas (demarcadas por subpartidas en cursiva) de los avances conceptuales logrados en los última década en la comprensión de sus mecanismos fundamentales. En las secciones siguientes nos ocupamos de los nuevos desarrollos que amplian el ámbito de la conceptualización, describiendo a su vez dos características que permitan la adquisición de los seis capacidades de sello, dos nuevas capacidades sello emergentes, la constitución y las interacciones de señalización del microambiente tumoral crucial para el cáncer de fenotipos, y finalmente hablamos de la nueva frontera de la aplicación terapéutica de estos conceptos. Mantenimiento de señalización proliferativa Podría decirse que el rasgo más fundamental de las células de cáncer es su capacidad de proliferación crónica. Los tejidos normales controlan con cuidado la producción y liberación de señales de promocion del crecimiento, que instruyen a la entrada y la progresión a través del ciclo celular, lo que asegura una homeostasis del número de células y por lo tanto el mantenimiento de la arquitectura del tejido normal y su
función. Las células cancerosas, mediante la desregulación de estas señales, se hacen dueños de su propio destino. Las señales son posible s en gran parte por factores de crecimiento que se unen a la superficie celular receptores, por lo general contienen dominios tirosina quinasa intracelular. Este último procede a emitir señales a través de la vía intracelular de señalización que regulan la progresión a través de el ciclo celular, así como el crecimiento célula, a menudo estas señales influencian también otras características biológicas tales como la supervivencia celular y el metabolismo energético.
Figura 1. Las características del cáncer. En esta ilustración se incluye seis capacidades características propuestas originalmente en nuestra perspectiva del 2000. La última década ha sido testigo de notables progresos en la comprensión de los fundamentos mecanicistas de cada características.
Extraordinariamente, las identidades precisas y las fuentes de señales de la proliferación de operación dentro de los tejidos normales era vagamente comprendida hace una década y, en general, sigue asi. Por otra parte, todavía sabemos relativamente poco sobre los mecanismos que controlan la liberación de estas señales mitogénicas. En parte, la comprensión de estos mecanismos se complica por el hecho de que las señales de factor crecimiento que controlan el número de células y la posición dentro de los tejidos se cree que se transmite en un “estilo o patrón” temporal y espacialmente regulado desde una célula a sus vecinos, como señalización paracrina es de difícil acceso de forma experimental. Además, el biodisponibilidad de factores de crecimiento está regulado por el secuestro de el espacio pericelular y la matriz extracelular, y por las acciones de una compleja red de las proteasas, sulfatasas y, posiblemente, otras enzimas que liberan y activan ellos, al parecer en una forma altamente específica y localizada. La señalización mitogénica en las células cancerosas se han, en cambio, entendido mejor (Lemmon y Schlessinger, 2010;. Witsch et al, 2010; Hynes y MacDonald, 2009; Perona, 2006). Las células cancerosas puede adquirir la capacidad para mantener la señalización proliferativa por una serie de alternativas: pueden producir el factor de crecimiento ligandos para sí mismas, para que puedan responder a través de la expresión de receptores afines, lo que resulta en proliferación autocrina. Por otra parte, las células cancerosas pueden enviar señales para estimular la las células normales en el apoyo asociados al tumor estroma, que responden en reciprocidad con el suministro de diversos factores de crecimiento a las células cancerosas(Cheng et al, 2008;. Bhowmick et al,. 2004). La señalización del receptor también puede ser liberalizado mediante la elevación de los niveles de las proteínas del receptor que aparece en la superficie de las células cancerosas, haciendo que estas células hipersensibles a pesar de la limitación de las cantidades del ligando del factor de crecimiento, y lo mismo el resultado puede ser consecuencia de alteraciones estructurales en las moléculas receptoras que facilitar el ligando independiente de su concentración. La independencia del factor de crecimiento también puede derivar de la activación constitutiva de componentes de las vías de señalización de funcionamiento aguas abajo de estos receptores, obviando la necesidad de estimular estas vías por ligando mediada por receptor activación. Teniendo en cuenta que un número señales rio abajo distintivas irradian de una relación ligando receptor
caminos, por ejemplo, la respuesta a la señal de transductor Ras, sólo puede recapitular un subconjunto de las instrucciones reglamentarias transmitida por un receptor activado. Las mutaciones somáticas activan vías “downstream” (rio abajo) adicionales De alto rendimiento de los análisis de secuenciación del ADN de las células cancerosas genomas han revelado mutaciones somáticas en humanos ciertas Los tumores que predicen la activación constitutiva de los circuitos de señalización Generalmente se desencadena por la activación de los receptores del factor de crecimiento. Por lo tanto, ahora sabemos que el 40% de los melanomas humanos contienen la activación de las mutaciones que afectan a la estructura de la proteína B-Raf, resultando en la señalización constitutiva a través de la RAF para mitogenactivated proteína (MAP)-cinasa (Davies y Samuels 2010). Del mismo modo, las mutaciones en la subunidad catalítica de phosphoinositide 3-quinasa (PI3-quinasa) isoformas se están detectando en una gran variedad de tipos de tumores, que sirven para hyperactivate la PI3- quinasa de señalización de circuitos, incluyendo su clave Akt / PKB señal transductor (Jiang y Liu, 2009; Yuan y Cantley, 2008). La ventajas a las células tumorales de la activación de aguas arriba (receptor) frente a aguas abajo (transductor) de señalización permanecen en la oscuridad, como que el impacto funcional de la intercomunicación entre las múltiples caminos que irradian de los receptores del factor de crecimiento.
Las interrupciones de los mecanismos de retroalimentación negativa que atenúan la señalización proliferativa Los resultados recientes han puesto de relieve la importancia de negativefeedback bucles que normalmente operan para amortiguar los distintos tipos de señalización y de ese modo garantizar una regulación homeostática del flujo de señales de correr por los circuitos intracelular (Wertz y Dixit, 2010; Cabrita y Christofori, 2008;. Amit et al, 2007; Mosesson et al, 2008).. Los defectos de estos mecanismos de retroalimentación son capaces de mejorar la señalización proliferativa. La prototipo de este tipo de regulación implica la oncoproteína Ras: los efectos oncogénicos de Ras no son el resultado de una hiperactivación de sus competencias de señalización, en cambio, las mutaciones oncogénicas ras que afectan a los genes Ras GTPasa compromiso de actividad, que funciona como una intrínseca mecanismo de retroalimentación negativa que normalmente asegura que la transmisión de la señal activa es transitorio. Análogos de retroalimentación negativa mecanismos funcionan a múltiples nodos dentro de los circuitos de señalización proliferativa. Un destacado ejemplo es el de la fosfatasa PTEN, lo que contrarresta PI3quinasa por degradar su producto, el fosfatidilinositol (3,4,5) trifosfato (PIP3). Pérdida de función de las mutaciones en el gen PTEN ampliar la señalización de PI3K y promover la tumorigénesis en una variedad de modelos experimentales de cáncer, en los tumores humanos, PTEN expresión a menudo se pierde por metilación del promotor (Jiang y Liu, 2009; Yuan y Cantley, 2008). La excesiva señalización proliferativa puede desencadenar “senescencia” celular Los primeros estudios de la acción de oncogenes alentó la idea de que cada vez mayor expresión de dichos genes y sus productos proteicos dan lugar al correspondientemente a un aumento de la proliferación de las células cancerosas y el crecimiento del tumor. Investigaciones recientes han debilitado esta idea de que el exceso o la elevación de la señalización de las oncoproteínas como RAS, MYC, y RAF puedan provocar contrarespuestas de las células, en concreto la inducción de la senescencia celular y / o apoptosis (Collado y Serrano, 2010; Evan y d'Adda di Fagagna de 2009, Lowe et al., 2004). Por ejemplo, las células cultivadas que expresan altos niveles de la oncoproteína Ras puede entrar en fase no proliferativa, pero viable llamado senescencia, en cambio, las células que expresan niveles más bajos de esta proteína podría evitar la senescencia y proliferar. Células con características morfológicas de la senescencia, incluyendo citoplasma ampliado, ausencia de marcadores de proliferación, y expresión de la enzimas b-galactosidasa , son abundantes en los tejidos de ratones modificados para sobreexpresar ciertos oncogenes (Collado y Serrano, 2010; Evan y d'Adda di Fagagna, 2009) y son frecuentes en algunos casos de melanoma humano (Mooi y Peeper, 2006). Estas respuestas ostensiblemente paradójicas parecen reflejar mecanismos de defensas celulares intrínsecos destinados a eliminar las células que experimentan exceso de los niveles de ciertos tipos de señalización. En consecuencia, la relación de la intensidad de las señales oncogénicas en las células cancerosas pueden representar un compromiso entre la máxima estimulación mitogénica y la evasion de estas defensas antiproliferativa. Por otra parte, algunas células cancerosas pueden adaptarse a los altos niveles de señalización oncogénicos mediante la desactivación de su fase senescencia o inducir la apoptosis,
Evasión de supresores de crecimiento Además de la capacidad sello de inducción y mantenimiento de señales estimulantes del crecimiento actuando positivamente las células cancerosas, también pueden eludir los programas de gran alcance que regulan negativamente la proliferación celular, muchos de estos programas dependen de las acciones de genes supresores de tumores. Decenas de supresores tumorales que actúan por diversas maneras para limitar el crecimiento y proliferación se han descubierto por su capacidad por inactivar células cancerosas, muchos de estos genes se han validado como buena fuente de supresores de tumores a través de experimentos de ganancia o pérdida de función en ratones. Dos prototipos de los supresores de tumores codifican la proteína RB (retinoblastoma- asociados) y las proteínas TP53, que operan como nodos centrales de control dentro de las dos ciclos reguladores claves que gobiernan las decisiones de las células de proliferar o, de forma alternante, activar programas de senescencia o apoptosis. La proteína Rb integra señales desde diversas fuentes intra o extracelulares y, en respuesta, decide cuales células deberían o no preceder con el ciclo de crecimiento-y-división. Las células cancerosas con defectos en la función de las vías de RB están de esta manera perdiendo los efectos de un guardián clave de la progresión del ciclo celular el cual con su ausencia permite la proliferación celular persistente. Mientras que RB traduce señales inhibitorias del crecimiento que se originan en gran parte fuera de la célula, TP53 recibe señales de entrada de sensores de estrés y anoramlidad que funcionan dentro de los sistemas operativos intracelulares: si el grado de daño dentro del genoma es extenso, o si los niveles del pool de nucleótidos, señales promotoras del crecimiento, la oxigenación son suboptimos, TP53 puede poner poner fin a la continuidad del ciclo celular hasta que las condiciones se normalicen. Asi también, de cara al aumento de señales de alarma o daño irreparable para los subsistemas celulares, puede desencadenar apoptosis. De modo notable, muchos de los efectos del TP53 activado son complejos y alertamente dependientes del contexto, variando según el tipo de célula como también de la persistencia de las condiciones de estrés y daño genómico. Aunque los 2 supresores canónicos de la proliferación –TP53 y RB- tienen gran importancia en la regulación del proceso, varias líneas de evidencia indican que cada uno actúa como parte de una red más amplia que está conectada a una redundancia funcional. Por ejemplo, ratones mutados (quiméricos) poblados con células individuales carentes de un gen Rb funcional son sorpresivamente libres de proliferar anormalidades, a pesar de la expectación de que la perdida de la función de RB permitiría el disparo continuo de la división celular en estas células y sus descendientes; alguno de los grupos resultantes de las células sin Rb podrían, con todo derecho, progresar a neoplasia. En cambio, las células con Rb nulo, en ratones quiméricos han desarrollado tejidos relativamente normales; la única neoplasia observada fue en desarrollo de tumores pituitarios en estapas tardías de la vida. Del mismo modo, los ratones sin TP53 se desarrollaron normalmente, sus tejidos en gran medida una homeostasis apropiada, y nuevamente, las anormalidades aparecieron en etapas tardías, bajo la forma de sarcomas y leucemias. Ambos ejemplos deben reflejar los mecanismos de redundancia actuantes al servicio de contrarrestar la replicación inadecuada de las células que carecen de estos supresores proliferativos claves.
Mecanismos de inhibición de contacto y su evasión Cuatro décadas de investigación han demostrado que los contactos celula-celula constituidos por densas poblaciones de células normales propagadas en cultivos de 2 dimensiones operan para limitar la proliferación celular, produciendo monocapas celulares confluyentes. Es importante destacar que tal “inhibición por contacto” resulta abolida en varios tipos de cultivos de células cancerosas, sugiriendo que tal inhibición es un sustituto de un mecanismo que in vivo operar para asegurar la correcta homeostasis tisular, el cual se suprime durante el curso de la tumorogenesis. Solo hasta hace poco, la base mecánica de este mecanismo de control del crecimiento estaban en la oscuridad. Ahora, sin embargo, el mecanismo de inhibición por contacto ha comenzado a emerger. Uno de los mecanismos involucra el producto del gen NF2, considerado como un supresor de tumores debido a que su perdida gatilla una forma de neurofibromatosis. Merlin, el producto citoplasmático de NF2, orquesta la inhibición por contacto a través del acoplamiento de moléculas de adhesión celular superficiales (ej, E-cadherina) a receptores de Tyrosin-kinasas transmembrana (ej receptor EGF). Merlin entonces refuerza la adhesividad de mediada por la cadherina. Además, mediante el secuestro de receptores de factores de crecimiento, Merlin limita su habilidad para emitir señales mitogenicas eficientemente. Un segundo mecanismo de inhibición de contacto implica la proteína LKB1 de la estirpe epitelial, que organiza la estructura del epitelio y ayuda a mantener la integridad del tejido. LKB1 puede, por ejemplo, hacer caso omiso de los efectos mitogénicos del poderoso oncogén Myc cuando éste está siendo sobreregulado en estructuras epiteliales organizadas y quiescentes; en contraste cuando la exresion de
LKB1 es suprimida, la integridad epitelial es desestabilizada , y se convierten en células epiteliales susceptibles a la transformación inducida por Myc (Partanen et al. LKB1 también se ha identificado también como un gen supresor de tumores que se pierde en ciertos cánceres humanos (Shaw, 2009), posiblemente reflejando su función normal como supresos de proliferación inadecuada. Queda por ver la frecuencia con que estos dos mecanismos de contacto mediada por la supresión del crecimiento se ven comprometidos en los cánceres humanos; sin duda ya otra barrera proliferativa inducida por contaco fue ya descubierta. Es evidente que mecanismos como estos que permiten a las células construir y mantener los tejidos estructuralmente complejas representan un medio importante de suprimir y de contrapeso a señales inadecuadas de proliferación. La corrupción de la vía TGF-b Promueve malignidad TGF-b es más conocida por sus efectos antiproliferativos, y la evasiónpor las células cancerosas de estos efectos ahorase aprecian por ser mucho más elaborada que la del simple cierre de sus circuitos de señalización. En muchos tumores en su última etapa, la señalización de TGF-b es redirigida lejos de la supresión de la proliferación celular y se encuentra en lugar para activar el programa celular, denominada transición epitelio-mesenquimalde transición (EMT), que confiere a las células cancerosas rasgos asociados con alto grado de malignidad, como se explica en más adelante. Resistir la muerte celular El concepto de que la muerte celular programada por apoptosis actúa como una barrera natural para el desarrollo del cáncer ha sido establecido por convincentes estudios funcionales realizados en las últimos dosdécadas. El esclarecimiento de los circuitos de señalización que regulan el programa de apoptosis ha revelado cómo laesta se activa en respuesta a diversas tensiones fisiológicas que las células cancerosas experimentan durante el curso de la tumorogénesis, o como resultado de la terapia contra el cáncer. Notable entre la inducción de apoptosis por estrés son los desequilibrios en la señalización resultantes de los elevados niveles de oncogenes, como se mencionó anteriormente, y daños en el ADN asociados con hiperproliferación. Sin embargo, otras investigaciones han revelado cómo se atenúa la apoptosis en aquellos tumores con alto grado de malignidad y resistencia a la terapia. La maquinaria apoptótica se compone de dos reguladores efectores aguas arriba y aguas abajo. Los reguladores, a su vez, se dividen en dos circuitos principales uno receptor de señales de inducción de muerte que las recibe y procesa (el programa extrínseco, que involucra por ejemplo ligando-receptores Fas) y el otro censando e integrando variadas señales intracelulares (el programa intrínseco). Cada una culmina en la activación de una proteasa normalmente latente (caspasas 8 y 9, respectivamente), que proceden a iniciar una cascada de proteólisis con participación de caspasas efectoras responsables de la fase de ejecución de la apoptosis, en la que la celula es desmontada y se consume tanto por sus vecinos como por células fagocíticas. En la actualidad, el programa intrínseco de apoptosis es más ampliamente implicado como una barrera para la patogénesis del cáncer. El “gatillante apoptótico” que transmite las señales entre los reguladores y los efectores es controlado por contrapeso a favor y en contra de la apoptosis de la familia Bcl-2 de proteínas reguladoras). El arquetipo, Bcl-2, junto con sus parientes más cercanos (Bcl-XL, Bcl-w, MCL-1, A1) son inhibidores de la apoptosis, actuando en gran parte por la unión y la supresión de 2 proteínas gatillantes proapoptoticas (Bax y Bak), este último esta ensamblado en la membrana mitocondrial externa. Cuando se elimina la inhibición por sus familiares antiapoptoticos, Bax y Bak alteran la integridad de la membrana mitocondrial externa, causando la liberación de proteínas pro-apoptóticos de señalización, la mas importante de ellas es el citocromo C. El citocromo clliberado activa, a su vez, una cascada de las caspasas que actúan a través de actividades proteolítica para inducir a los múltiples cambios celulares asociadoscon el programa de apoptosis. Bax y Bak comparten dominios de interacción proteína-proteína, denominada motivos BH3, con la antiapoptótico Bcl-2- que median interacciones físicas diferentes. Las actividades de una subfamilia de proteínas relacionadas, cada una de las cuales contiene un solo motivo como BH3, se acoplan a una variedad de sensores de anormalidad celular, estas proteinas “sólo-BH3” actúan tanto por intervención de antiapoptóticas proteínas Bcl-2 o la estimulación directa de los miembros pro-apoptóticos de la familia). A pesar de las condiciones que disparan la apoptosis celular aún no se entiende del todo, varios sensores de anormalidad que juegan un papel clave en el desarrollo de tumores han sido identificados. Lo más notable es el sensor de daño al DNA que funciona a través del supresor de tumores TP53; TP53 induce la apoptosis por sobreregulacion (upregulation) de la expresión de las proteinas Noxa y Puma solo-BH3, en respuesta a niveles sustanciales de roturas en el ADN y otras anomalías cromosómicas. Por otra parte, la señalización insuficiente de los factores de supervivencia (por ejemplo, los niveles inadecuados de la interleucina-3 en linfocitos o de la insulina-como factor de crecimiento 1 / 2 [IGF1 / 2] en el epitelio las
células) pueden provocar la apoptosis a través de una proteína solo-BH3 que se le llama Bim. Sin embargo, otra situación que lleva a la muerte celular implica señalización por hiperactividad por ciertas oncoproteína, como Myc, que activa apoptosis (en parte a través de Bim y otras proteínas BH3-only) a no ser contrarrestado por factores antiapoptóticos. Las células tumorales desarrollar una variedad de estrategias para limitar o evitar apoptosis. El más común es la pérdida de supresores de tumores TP53, lo que elimina este sensor con daño crítico de la inducción de circuitos-apoptosis. Por otra parte, los tumores pueden alcanzar fines similares por la expresión cada vez mayor de los reguladores anti-apoptóticas (Bcl-2, Bcl-XL) o las señales de supervivencia (IGF-1 / 2), por factores proapoptóticos de regulación_agua-abajo (Bax, Bim, Puma), o por un cortocircuito de la muerte por vía extrínseca inducida por ligandos. La multiplicidad de mecanismos para evitar la apoptosis refleja la diversidad de las señales de inducción de la apoptosis que las poblaciones celulares de cáncer encuentran durante su evolución al estado maligno. La estructura de la maquinaria apoptótica y el programa, y las estrategias utilizadas por las células cancerosas para evadir sus acciones se apreciaron mucho la década pasada. En los avances conceptuales más notables desde entonces, han participado otras formas de muerte celular que pueden ampliar el alcance del programa de “la muerte programada” como una barrera para el cáncer.
Autofagia Regula tanto la supervivencia de células tumorales como su muerte La autofagia representa una importante respuesta fisiológica de la célula que, como la apoptosis, normalmente opera a niveles bajos, a niveles basales en las celulas puede ser fuertemente inducida en ciertos estados de estrés celular, la más obvia de las cuales es la deficiencia de nutrientes. El programa de autofagia permite que las células que descompongan los orgánulos celulares, como los ribosomas y las mitocondrias, lo que los catabólicos resultante ser reciclados y por lo tanto utiliza para la biosíntesis y el metabolismo energético. Como parte de este programa, las vesículas intracelulares denominado autofagosoma sobre los organélos intracelulares y luego se fusionan con lisosomas produciendo la degradación. De esta manera, metabolitos de bajo peso molecular se generan en ambiente de estrés, donde se hay nutrientes limitados los cuales experimentan las células cancerosas. Al igual que la apoptosis, el mecanismo de autofagia tiene componentes tanto reguladores y como efectores. Entre estos últimos están las proteínas que median formación de autofagosomas y la entrega a los lisosomas. Es de destacar que los ultimas investigaciones han revelado las intersecciones entre los circuitos de regulación de la autofagia, la apoptosis y la homeostasis celular. Por ejemplo, la vía de señalización que involucra la PI3- kinasa, Akt, mTOR y quinasas, que es estimulada por la señales supervivencia para bloquear la apoptosis, inhibe la autofagia de manera similar; cuando las señales de supervivencia no son suficientes, la vía PI3K es regulada aguas abajo, con el resultado de que la autofagia y / o apoptosis son inducidas. Otra interconexión entre estos dos programas reside en la proteína BECLIN-1, que ha sido demostrado por estudios genéticos es necesaria para la inducción de la autofagia. Beclin-1 es un miembro de la subfamilia de proteínas de regulación de apoptosis “solo-BH3”, y su dominio BH3 le permite trabar las proteinas Bcl2/Bcl-xL. El sensor de estrés aoplado a proteínas BH3 pueden desplazar BECLIN-1 de su asociación con Bcl-2/Bcl-xL, lo que permite la liberación Beclin-1 para activar la autofagia, lo que puede liberar los proapoptóticos Bax y Bak para activar la apoptosis. Por lo tanto, la traducción inducida por estrés de las proteínas BH3 (por ejemplo, Bid, Bad, Puma, et al.) Puede inducir la apoptosis y / o la autofagia en función del estado fisiológico de la célula. Los ratones portadores de alelos inactivados del gen BECLIN-1 o de algunos otros componentes de la de maquinaria autofagia exponen un aumento de la susceptibilidad al cáncer). Estos resultados sugieren que la inducción de la autofagia puede servir como una barrera a la tumorigénesis que pueden operar independientemente o en conjunto con la apoptosis. En consecuencia autofagia parece representar una barrera más que debe ser evitada durante el desarrollo del tumor. Tal vez, paradójicamente, el hambre de nutrientes, la radioterapia, y ciertos fármacos citotóxicos pueden inducir niveles elevados de autofagia que aparentemente son citoprotector para las células cancerosas, impidiendo en lugar de acentuar las acciones de la matanza de estas situaciones provocadas por estres. Por otra parte, células cancerosas muy estresadas han demostrado reducir su tamañoa través de la autofagia a un estado de latencia reversible. Esta respuesta de supervivencia puede permitir la
persistencia y regeneración en las etapas tardías de los tumores después del tratamiento con potentes fármacos contra el cáncer. Así, en analogía con la señalización del TGF-b, que puede suprimir tumores en las primeras etapas de la tumorogénesis y la promocionar el tumor más tarde, la autofagia parece tener efectos contradictorios sobre el tumor y por lo tanto la progresión del mismo (Apel et al, 2009;. Blanca y DiPaola, 2009). Una agenda importante para futuras investigaciones involucraría el aclarar las condiciones genéticas y fisiológicas de células- que determinan cuándo y cómo la autofagia permite a las células del cáncer sobrevivan o mueran.
La Necrosis tiene un potencial proinflamatorio y de Promoción tumoral En contraste con la apoptosis, en la que una célula muere al contraerse quedando un cadáver casi invisible, que pronto se consume por los vecinos, las células necróticas se hinchan y explotan, liberando su contenido en el microambiente del tejido local. Aunque la necrosis ha sido considerado históricamente al igual que la muerte organica, como una forma de agotamiento de todo el sistema, el paisaje conceptual está cambiando: la muerte celular por necrosis está claramente bajo control genético en algunas circunstancias, en lugar de ser un proceso al azar y sin dirección . Tal vez lo más importante, la muerte celular necrótica liberan señales proinflamatorias en el microambiente del tejido circundante, a diferencia de la apoptosis y la autofagia, que no lo hacen. Como consecuencia, las células necróticas pueden reclutar células inflamatorias del sistema inmune, cuya función dedicada es examinar el grado de daño en los tejidos y eliminar restos necróticos asociados . En el contexto de la neoplasia, sin embargo, múltiples líneas de evidencia indican que las células inflamatorias inmunes pueden de manera activa promover el tumor, ya que estas células son capaces de fomentar la angiogénesis, la proliferación de células cancerosas, y la invasión (Ver más abajo). Además, las células necróticas pueden liberar factores reguladores bioactivos , como la IL-1alfa, que puede estimular directamente células vecinos viables para proliferar, con el potencial, una vez más, de facilitar la progresión neoplásica. En consecuencia, la muerte celular necrótica, aunque aparentemente beneficiosa para contrarrestar la hiperproliferación asociada al cáncer, en última instancia, puede hacer más daño que bien. En consecuencia, neoplasias incipientes y potencialmente invasoras y metastático pueden obtener ventaja, al tolerar un cierto grado de necrosis, ello con el fin de reclutar a promotores de tumores de las células inflamatorias que llevan al crecimiento de los factores estimulantes del crecimiento a las células sobrevivientes. Permitiendo inmortalidad replicativa En el año 2000, era ampliamente aceptado que las células cancerosas necesitan potencial replicativo ilimitado para generar tumores macroscópicos . Esta capacidad se encuentra en marcado contraste con el comportamiento de las células en la mayoría de los linajes de células normales en el cuerpo, que son capaces de pasar a través de un número limitado divisiones. Esta limitación se ha asociado con dos barreras distintas para la proliferación: la senescencia, una típico entrada irreversible en un estado no proliferativo, pero viable, y la crisis, que implica la muerte celular. En consecuencia, cuando las células son cultivadas, los repetidos ciclos de división celular llevan primero a la senescencia y luego, por esas células que tienen éxito en sortear esta barrera, van a una fase de crisis, en la que el gran mayoría de las células en la matriz mueren. En raras ocasiones, las células emergen de una población en crisis y muestran de replicación ilimitada. Esta transición se ha denominado la inmortalización, un rasgo que la mayoría de las líneas celulares establecidas poseen en virtud de su capacidad de proliferar en cultivo, sin evidencia de cualquiera de senescencia o crisis. Múltiples líneas de evidencia indican que la protección de los telómeros en los extremos de los cromosomas juegan un papel central en la capacidad para un número ilimitado de proliferación (Blasco, 2005; Shay y Wright, 2000). Los telómeros, compuesto por múltiples hexanucleotidos tándem repetidos, se acortan progresivamente en las células no immortalizadas en los cultivos, en corto tiempo pierden la capacidad de proteger los extremos del ADN cromosómico de la fusión de extremo a extremo, provocando fusiones que generan cromosomas dicéntricos inestables cuya resolución da como resultados en una codificación de cariotipo, que amenaza viabilidad de la célula. En consecuencia, la longitud de los telómeros de ADN en una célula dicta la cantidad de sucesivas generaciones de células de su descendencia puede ejecutar antes del acortamiento de los telomeros y por consiguiente, pierde sus funciones de protección, provocando la entrada en crisis. La telomerasa es una polimerasa ADN especializada que se une a los telómeros para repetir los segmentos en los extremos de ADN telomérico, esta casi ausente en las células no immortalizadas pero
present niveles significativos de funcionamiento en la gran mayoría (? 90%) de células inmortalizadas espontaneamente, incluyendo las células de cáncer humano. Al extender el ADN telomerico, la telomerasa es capaz de contrarrestar la progresiva erosión de los telómeros que se hubieran producido en su ausencia. La presencia de actividad de la telomerasa, ya sea en forma espontánea o células inmortalizadas en el contexto de las células diseñadas para expresar la enzima, se correlaciona con una resistencia a la inducción tanto de la senescencia y la crisis / apoptosis, por el contrario, la supresión de la actividad de la telomerasa produce un acortamiento de los telómeros y deactivación de una u otra de estas barreras proliferativa. Las dos barreras para la proliferación-senescencia y la crisis /apoptosis, se han racionalizado como defensas cruciales contra el cáncer que están fuertemente inmplicadas en nuestras células, siendo desplegando para impedir la extensión de los clones de lesiones preneoplásicas y células francamentelas neoplásicas. De acuerdo con esta forma de pensar, la mayoría de las neoplasias incipientes acaban con su dotación de duplicaciones de replicación y se detienen en su camino por una u otra de estas barreras. La eventual inmortalización de variantes celulares extraños que foman tumores se ha atribuido a su capacidad para mantener el ADN telomérico en longitudes suficientes para evitar que se desencadene la senescencia o apoptosis, logrado con más frecuencia por expresión por sobreregulacion de la telomerasa o, menos frecuentemente, a través de un mecanismo de recombinación alternativo basado en el mantenimiento de los telómeros. Por lo tanto, acortamiento de los telómeros ha llegado a ser visto como un dispositivo de reloj que determina el potencial de replicación limitado de las células normales y que por lo tanto debe ser superado por las células cancerosas. Reevaluación de la senescencia replicativa Considerando que el mantenimiento de los telómeros ha sido cada vez más fundamentado como una condición esencial para el estado neoplásico, el concepto de la senescencia inducida por la replicación como una barrera general requiere el refinamiento y la reformulación. (Las diferencias en la estructura de los telómero y la función de ratón en comparación con las células humanas también han complicado la investigación de las funciones de los telómeros y la telomerasa en la replicación in vitro de la senescencia celular.) Recientes han revelado que la inducción de la senescencia en ciertas células en cultivo se puede retrasar y, posiblemente, eliminar mediante el uso de cultivos celulares con mejoradas condiciones ambientales, lo que sugiere que las células recientemente explantados primaria pueden ser capaces de proliferar sin obstáculos en el cultivo hasta el punto de crisis y la inducción de la apoptosis asociada provocada por el acortamiento critico de los telómeros (Ince et al, 2007;. Passos et al, 2007.;Zhang et al, 2004;. Sherr y DePinho, 2000). Por el contrario, los experimentos en ratones modificados carentes de telomerasa indica que por consiguiente, los telómeros acortados puede derivar a células premalignas a un estado de senescencia que contribuye (junto con la apoptosis) a atenuar la tumorigénesis en ratones modificados genéticamente destinados a desarrollar formas particulares de cáncer (Artandi y DePinho,2010). Tal falta de telomerasa provoca una alta erosión de los telomeros mostrando disfunción multiorganica y anomalías que incluyen evidencia tanto de la senescencia y como de apoptosis, tal vez similares a la senescencia y la apoptosis observada en cultivos celulares (Artandi y DePinho, 2010; Feldser y Greider, 2007). De destacar, y como se comentó anteriormente, una forma morfologícamente similar de la senescencia celular inducida por excesiva o desequilibrada señalización por oncogénes está bien documentado como un mecanismo de protección contra neoplasia, las interconexiones posibles de esta forma de la senescencia con la telomerasa y los telómeros que quedan deben evaluarse. Por lo tanto, la senescencia celular se está convirtiendo conceptualmente como una barrera protectora a la expansión neoplásica que puede ser desencadenada por diversas anomalias asociados la proliferación, incluyendo altos niveles de señalización oncogénicas y, al parecer, acortamiento subcrítico de los telómeros.
La activación retardada de la telomerasa puede limitar tanto como fomentar la progresión neoplásica En la actualidad existe evidencia de que los clones de las células cancerosas incipientes a menudo experimentan de la pérdida de los telómeros inducida por crisis relativamente temprana en el curso de la progresión tumoral de varios pasos debido a su incapacidad para expresar niveles significativos de la telomerasa. Por lo tanto, telómeros ampliamente erosionados han sido documentadas en crecimientos premalignas a través del uso de la hibridación fluorescente in situ (FISH), que también ha puesto de manifiesto las fusiones cromosómicas de extremo a extremo que es señal fracaso y crisis de los telómeros. Estos resultados también sugieren que tales células han pasado por un número importante de los sucesivo acortamiento de los telómeros mediante divisiones celulares durante la evolución completamente normal. En consecuencia, el desarrollo de algunas neoplasias humanas puede ser abortado por los telómeros inducidos por crisis mucho antes de que llegaremos a ser ver
tumor macroscópico o crecimientos francamente neoplásicas. Por el contrario, la ausencia de vigilancia mediada por TP53 de la integridad genómica puede permitir que otras neoplasias incipientes sobrevivan a la erosión inicial de los telómeros y la consiguiente ruptura-fusión de los puentes (BFB) de los cromosomas. Las alteraciones genómicas resultantes de estos ciclos BFB, incluidas las supresiones y amplificaciones de segmentos cromosómicos, evidentemente, sirven para aumentarla mutabilidad del genoma, a fin de acelerar la adquisición de oncogenes mutantes y genes supresores de tumores. La comprensión de que la discapacidad de los telómeros puede impulsar realmente la progresión de tumor ha venido a partir del estudio de ratones mutantes que carecen tanto de p53 como la función de la telomerasa (Artandi y DePinho, 2010,2000). La proposición de que estos dos defectos pueden cooperativamente mejorar la tumorogénesis humana aún no ha sido directamente documentado. El apoyo circunstancial de la importancia de la deficiencia transitoria de los telómeros en la facilitación de la progresión maligna ha llegado, además, a partir de análisis comparativos de las lesiones premalignas y lesiones malignas en la mama humana (Raynaud et al, 2010.Chin et al., 2004). Las lesiones premalignas no expresaron niveles importantes de telomerasa y se caracterizaron por acortamiento de telómeros y aberraciones cromosómicas no clonales. Por el contrario carcinomas evidentes mostraron la expresión concordante de la telomerasacon la reconstrucción de telómeros más largos y la fijación (a través alargamiento clonal) de los cariotipos aberrantes que parece que han sido adquiridos después de la falla del telómero, pero antes de la adquisición de la actividad de telomerasa. Al retratar de esta manera, el retraso en la adquisición de la función de la telomerasa sirve para generar mutaciones promotoras de tumores, mientras que su activación posterior estabiliza el genoma mutante y le confiere la capacidad de replicación ilimitada que las células cancerosas necesitan para generar clínicamente tumores. Nuevas funciones de la telomerasa La telomerasa fue descubierto debido a su capacidad para alargar y mantener el ADN telomérico, y casi todas las investigaciones indican que la telomerasa se limita a esta función crucial. Sin embargo, en los últimos años se ha hecho evidente que ejerce funciones que son relevantes para la proliferación de células, pero no relacionados con mantenimiento de los telómeros. Los roles canónicos de la telomerasa, y en particular su subunidad, la proteína TERT, han sido revelados por los estudios funcionales en ratones y cultivos celulares y en algunos casos se ven nuevas demostrado en condiciones en que la actividad enzimática de la telomerasa ha sido eliminada. Entre la creciente lista de los telómeros independiente de las funciones de TERT / telomerasa es la capacidad de TERT para amplificar señales de la vía Wnt, al servir como un cofactor complejo de transcripción de la b-catenin/LEF (Park et al., 2009). Otros atribuyen efectos independientes de los telómeros que incluyen la mejora demostrable de la proliferación celular y / o resistencia a la apoptosis, la participación en la reparación de daños del ADN, y el de la función de ARN polimerasa ARN-dependiente. De acuerdo con estos roles más amplios, TERT se encuentra asociada a la cromatina en múltiples sitios a lo largo de los cromosomas, no sólo en los telómeros (Park et al, 2009.; Masutomi et al., 2005). Por lo tanto, mantenimiento de los telómeros está siempre la más descartada función dentro de toda esta diversidad funcional de TERT. Las contribuciones de estas funciones adicionales de la telomerasa en la tumorigénesis aún no se han aclarado completamente. La inducción de la angiogénesis Al igual que los tejidos normales, los tumores requieren sustento en la forma de nutrientes y oxígeno, así como una capacidad para evacuar desechos metabólico y el dióxido de carbono. La vasculatura tumoral generada por el proceso de la angiogénesis, se ocupa de estas las necesidades. Durante la embriogénesis, el desarrollo de la vasculatura implica el nacimiento de nuevas células endoteliales y su montaje en tubos (vasculogénesis), además de la germinación (angiogénesis) de nuevos bucles a partir de los ya existentes. Después de esta morfogénesis, la vasculatura normal se queda en gran medida en reposo. En el adulto, como parte de los procesos fisiológicos tales como cicatrización de heridas y ciclo reproductivo femenino, la angiogénesis se activa, pero sólo transitoriamente. En contraste, durante el progresión tumoral , un “interruptor angiogénico''' se mantiene siempre activo brotando continuamente nuevos vasos sanguíneos que ayudan a sostener la expansión del crecimiento neoplásicos (Hanahan y Folkman, 1996). Vasta evidencia indica que este interruptor de la angiogénesis se rige por factores compensatorios que, o bien inducen o se oponen a la angiogénesis (Baeriswyl y Christofori, 2009; Berger y Benjamin, 2003). Algunos de estos reguladores angiogénicos son las proteínas de señalización que se unen a estimulantes o inhibidores receptores celulares de superficie demostrada por las células endoteliales vasculares. Los bien conocido prototipos de inductores e inhibidores de la angiogénesis son el Factor A de crecimiento endotelial vascular (VEGF-A) y la trombospondina 1 (TSP-1), respectivamente. El gen VEGF-A codifica ligandos que están involucrados en la organización de vasos sanguineos nuevos durante el estado embrionario y postnatal de desarrollo, y en la la homeostasis de supervivencia del
endotelio, así como en situaciones fisiológicas y patológicas en el adulto. La señalización VEGF a través de tres receptores de tirosina quinasas (VEGFR-1-3) está regulado en varios niveles, lo que refleja este complejidad del objeto. Por lo tanto, la expresión de VEGF gen puede ser sobreregulada tanto por la hipoxia y por la señalización de oncogénes (Ferrara, 2009; Mac Gabhann y Popel, 2008; Carmeliet, 2005). Además, los ligandos de VEGF pueden ser secuestrados en la matriz extracelular en las formas latentes que están sujetos a la liberación y activación por proteasas que las degradan (por ejemplo, la MMP9; Kessenbrock et al., 2010). Además, otros señales proangiogénicos , como los miembros del familia Factor de crecimiento de fibroblastos (FGF) , han sido implicados en el mantenimiento de la angiogénesis tumoral cuando su expresión esta en sobreregulacion crónica (Baeriswyl y Christofori, 2009). TSP-1, un contrapeso importante en el interruptor angiogénico, también se une a los receptores transmembrana expresados por las células endoteliales y por lo tanto evoca señales supresoras que pueden contrarrestar los estímulos proangiogénicos (Kazerounian et al., 2008). Los vasos sanguíneos en los tumores producidos por la activacion crónica deangiogénesis y una mezcla desbalanceada de señales proangiogénicos son típicamente aberrantes: la vasculatura del tumor se caracteriza por brotes capilares precoces; complicada y excesiva ramificación, vasos distorsionados y agrandados y de flujo errático , microhemorragia, filtración, y niveles anormales en la proliferación de células endoteliales y de apoptosis (Nagy et al, 2010.; Baluk et al., 2005). La angiogénesis se induce sorprendentemente pronto en varias etapas del desarrollo de los cánceres invasivos, tanto en modelos animales y en los seres humanos. Análisis histológicos de lesiones premalignas y no invasivos , incluyendo las displasias y carcinomas in situ que surgen en una variedad de órganos, han revelado los principios de actuación del interruptor angiogénico (Raica et al, 2009;. Hanahan y Folkman, 1996). Históricamente, la angiogénesis fue prevista para ser importante sólo cuando los tumores de rápido crecimiento macroscópico se había formado, pero datos más recientes indican que la angiogénesis también contribuye a la fase microscópica premalignas de la progresión neoplásica, consolidando aún más su condición de sello integral del cáncer. La última década ha sido testigo de un flujo impresionante de la investigación sobre la angiogénesis. En medio de esta gran cantidad de nuevos conocimientos, se destacan varios avances de especial relevancia para la fisiología tumoral. Gradaciones del interruptor angiogénico Una vez que la angiogénesis se ha activado, los tumores presentan diversos patrones de neovascularización. Algunos tumores, como por ejemplo tipos muy agresivos como los adenocarcinomas de páncreas ductal, se hipovascularizan y repletan de desiertos del estroma que son en gran parte avasculares y de hecho puede incluso ser activamente antiangiogénicos (Olive et al., 2009). Muchos otros tumores, incluidos los renales y carcinomas neuroendocrinos pancreáticos, son altamente angiogénicos y en consecuencia densamente vascularizado (Zee et al. 2010; Turner et al, 2003). En conjunto, estas observaciones sugieren un disparo inicial del interruptor angiogénico durante el desarrollo del tumor que es seguida por una intensidad variable de la neovascularización, el último siendo controlado por un reóstato biológico complejo que involucra tanto las células cancerosas como el microambiente del estroma asociados (Baeriswyl y Christofori, 2009; Berger y Benjamín, 2003). Es de destacar que el mecanismo de cambio puede variar en su forma, a pesar de que el resultado neto es una señal inductiva comun (por ejemplo, VEGF). En algunos tumores, que operan oncogenes dominantes dentro de las células tumorales, como Ras y Myc, se puede sobreregular la expresión de factores angiogénicos, mientras que en otros, tales señales inductivas se producen indirectamente por las células inflamatorias inmunes, como se detalla a continuación. La inducción directa de la angiogénesis por oncogenes que también conduce a señalización proliferativa ilustra el importante principio de que las capacidades de distintas características sello puede ser coregulatedos por los mismos agentes de transformación. Inhibidores de la angiogénesis endógenos naturales presentes barreras para la angiogénesis tumoral La investigación en la década de 1990 reveló que la TSP-1, así como fragmentos de de la plasmina (angiostatina) y el tipo de colágeno 18 (endostatina) puede actúar como inhibidores endógenos de la angiogénesis (Ribatti, 2009; Kazerounian, et al, 2008;. Folkman, 2006, 2002, Nyberg et al,. 2005). La última década ha habido informes de una docena agentes (Ribatti, 2009; Folkman, 2006;. Nyberg et al, 2005). La mayoría son proteínas, y muchas de ellas obtenidas por división proteolíticas de las proteínas estructurales reguladores que no son en sí mismos angiogénicos. Algunos de estos inhibidores endógenos de angiogénesis pueden ser detectados en la circulación de ratones normales y humanos. Los genes que codifican varias inhibidores endógeno de la angiogénesis han sido eliminados de la línea germinativa de ratón sin efectos fisiológicos adversos, el crecimiento de tumores autóctonos e implantada, sin embargo, se
ha mejorado como consecuencia (Ribatti, 2009;. Nyberg et al, 2005). Por el contrario, si los niveles circulantes de un inhibidor endógeno son elevados genéticamente (por ejemplo, a través de la sobreexpresión en ratones transgénicas y en tumores xenotransplantado), el crecimiento del tumor se ve afectado (Ribatti, 2009;. Nyberg et al, 2005), curiosamente, la curación de heridas y la deposición de grasa se deterioran o aceleran por la elevación o ablación de la expresión de dichos genes (Cao, 2010;. Seppinen et al, 2008). Los datos sugieren que estos inhibidores de angiogénesis endógenos operan en circunstancias normales como reguladores fisiológicos que modulan transitoriamente la angiogénesis en el tejido de remodelación y cicatrización en la herida; también pueden actuar como barreras intrínsecas a la inducción y / o la persistencia de la angiogénesis en neoplasias incipientes. Los pericitos son componentes importantes de la vasculatura del tumor Los pericitos hace tiempo se conocen como células de apoyo que se encuentran estrechamente adosados a las superficies exteriores de los tubos endoteliales en la vasculatura del tejido normal, en las que proporcionan importante soporte mecánico y fisiológico de las células endoteliales. Asociados al tumor vascular, en cambio, se caracterizan porque carecen de cobertura apreciable por estas células auxiliares. Sin embargo, cuidadosos estudios microscópicos realizados en los últimos años han puesto de manifiestoque los pericitos están asociados, aunque débilmente, con la vasculatura de la mayoría si no todos los tumores (Raza et al, 2010;. Bergersy Song, 2005). Más importante aún, estudios sobre el mecanismo discutido a continuación han puesto de manifiesto que la cobertura de pericitos es importante para el mantenimiento de una vasculatura del tumor funcional. Una variedad de células procedentes de médula ósea contribuyen de la angiogénesis tumoral Ahora está claro que un repertorio de tipos de células de origen en el hueso médula ósea juegan un papel crucial en la angiogénesis patológica (Qian y Pollard, 2010; Zumsteg y Christofori, 2009;. Murdoch et al, 2008, De Palma et al, 2007). Estas incluyen las células del sistema inmunológico innato sobre todo, neutrófilos, macrófagos, células cebadas, y progenitores mieloides, que se infiltran en las lesiones premalignas y tumores avanzados y se reúnen en los márgenes de tales lesiones, las células inflamatorias peri-tumoral ayuda para disparar el interruptor angiogénicos en el tejido previamente en reposo y mantener a angiogénesis en curso en funcion con el crecimiento del tumor, además de facilitar la invasión local, como se indica a continuación. Además, pueden ayudar a proteger el sistema vascular de los efectos de fármacos que se dirigen señalización de las células endoteliales (Ferrara, 2010). Además, varios células progenitorias del tipo de médula ósea se han observado en algunos casos migrando a lesiones neoplásicas y se intercalan en la vasculatura como pericitos o las células endoteliales (Patenaude et al, 2010;. Kovacic y Boehm, 2009; Lamagna y Berger, 2006). Activando la Invasión y metástasis En el año 2000, los mecanismos subyacentes de la invasión y la metástasis eran en gran parte un enigma. Estaba claro que como los carcinomas que surgen de los tejidos epiteliales progresaban a grados superiores de malignidad, que se refleja en la invasión local y metástasis a distancia, las células de cáncer asociadas típicamente desarrollado alteraciones en su forma, así como en su adhesión a otras células y la matriz extracelular (MEC). La mejor alteración mejor caracterizada involucraba la pérdida de E-cadherina por parte de las células de carcinoma, unas moléculas de adhesión celula-celula clave. Mediante la formación de las uniones adherentes con células epiteliales adyacentes, la E-cadherina contribuye a reunir las hojas epiteliales de las células y mantener la tranquilidad de las células dentro de estas hojas. Incremento la expresión de E-cadherina se estableció así como antagonista de la invasión y metástasis, mientras que la reducción de su expresión era conocido para potenciador de estos fenotipos. La regulación aguas debajo de la frecuencia de mutaciones observadas y ocasionales de inactivación de E-cadherina en los carcinomas humanos siempre tuvo un fuerte apoyo a su papel como supresor, su característica sello (Berx y Van Roy, 2009; Cavallaro y Christofori, 2004). Además, la expresión de otros genes que codifican moléculas de adhesión célula a célula y célula-ECM se ha demostrado se alteran en algunos carcinomas muy agresivos, en laos cuales su citostasis es regulada aguas abajo.Por el contrario, la moléculas adhesión que normalmente se asocian con la migración de células que se producen durante la embriogénesis y la inflamación a menudo son reguladas aguas arribaPor ejemplo, N-cadherina, que normalmente se expresa en la migración de las neuronas y las células mesenquimales durante la organogénesis, está aumentada en muchas células de carcinoma invasivo. Más allá de la ganancia y la pérdida de estas proteínas cell-cell/matrix, los reguladores maestros de la invasión y metástasis fueron en gran medida desconocidos o, cuando se sospeche, carente de validación funcional (Cavallaro y Christofori, 2004). El proceso de múltiples pasos de la invasión y la metástasis ha sido esquematizada como una secuencia de pasos discretos, a menudo se denomina la invasión metástasis en cascada (Talmadge y Fidler, 2010; Fidler, 2003). Esta descripción contempla una serie de cambios en células biológicas , a partir de la
invasión local, luego de la intravasacion de las células cancerosas en la sangre y los vasos linfáticos cercanos, el tránsito de las células cancerosas a través de los sistemas linfático y hematógena, seguido por el escape de las células cancerosas de la luzde tales lumenes en el parénquima de los tejidos distantes (extravasación), la formación de pequeños nódulos de células cancerosas (micrometástasis), y, finalmente, el crecimiento de las lesiones de micrometástasis en tumores macroscópicos, este último paso se denomina colonización''.'' La investigación sobre la capacidad de invasión y metástasis se ha acelerado dramáticamente en la última década, tan poderosas son las nuevas herramientas de investigación y refinados modelos experimentales disponibles, que los genes reguladores críticos fueron identificados. Aunque sigue siendo un campo emergente repleto de importantes sin respuesta preguntas, los avances se han realizado importantes en la delimitación de características importantes de esta capacidad característica compleja. un cierto representación incompleta de estos avances se destaca a continuación. El Programa EMT Regula ampliamente la invasión y Metástasis Un programa de desarrollo regulador, denominado'' transición epitelio-mesenquimal'' (EMT), se ha vuelto prominentemente implicado como un medio por el cual transforma las células epiteliales y puedan adquirir las habilidades para invadir, para resistir la apoptosis, y difundir. Por la cooptación de un proceso involucrado en diversas etapas de la morfogénesis embrionaria y cicatrización de heridas, las células del carcinoma de forma concomitante pueden adquirir múltiples atributos que permiten la invasión y metástasis. Este multifacético programa EMT puede ser activado de forma transitoria o estable, y en diferentes grados, por células del carcinoma en el curso de la invasión y la metástasis. Un conjunto de factores de transcripción que actúan pleiotropicamente, incluyendo caracoles, babosas, Twist, y ZEB1 2 /, orquestan la EMT y los procesos migratorios relacionados, durante la embriogénesis, la mayoría fueron identificados inicialmente por el desarrollo genético. Estos reguladores transcripcionales se expresan en diversas combinaciones en un número de tipos de tumores malignos y se ha demostrado en modelos experimentales de formación de carcinomas ser causal importante para la programación de la invasión, algunos han sido encontrados para provocar la metástasis se sobreexpresa ectópicamente (Micalizzi et al, 2010;. Taube et al, 2010;. Schmalhofer et al, 2009;. Yang y Weinberg, 2008) . Entre las características de células biológicas provocadas por dichos factores de transcripción está la pérdida de las uniones adherentes y la conversión asociada desde una morfologia poligonal / epitelial a una morfología larguirucho / fibroblástica , expresión de enzimas degradantes de matriz , aumento de la motilidad y la resistencia aumentada a la apoptosis - todos rasgos implicados en los procesos de invasión y metástasis. Varios de estos factores de transcripción pueden directamente reprimir la expresión de genes de Ecadherina , privando así a las células del epitelio neoplásico de este supresor clave de la motilidad y la invasión. La evidencia disponible sugiere que estos factores de transcripción se regulan entre sí y también como conjuntos superpuestos de blancos de genes. Ninguna regla se ha establecido todavía para describir sus interacciones y las condiciones que rigen su expresión. La evidencia de la genética del desarrollo indica que señales contextuales recibidas desde las células vecinas en el embrión son involucradas en la activación de la expresión de de estos factores de transcripción en aquellas células destinadas a pasar a través de un EMT, de manera análoga, cada vez hay más evidencia que sugiere que las interacciones heterotípica de las células cancerosas adyacentes con las células del estroma asociados al tumor puede inducir la expresión de fenotipos de células malignas que se sabe que son coreografiadas por uno o más de estos reguladores transcripcionales (Karnoub y Weinberg, 2006-2007; Brabletz et al, 2001). Además, las células cancerosas en los márgenes invasivos de ciertos carcinomas pueden ser consideradas que han sido sometidas a un EMT, lo que sugiere que que estas celulas cancerosas están sujetas a estímulos microambientales diferentes de aquellos recibidos por las células cancerosas situadas en los núcleos de estas lesiones (Hlubek et al., 2007). Aunque la evidencia es aún incompleta, parece ser que EMT-inducen factores de transcripción capaces de orquestar más pasos de la cascada de invasión-metástasis salvo el paso final del colonización. Aún sabemos bastante poco sobre las diversas manifestaciones y la estabilidad temporal del estado mesenquimal producido por un EMT. Aunque la expresión de la EMT que se induce por factores de transcripción se ha observado en ciertos tipos de tumores epiteliales, como los sarcomas y los tumores neuroectodérmicos, su papel en la programación de los rasgos malignos en estos tumores están pobremente decumentados. . Además, queda por determinar si las células del carcinoma invasivo necesariamente adquieren su capacidad a través de la activación de las partes del programa EMT, o si los programas alternativos de regulación también pueden habilitar esta capacidad. Las contribuciones heterotípica de las células estromales a la invasión y Metástasis Cada vez es más evidente la relación entre entre las células cancerosas y las células del estroma neoplásico para la adquisición de la capacidad de crecimiento invasivo y metástasis. Tal señalización, pueden incidir en el actuar de las células de carcinoma y alterar su capacidad de sello como se sugirio
anteriormente. Por ejemplo, las células madre mesenquimales (MSC) presentes en el estroma tumoral se ha encontrado que secretan CCL5/RANTES en respuesta a las señales liberadas por las células cancerigenas; CCL5 entonces actúa recíprocamente en las células del cáncer para estimular un comportamiento invasor. Los macrófagos en la periferia del tumor pueden fomentar la invasión local mediante el suministro de enzimas que degradan la matriz, tales como las metaloproteinasas y proteasas cisteína catepsina; en un sistema modelo, la promoción de la invasión de macrófagos es activada por IL-4 producida por las las células cancerosas. Y en un modelo experimental de cáncer de mama metastásico, los Macrofagos Asociados al Tumor (TAM) suministran el factor de crecimiento epidérmico (EGF) a estas células cancerosas, mientras que las células cancerosas recíprocamente estimulan los macrófagos con CSF-1, su interacción concertada faclita la intravasation en el sistema circulatorio y la diseminación metastásica de las células cancerosas. Observaciones como éstas indican que los fenotipos de alto grado de malignidad no surgen de modo estricto en un contexto completamente autonomo, y que su manifestación no puede ser entendida exclusivamente a través del análisis de los genomas de las células tumorales. Una importante implicación, aún no probada, es que la capacidad de negociar la mayoría de los pasos de la cascada de la invasión-metástasis puede ser adquirida por ciertos tumores, sin el requisito de que las células de cáncer sean sometidas a mutaciones adicionales de las que eran necesarios para la formación del tumor primario. Plasticidad en el Programa de Crecimiento invasivo El papel de las señales contextuales en la inducción de la capacidad de crecimiento invasivo (a menudo a través de un EMT) implica la posibilidad de reversibilidad, en que las células cancerosas que se han difundido a partir de una tejido tumoral primario a uno más distante posiblemente ya no se benefician de la señales del estroma activado y la inducción de invasion/ EMT que experimentan durante su residencia en el tumor primario, en ausencia de la exposición continua a estas señales, las células de carcinoma puede revertir en sus nuevos hogares a un estado NO-invasivo. Por lo tanto, las células de carcinoma que han sido sometidos a una EMT durante la invasión inicial y metastástizado despues pueden pasar por el proceso inverso, denominada la transición mesenquimal-epitelial (MET). Esta plasticidad puede dar lugar a la formación de colonias de nuevo tumor de células carcinoma que presentan una histopatología similares a las de carcinoma las células en el tumor primario que nunca se sometió a una EMT (Hugo et al., 2007). Por otra parte, la noción de que las células cancerosas habitualmente pasan a través de un programa completo de la EMT es probable que sea simplista, sino que en muchos casos, las células cancerosas pueden entrar en un programa de EMT sólo parcialmente, con adquisición de nuevas características mesenquimales sin dejar de expresar las características del epitelio residual. Distintas formas de invasión puede ser la base de diferentes Tipos de Cáncer El programa EMT regula un determinado tipo de invasividad que se ha denominado ''mesenquimal'. Además, otros dos modos distintos de la invasión han sido identificados e implicados en la invasión de las células cancerosas (Friedl y Wolf, 2008, 2010). La 'Invasión colectiva” involucra los nódulos de células de cáncer para avanzar en masa en los tejidos adyacentes y es característica de, por ejemplo, carcinomas de células escamosas, curiosamente, esos tipos de cáncer son rara vez metastásicos, lo que sugiere que esta forma de invasión no tiene ciertos atributos funcionales que facilitan la metástasis. Menos claro es la prevalencia de una forma ”ameboide''de la invasión (Madsen y Sahai, 2010;. Sabeh et al, 2009), en la que el cáncer células individuales muestran plasticidad morfológica, lo que les permite deslizarse a través de los intersticios existentes en la matriz extracelular y no de abrir un camino por sí mismos, como ocurre en el mesénquima y las formas colectivas de la invasión. Actualmente está sin resolver si las células cancerosas que participan en la invasión colectiva y ameboides emplean componentes de la EMT, o si son enteramente diferentes en cuanto a su programa biologivo, siendo estos responasbles de un mecanismo alternativo de invacion.Otro concepto emergente, consiste en la facilitación de la invasión por parte de las células inflamatorias que se ensamblan en los límites de los tumores, produciendo de la matriz extracelular por enzimas y otros factores que permiten a los invasores el crecimiento crecimiento (Kessenbrock et al, 2010;. Qian y Pollard, 2010; Joyce y Pollard, 2009), estas funciones puede obviar la necesidad de las células cancerosas para producir estas proteínas a través de la activación de los programas de la EMT. Por lo tanto, las células cancerosas pueden secretar el quimiotácticos que reclutan las células inflamatorias pro-invasivas en lugar de producir las enzimas que degradan la matriz por sí mismos.
La desalentadora complejidad de la colonización metastásica La metástasis puede ser dividido en dos fases principales: la difusión física de las células cancerosas del tumor primario a tejidos distantes, y la adaptación de estas células a microambientes nuevos que da lugar a una colonización exitosa, es decir, el crecimiento de las micrometástasis a tumores macroscópicos.
Los múltiples pasos de difusión parece estar en el ámbito de la EMT y del mismo modo actúan los programas migratorios. La colonización, sin embargo, no es estrictamente física, junto con la difusión, como lo demuestra la presencia en muchos pacientes de micrometástasis miles que se han difundido con éxito pero nunca para el progreso macroscópico los tumores metastásicos. En algunos tipos de cáncer, el tumor primario puede liberar factores supresores sistémico que hacen tales micrometástasis latentes, como se revela clínicamente por el crecimiento explosivo metastásico poco después de la resección del tumor primario. En otros, sin embargo, como el cáncer de mama y el melanoma, las metástasis macroscópicas puede estallar décadas después de un tumor primario ha sido extirpado quirúrgicamente o farmacológicamente destruido, estos crecimientos del tumor metastásico, evidentemente, reflejan micrometástasis latentes que han resuelto, luego de mucho intento y error, el complejo problema de la colonización de tejidos. Se puede inferir a partir de historias naturaesl que las micrometástasis pueden carecer de alguna de las capacidades sello necesarias para vigoroso crecimiento, tales como la capacidad de activar la angiogénesis y, de hecho la la incapacidad de ciertas micrometástasis latentes de laboratorio para generar para formar tumores macroscópicos se ha atribuido a su fallo para activar la angiogénesis tumoral. Además, experimentos recientes han demostrado que el hambre de nutrientes puede inducir la autofagia intensa que hace que las células cancerosas para reducir el tamaño y adoptar un estado de reversible latencia, dichas células pueden salir de este estado y reanudar la actividad crecimiento y la proliferación cuando los cambios en microambiente tisular, como el acceso a mayor cantidad de nutrientes, lo permiten. Otros mecanismos de latencia micrometástastasica puede implicar paticipacion de señales de anti-crecimiento incorporadas en condiciones normales el tejido de la matriz extracelular (Barkan et al., 2010) y la supresión de tumores, mas las acciones del sistema inmune. La mayoría de la difusión cancerigena tienden a ser mal adaptada, al menos inicialmente, para el microambiente del tejido en que han aterrizado. En consecuencia, cada tipo de difusión de cáncer puede necesitar para desarrollarse como tal, un conjunto de soluciones “ad hoc” al problema de prosperar en el microambiente de uno o otro tejido extraño (Gupta et al., 2005). Estas adaptaciones podría requerir cientos de programas de colonización distintos, cada una dictado por el tipo de célula metastasica y la naturaleza del microambiente del tejido en el que la colonización procede. Como se verá más adelante, sin embargo, ciertos microambientes pueden ser condenadas de antemano a ser intrínsecamente hospitalaria a las células de cáncer metastasico. La diseminación metastásica ha sido descrita como el ultimo paso en la progresión del tumor primario de múltiples pasos, y de hecho para muchos tumores que es probable que el caso, como se ilustra en los últimos secuenciamientos del genoma presentan evidencia genética para evolución clonal de adenocarcinoma pancreático ductal a la metástasi. Por otro lado, la evidencia ha surgido recientemente lo que indica que las células pueden difundir muy pronto, partiendo de las lesiones premalignas aparentemente no invasiva observadas tanto en ratones como en humanos. Además, las micrometástasis pueden ser generado a partir de Los tumores primarios que no son, evidentemente, invasivos, sino que poseen una falta de integridad luminal en su neovasculatura. Aunque las células cancerosas pueden difundir con claridad de tales lesiones pre-neoplásicas sembrar la médula ósea y otros tejidos, su capacidad para colonizar estos sitios y convertirse en macrometástasis patológicamente importante sigue sin comprobarse. En la actualidad, consideramos esta difusión metastásico temprana como un fenómeno demostrable en ratones y seres humanos cuyo significado clínico aún no se ha establecido. Más allá del ritmo de su difusión, también se mantiene incierto cuándo y dónde las células cancerosas desarrollan la capacidad de colonizar tejidos extraños, como los tumores macroscópicos. Esta capacidad puede aparecer durante la formación del tumor primario como consecuencia de un tumor de camino particular de desarrollo antes de cualquier difusión, tales que algunas células del tumor primario entran a la circulación siendo por casualidad dotadas con la capacidad de colonizar ciertas zonas de tejido distante. Por otra parte, la capacidad de colonizar tejidos específicos sólo puede desarrollarse en respuesta a la presión selectiva sobre las células cancerosas ya difundidas para adaptarse al crecimiento en los microambientes de tejido extraño. Después de haber desarrollado estos tejidos específicos la capacidad de colonización, las células en las colonias de metástasis puede proceder a una mayor difusión, no sólo para los nuevos sitios en el cuerpo, sino también volver a los tumores primarios en los que sus antepasados se levantaron. En consecuencia, los programas de colonización tejido-esecifica que se manifiestan entre las células dentro de un tumor primario no puede provenir de tumor clásico que ocurren dentro de la progresión de la lesión primaria, sino que de los emigrantes que han regresado a casa. Tal resiembra es compatible con los estudios antes mencionados de la metástasis del cáncer de páncreas humano. Dicho de otra manera, los fenotipos y los programas subyacentes de expresión génica de las poblaciones de células cancerosas (y de las células madre del cáncer véase más adelante) dentro de los tumores primarios pueden ser
significativamente modificadas por la migración a la inversa de su metastásica progenie distante. Implícito en este proceso de auto-siembra esta otra idea: el estroma de apoyo que se presenta en un tumor primario y contribuye para la adquisición de rasgos malignos puede proporcionar intrínsecamente un lugar hospitalario para la resiembra y la colonización mediante la circulación de las células cancerosas que emanan de las lesiones metastásicas. La clarificación de los programas de regulación que permiten la metástasis representan una importante agenda para futuras investigaciones. Un progreso sustancial se está haciendo, por ejemplo, en la definición de conjuntos de genes (del tipo ''metastásico”) que se correlacionan con y aparecen para facilitar el establecimiento de metástasis macroscópicas en los tejidos específicos. El desafío es considerable, dada la gran cantidad aparente de distintos programas de colonización antes citados. Por otra parte, la colonización es poco probable que sea exclusivamente un proceso autónomo. En cambio, es casi seguro que requiere del establecimiento de un microambiente tumoral permisivo compuesto de apoyo crítico las células del estroma. Por estas razones, el proceso de la colonización es probable que abarque un gran número de programas biológicos que son, en conjunto, mucho más complejos y diversos que los pasos anteriores para la difusión de metástasis. La programación de las capacidades sello por los circuitos intracelulares En el año 2000, presentamos una metáfora, en el que las numerosas moléculas de señalización que afectan a las células cancerosas operan como nodos y ramas de la elaboración de circuitos integrados que se reprograman derivados de los circuitos que operan en las células normales. En la siguiente década se ha consolidado tanto la descripción original de estos circuitos y la ampliación del catálogo de señales e interconexiones de sus vías de señalización. Es difícil, si no imposible de representar gráficamente este circuito integral y dale coherencia, como ya ocurrió en 2000.
Figura 2. Las redes de señalización intracelular regulan las operaciones de la célula cancerosa Un circuito integrado elaborado opera dentro de las células normales y se reprograma para desarrollar las capacidades de sello dentro de las células cancerosas. Los subcircuitos separados, representado aquí en los campos de diferente color, están especializados en organizar las diversas capacidades. Por un lado, esta representación es simplista, ya que existe una considerable interferencia entre estos subcircuitos. Además, debido a que cada célula de cáncer es expuesto a una compleja mezcla de señales de su microambiente, cada uno de estos subcircuitos está conectado con las señales procedentes de otras células en el microambiente tumoral, como se indica en la Figura 5.
Ahora sugerimos una representación de este circuito que está alineado con características individuales de cáncer. Por lo tanto, el circuito integrado intracelular se pueden segmentar en subcircuitos diferentes, cada una de las cuales se especializa en soportar una discreta propiedad celular biológica de células normales y se reprograma para poner en práctica una capacidad sello en las células cancerosas (Figura 2). Sólo un
subconjunto de capacidades de sello se aborda en esta figura, ya sea porque los circuitos de control subyacentes siguen siendo poco conocidos o porque se superponen ampliamente con las descritas aquí. Una dimensión adicional de complejidad implica una considerable interconexiones y por lo tanto la diafonía entre los subcircuitos individuales. Por ejemplo, ciertos eventos oncogénicos pueden afectar múltiples funciones, como lo demuestra diversos efectos que oncogenes prominentes, tales como mutante RAS y MYC sobrerregulado, tienen sobre las capacidades sello múltiples (por ejemplo, señalización de la proliferación, metabolismo energético, angiogénesis, invasión y supervivencia). Anticipamos que futuras entregas de este circuito integrado abarcará subcircuitos y capacidades sello asociado que aún no se abordan aquí. Características Habilitadoras y Emergentes Hemos definido las características del cáncer como capacidades adquiridas funcionales que permiten a las células cancerosas sobrevivir, proliferar y difundir, estas funciones se adquieren en diferentes tumores a través de distintos mecanismos y momentos en el curso de la tumorogénesis de varios pasos. Su adquisición se hace posible gracias a dos características de habilitación. La más destacada es la desarrollo de la inestabilidad genómica de las células cancerosas, lo que genera mutaciones al azar que incluyen reordenamientos cromosómicos; entre éstos están los cambios genéticos raros que pueden organizar las capacidades de sello. Una segunda característica que lo permite es la que implica el estado inflamatorio de lesiones premalignas y francamente malignas que es impulsada por células del sistema inmune, algunos de los cuales sirven para promover la progresión del tumor a través de diversos medios. Sin embargo, otros atributos distintos de las células cancerosas se han propuesto para ser funcionalmente importante para el desarrollo de cáncer y por lo tanto, podría ser añadido a la lista de características básicas (Negrini et al, 2010;. Luo et al, 2009;. Colotta et al, 2009). Dos de tales atributos son particularmente convincentes. El primera consiste en la reprogramación del metabolismo energético celular con el fin de apoyar el crecimiento y proliferación celular continuoa, en sustitución del programa metabólico que funciona en la mayoría de los tejidos normales. El segundo se refiere a la evasión activa de las células cancerosas de los ataques y eliminación de las células inmunes, lo que pone de manifiesto la capacidad de funciones dicotómicas de un sistema inmunológico que tanto antagoniza y mejora el desarrollo y progresión tumoral. Ambas capacidades y puede llegar a facilitar el desarrollo y la progresión de muchas formas de cáncer humano y por lo tanto pueden ser consideradas como emergente características del cáncer. Estas características habilitadoras y características sello nuevas, se muestra en La figura 3, se discuten individualmente más adelante. Figura 3. Los sellos emergentes y características de habilitación Un creciente cuerpo de investigaciones sugiere que dos características adicionales de cáncer están involucrados en la patogenia de algunos tipos de cáncer y tal vez todos. Uno de ellos implica la capacidad de modificar o reprogramar el metabolismo celular con el fin de apoyar de manera más eficaz a procesos neoplásicos. El segundo permite a las células cancerosas evadir la destrucción inmunológica, en particular por los linfocitos T y B, macrófagos y las células asesinas naturales. Porque la capacidad no es todavía ni generalizado y ni validado por completo, es que han sido etiquetados como características sello emergentes. Además, dos características emergentes de neoplasia pueden facilitar la adquisición de dos características tanto centrales como emergentes. La inestabilidad genómica y por lo tanto mutabilidad puede dotar a las células cancerosas de alteraciones genéticas para la progresión del tumor. La Inflamación provocada por células del sistema inmune innato diseñado para luchar contra las infecciones y curar las heridas puede dar lugar a su involuntario apoyo de las capacidades de múltiples sello, manifestando así el las ya muy apreciadas promoción consecuencias inflamatorias promotoras del tumor.
Una característica habilitadora: la inestabilidad del genoma y mutabilidad La adquisición de las características sello enumeradas anteriormente dependen en gran parte de en una serie de multiples alteraciones en los genomas de las células neoplásicas. En palabras simples, ciertos genotipos mutantes confieren una ventaja selectiva sobre a los subclones de células, lo que permite
su resultado y el dominio eventual en un entorno local de los tejidos. En consecuencia, la progresión del tumor de múltiples pasos pueden ser descritos como una sucesión de expansiones clonales, cada una de ellas se activa por la posibilidad de adquisición de un genotipo que permite mutarle. Debido a que los fenotipos heredables por ejemplo, la inactivación de tumor los genes supresores, también puede se adquiere esa propiedad a través de mecanismos epigenéticos de metilación asDNA y modificaciones de las histonas (Berdasco y Esteller, 2010; Esteller, 2007; Jones y Baylin, 2007), algunos expansiónes clonales pueden ser desencadenadas por cambios no-mutationales que afectan a la regulación de la expresión génica. La extraordinaria capacidad de los sistemas de mantenimiento del genoma de detectar y resolver los defectos en el ADN asegura que las tasas de mutaciones espontáneas suelen ser muy bajas en cada célula generación. En el supuesto de que la adquisición de la lista de los genes mutantes necesarios para organizar la tumorogénesis, las células cancerosas a menudo aumentan las tasas de mutación (Negrini et al, 2010;.. Salk et al, 2010). Esta mutabilidad se logra a través de una mayor sensibilidad a agentes mutágenos, por medio de una ruptura en uno o varios componentes de la maquinaria de mantenimiento genómica. Además, la acumulación de mutaciones se puede acelerar al poner en peligro los sistemas de vigilancia que normalmente vigilan la integridad genómica y fuerzar a células genéticamente dañadas ya sea en senescencia o la apoptosis (Jackson y Bartek, 2009; Kastan, 2008; Sigal y Rotter, 2000). El papel de los TP53 es fundamental aquí por lo que se le llama el guardián del genoma '(Lane,, 1992). Una amplia gama de defectos que afectan a diversos componentes de la maquinaria de mantenimiento del ADN, a menudo se refiere como guardianes del genoma (Kinzler y Vogelstein, 1997), se han documentado. El catálogo de los defectos de estos cuidadores de genes incluye a aquellos cuyos productos están involucrados en (1) la detección de Daños en el ADN y la activación de la maquinaria de reparación, (2) directamente reparación del ADN dañado, y (3) la inactivación o la interceptación moléculas mutagénicos antes de que se han dañado el ADN. Desde una perspectiva genética, estos genes cuidadores se comportan como genes supresores de tumores, en que sus funciones se puede perder durante el transcurso de la progresión del tumor, tal pérdida se logra ya sea a través de inactivación de las mutaciones o a través de la represión epigenética. Las copias mutantes de muchos de estos cuidadores genes han sido introducidos en la línea germinal de ratónes y dan porresultado, como era previsible, el aumento en la incidencia de cáncer, de apoyo su posible participación en el desarrollo del cáncer humano. En la década desde la primera vez que fueron enumeradas las características del cáncer, otra fuente importante de inestabilidad genómica asociada al tumor se ha descubierto: como se describió anteriormente, la pérdida de los telómeros en muchos tumores genera inestabilidad cariotípica junto con amplificación y la eliminación de segmentos cromosómicos (Artandi y DePinho, 2010). Al analizar esto, la telomerasa es más que un facilitador de las capacidad sello del potencial replicativo ilimitado y se debe añadir también a la lista de los cuidadores crítico responsable del mantenimiento de la integridad del genoma. Los avances en el análisis genético-molecular de las células cancerígenas han proporcionado las demostraciones más convincentes de la función de las mutaciones que alteran y dan inestabilidad genómica durante la progresión tumoral. Un tipo de análisis comparativo – por hibridación genómica (CGH)-, documenta de las ganancias y pérdidas del número de copias de genes en el genoma celular, en muchos tumores, las aberraciones genómicas generalizada reveladas por CGH proporcionan clara evidencia de la pérdida de control de la integridad del genoma. Es importante destacar que, la repetición de las aberraciones específicas (tanto ampliaciones y deleciones) en determinados sitios en el genoma indica que estos sitios son susceptibles de albergar genes cuya alteración favorece la progresión neoplásica (Korkola y Gray, 2010). Más recientemente, con el advenimiento de Tecnologías eficiente y económica de secuenciación de ADN, análisis de alta resolución han hecho posible. Los primeros estudios están revelando los patrones distintivo de mutaciones del ADN en diferentes tipos de tumores (ver http:// cancergenome.nih.gov /). En un futuro no muy lejano, la la secuenciación de todo el genoma de las células cancerosas se aclarara, identificando la prevalencia de mutaciones aparentemente al azar repartidos por todo genomas de las células cancerosas. Por lo tanto, si se repiten las alteraciones genéticas pueden apuntan a un papel causal de las mutaciones particulares en la patogénesis del tumor. Aunque los detalles de la alteración del genoma pueden variar dramáticamente entre los diferentes tipos de tumores, la gran cantidad de defectos del mantenimiento y reparación del genoma quee ya se han documentado en los tumores humanos, junto con abundantes pruebas de desestabilización generalizada del número de copias de genes y nucleótidos, nos persuaden de que la inestabilidad del genoma es inherente a la gran mayoría de las células de cáncer humano. Esto lleva, a su vez, la conclusión de que los defectos en el mantenimiento del genoma y reparación son selectivamente ventajosa y por lo tanto,
fundamental para la progresión tumoral, aunque sólo sea por acelerar el ritmo en el que las células premalignas pueden acumular genotipos favorables. Como tal, la inestabilidad del genoma es claramente un entorno propicio característico que tiene una relación causal con la adquisición de capacidades de sello. Una característica favorable: Inflamación promotora de tumores Los patólogos han reconocido desde hace tiempo que algunos tumores son densamente infiltrados por células de los brazos innato y adaptativo del sistema inmunológico y por lo tanto reflejan las condiciones inflamatorias que surgen en los tejidos no tumorales (Dvorak, 1986). Con el advenimiento de mejores marcadores para identificar con precisión los distintos tipos de células del sistema inmune, ahora está claro que prácticamente todos las lesiones neoplásicas contiene células inmunes presentes en densidades que van desde sutiles infiltraciones detectable sólo con anticuerpos contra células tipo-específica a inflamaciones graves que se manifiestan incluso mediante técnicas de tinción histoquímicas (Page `s et al., 2010). Históricamente, este tipo de respuesta inmune era en gran parte considera que reflejaba un intento del sistema inmune para erradicar la evidencia de tumores, y de hecho, hay cada vez más para las respuestas antitumoral a muchos tipos de tumores con una consiguiente presión sobre el tumor para evadir la destrucción inmunológica, como veremos a continuación. En el año 2000, ya había indicios de que la respuesta inflamatoria asociada al tumor tuvo el efecto imprevisto y paradójico de la mejora de la tumorigénesis y la progresión, en efecto, ayudar a neoplasias incipientes para adquirir capacidades características. En los siguientes diez años, la investigación sobre las intersecciones entre la inflamación y la patogénesis del cáncer ha florecido, produciendo manifestaciones abundantes y convincentes de la funcionalidad importante de los efectos en la promoción tumoral que las células inmunes - en gran medida del sistema inmune innato, tienen en la progresión neoplásica (DeNardo et al, 2010;. Grivennikov et al, 2010;. Qian y Pollard, 2010; Colotta et al, 2009). La inflamación puede contribuir a múltiples capacidades características mediante el suministro de moléculas bioactivas para el microambiente del tumor, incluyendo factores de crecimiento que mantienen la señalización proliferativa, los factores de sobrevivencia que limitan la muerte celular, factores proangiogénicos, enzimas que modificación la matriz extracelular y facilitan la angiogénesis, invasión, y metástasis, y las señales inductivas que conducen a la activación de la EMT y otros programas de que facilitan características (DeNardo et al, 2010.; Grivennikov et al, 2010;. Qian y Pollard, 2010; Karnoub y Weinberg, 2006-2007). Es importante destacar que la inflamación es en algunos casos evidente en el primeras etapas de la progresión neoplásica y se puede demostrar capaz de fomentar el desarrollo de neoplasias incipientes en el verdadero cáncer (Qian y Pollard, 2010; de Visser et al,. 2006). Además, las células inflamatorias pueden liberar sustancias químicas, sobre todo de especies reactivas del oxígeno, que son mutagénicos activos para el cáncer de las células cercanas, lo que acelera su evolución genética hacia la estados de malignidad mayor (Grivennikov et al., 2010). Como tal, la inflamación puede ser considerada como una característica que contribuye a la adquisición de capacidades características básicas. Las células responsables de esta característica se describe en la sección de abajo en el microambiente del tumor. Una Característica emergente: Reprogramación del Metabolismo Energético La crónica y a menudo incontrolada proliferación celular que representa la esencia de la enfermedad neoplásica implica no sólo desregulación del control de la proliferación celular, sino también corresponde a ajustes del metabolismo energético con el fin de impulsar el crecimiento de células y su división. En condiciones aeróbicas, proceso celular normal de la glucosa, primero a piruvato a través de la glucólisis en el citosol y en lo sucesivo a dióxido de carbono en las mitocondrias; en condiciones anaeróbicas, la glucólisis es el favorito y es relativamente poco el piruvato enviado a las mitocondrias consumidoras de oxígeno. Otto Warburg observó por primera vez una característica anómala del metabolismo energético celular en el cáncer (Warburg, 1930, 1956a, 1956b): incluso en la presencia de oxígeno, las células del cáncer pueden reprogramar su metabolismo de la glucosa, y por lo tanto su producción de energía, limitando su metabolismo energético en gran parte a la glucólisis, conduciendo a un estado que se ha llamado “glucólisis aeróbica''. La existencia de este cambio metabólico en las células del cáncer ha sido fundamentada en las décadas siguientes. Esta reprogramación del metabolismo de la energía es aparentemente contradictorio, en que las células cancerosas deben compensar la eficiencia en la producción de ATP ofrecida por la glicolisis relacionada con la fosforilación oxidativa mitocondrial , la cual está disminuida en 18 veces. Esto lo hacen en parte mediante el aumento de los transportadores de glucosa, notablemente GLUT1, que incrementa sustancialmente el ingreso de glucosa al citoplasma (Jones and Thompson, 2009; DeBerardinis et al., 2008; Hsu and Sabatini, 2008). De hecho ha sido documentado un marcado incremento en la captación y
utlización de glucosa en varios tipos de tumores humanos, fácilmente de una forma no invasiva de visualizar la captación de glucosa usando una tomografía de emisión de positrones (PET) con un análogo radioactivo de la glucosa (18F-fluorodeoxyglucose, FDG) como marcador. El abastecimiento de combustible por glicolisis ha sido visto asociado con oncogenes activados (ej: RAS, MYC) y también con supresores de tumores mutados (ej:TP53) (DeBerardinis et al., 2008; Jones and Thompson, 2009). Estas alteraciones en células tumorales han sido seleccionadas primariamente por sus beneficios en el otorgamiento de las características capacidades de la proliferación celular, la evasión de los controles de citostáticos, y la atenuación de la apoptosis. Ésta dependencia de la glicolisis puede ser además acentuada bajo las condiciones hipóxicas en las que operan varios tumores: el sistema de respuesta a la hipoxia actúa pleiotrópicamente para aumentar inducir el aumento de los transportadores de glucosa y de múltiples enzimas de la vía glicolítica. (Semenza, 2010a; Jones and Thompson, 2009; DeBerardinis et al., 2008). Así , ambos la oncoproteína Ras y la hipoxia pueden independientemente incrementar los niveles de los factores de transcripción HIF1 y HIF2 que favorecen la glicolisis. (Semenza, 2010a, 2010b; Kroemer and Pouyssegur, 2008). Una base lógica funcional para el cambio glicolítico en las células cancerosas ha sido elusivo, dado la relativamente pobre eficiencia en la generación de ATP por glicólisis relativa a la fosforilación oxidativa mitocondrial. De acuerdo a una olvidada hace mucho tiempo ( Potter, 1958) y recientemente revivida y refinada hipótesis (Vander Heiden et al.,2009), el incremento de la glicolisis permite la desviación de los intermediarios glicoliticos a varias vías biosintéticas, incluyendo aquellas que generan nucleosidos y aminoácidos; esto facilita a su vez, la biosíntesis de macromeoléculas y organelos requeridos para el montaje de nuevas células. Por otra parte el metabolismo similar a Warburg parece estar presente en varios tejidos embrionarios que se dividen rápidamente, una vez de nuevo sugiriendo un rol apoyando a gran escala los programas biosintéticos requeridos para la activa proliferación celular. Interesantemente, se ha encontrado que algunos tumores contienen dos subpoblaciones de celulas cancerosas que difieren en sus vias de generación de energía. Una subpoblación consiste en células dependientes de glucosa (efecto Warbug) que secretan lactato, mientras que las células de la segunda subpoblación preferencialmente importan y utilizan el lactato producido por sus vecinas como su principal fuente de energía, empleando parte del ciclo del ácido cítrico para hacerlo (Kennedy andDewhirst, 2010; Feron, 2009; Semenza, 2008). Éstas dos poblaciones evidentemente funcionan simbióticamente: las células cancerosas hipóxicas dependen de la glucosa como combustible y secretan lactato como desecho, el cual es importado y preferencialmente usado como combustible por sus hermanas mejor oxigenadas. Aunque este provocativo modelo de simbiosis intratumorlal aún no se ha generalizado, la cooperación entre la secreción de lactato y utilización de éste para abastecer el crecimiento tumoral no es de hecho una invención de los tumores, sino que refleja una vez más la co opción de un mecanismo fisiológico normal, en este caso uno que actúa en el músculo. (Kennedy and Dewhirst, 2010; Feron, 2009; Semenza,2008). Adicionalmente, es cada vez más evidente que la oxigenación, que van desde normoxia a hipoxia, no es necesariamente estática en tumores, sino que fluctúa temporalmente y regionalmente (Hardeeet al., 2009), probablemente como resultado de la inestabilidad y la organización caótica de la neovasculatura asociada al tumor. El Metabolismo energético alterado está demostrando ser tan extendido en las células cancerosas como muchos de los otros rasgos asociados al cáncer que han sido aceptados como características del cáncer. Ésta realización plantea la pregunta de si la desregulación del metabolismo energético es por tanto una capacidad característica principal de las células cancerosas que es tan fundamental como las seis bien establecidas características principales. De hecho, la redirección del metabolismo energético es ampliamente orquestado por proteínas que están envueltas de una u otra forma en la programación de las principales características del cáncer. Cuando se ve de esta manera, la glucólisis aeróbica es simplemente otro fenotipo que es programado por oncogenes inductores de la proliferación. Interesantemente, ha sido reportado la activación (ganancia de función) de mutaciones en las enzimas isocitrato deshidrogenasa ½ (IDH) en glioma y otros tumores humanos. (Yen et al., 2010). Aunque éstas mutaciones podrían resultar de haber sido clonalmente seleccionadas por sus habilidades para alterar el
metabolismo energético, hay información confusa asociando su actividad con elevada oxidación y estabilidad de los factores de transcripción HIF-1 (Reitman and Yan,2010), que a su vez podrían , en cambio, afectar la estabilidad genómica y la angiogénesis/invasión respectivamente, por lo tanto borrando los límites de fenotípicasdemarcación. En la actualidad , sin embargo, la designación de metabolismo energético reprogramado como una emergente característica perece más apropiado, para poner de relieve tanto su evidente importancia como las cuestiones no resueltas en torno a su funcionalidad independiente de las características principales. Una característica emergente: Evadiendo de la destrucción inmune El segundo aspecto, aún sin resolver que rodean la formación de tumores se refiere al papel que el sistema inmunológico juega en la resistencia o la erradicación de la formación y la progresión de neoplasias incipientes, la última etapa de los tumores, y de las micrometástasis. La duradera teoría de la vigilancia inmunológica propone que las células y tejidos son constantemente monitoreados por un sistema inmune siempre alerta, y que la vigilancia inmune, es responsable de reconocer y eliminar la gran mayoría de las células cancerosas incipientes y por lo tanto los tumores incipientes. De acuerdo con esta lógica, los tumores sólidos parece que de alguna manera han logrado evitar la detección por las distintas ramas del sistema inmunológico o han sido capaces de limitar la extensión del matar inmunológico, lo que les permite eludir la erradicación. El papel de la vigilancia inmunológica defectuosa de los tumores podría ser validado por el aumento notable de ciertos tipos de cáncer en individuos inmunocomprometidos (Vajdic y van Leeuwen, 2009). Sin embargo, la gran mayoría de éstos, son cánceres inducidos por virus, lo que sugiere que gran parte del control de esta clase de cáncer normalmente depende de la reducción de la carga viral en las personas infectadas, en parte mediante la eliminación de células infectadas por el virus. Estas observaciones, por lo tanto, parece que arrojan poca luz sobre el posible papel del sistema inmune en la limitación de la formación de > 80% de los tumores de etiología no viral. En los últimos años, sin embargo, un creciente cuerpo de evidencia, tanto a partir de ratones genéticamente modificados, como de la epidemiología clínica, sugiere que el sistema inmunológico funciona como una barrera significativa para la formación y progresión tumoral, al menos en algunas formas de cáncer no inducidos por virus. Cuando ratones modificados genéticamente para ser deficientes en varios componentes del sistema inmune fueron evaluados para el desarrollo de tumores inducidos por carcinógenos, se observó que los tumores surgieron más frecuentemente y/o crecieron más rápidamente en los ratones inmunodeficientes en relación a los controles inmunocompetentes. En particular, deficiencias en el desarrollo o función de los + + linfocitos T citotóxicos CD8 (CTLs), células T auxiliadoras T h1 CD4 , o células asesinas naturales (NK) cada uno llevó a un aumento demostrable en la incidencia de tumores; además, los ratones con inmunodeficiencia combinada tanto en las células T y las células NK eran aún más susceptibles al desarrollo de cáncer. Los resultados indicaron que, al menos en ciertos modelos experimentales, ambos brazos celulares del sistema inmune, el innato y el adaptativo, son capaces de contribuir significativamente a la vigilancia inmune y por lo tanto a la erradicación de los tumores (Teng et al., 2008; Kim et al., 2007). Además, experimentos de transplante han mostrado que las células cancerígenas que originalmente surgieron en los ratones inmunodeficientes son a menudo ineficientes en el inicio de tumores secundarios en huéspedes singénicos inmunocompetentes, mientras que las células cancerígenas de tumores surgiendo en ratones inmunocompetentes son igualmente eficientes para iniciar tumores transplantados en ambos tipos de huéspedes (Teng et al., 2008; Kim et al., 2007). Tal comportamiento ha sido interpretado como sigue: Clones de células cancerígenas altamente inmunogénicas son rutinariamente eliminadas en los huéspedes inmunocompetentes-un proceso que ha sido conocido como “inmunoedición”- dejando sólo a las variantes débilmente inmunogénicas para crecer y generar tumores sólidos; estas células débilmente inmunogénicas después pueden colonizar a los huéspedes inmunodeficientes e inmunocompetentes. Por el contrario, cuando surgen en huéspedes inmunodeficientes, las células cancerígenas inmunogénicas no son agotadas selectivamente y pueden, en cambio, prosperar junto a sus contrapartes débilmente inmunogénicas. Cuando las células de estos tumores no editados son transplantados en serie en recipientes singénicos, las células cancerígenas inmunogénicas son rechazadas cuando se enfrentan, por
primera vez, a los sistemas inmunológicos competentes de sus huéspedes secundarios (Smyth et al., 2006). (Sin respuesta en estos experimentos en particular está la interrogante de si los carcinógenos químicos usados para inducir tales tumores son propensos a generar células cancerosas que son especialmente inmunogénicas.) La epidemiología clínica apoya cada vez más la existencia de respuestas inmunes antitumorales en algunas formas de cáncer humano (Bindea et al., 2010; Ferrone and Dranoff, 2010; Nelson, 2008). Por ejemplo, pacientes con tumores de colon y ovario que son fuertemente infiltrados con CTLs y células NK tienen un mejor pronóstico que aquellos que carecen de tal abundancia de linfocitos asesinos (Page’s et al., 2010; Nelson, 2008); el caso de otros tipos de cáncer es sugerente pero menos convincente y es el tema de la investigación en curso. Adicionalmente, algunos receptores de transplantes inmunosuprimidos se ha observado que desarrollan cáncer derivado del donante, sugiriendo que en los donantes aparentemente libres de tumores, las células cancerosas se mantuvieron bajo control, en un estado latente, por un sistema inmune completamente funcional (Strauss y Thomas, 2010). Todavía, la epidemiología de los pacientes crónicamente inmunosuprimidos no indica incidencias significativamente aumentadas de las principales formas de cáncer humano no viral, como se señaló anteriormente. Esto podría ser tomado como un argumento en contra de la importancia de la vigilancia inmune como una barrera efectiva a la tumorigénesis y la progresión tumoral. Notamos, sin embargo, que el VIH y los pacientes farmacológicamente inmunosuprimidos son predominantemente inmunodeficientes en los compartimientos de células T y B y, por lo tanto, no presentan deficiencias inmunológicas multicomponente que sí han sido producidas en los ratones mutantes modificados genéticamente que carecen tanto de las células NK como de los CTLs; esto deja abierta la posibilidad de que tales pacientes todavía tengan la capacidad residual de una defensa inmunológica contra el cáncer que está montado por las células NK y otras células del sistema inmune innato. En verdad, las discusiones anteriores de la inmunología del cáncer simplifican las interacciones inmunológicas del tumor-huésped, como las células cancerosas altamente inmunogénicas pueden evadir bien la destrucción inmune mediante la desactivación de los componentes del sistema inmune que ha sido enviado para eliminarlas. Por ejemplo, las células cancerosas pueden paralizar la infiltración de CTLs y células NK, mediante la secreción de TGF- u otros factores inmunosupresivos (Yang et al., 2010; Shields et al., 2010). Mecanismos más sutiles operan a través del reclutamiento de células inflamatorias que son activamente inmunosupresivas, incluyendo las células T reguladoras (Tregs) y las células supresoras derivadas de mieloide (MDSCs). Ambas pueden suprimir las acciones de los linfocitos citotóxicos (Mougiakakos et al., 2010; Ostrand-Rosenberg and Sinha, 2009). A la luz de estas consideraciones y las aún rudimentarias demostraciones de la inmunidad antitumoral como una barrera significativa a la formación y progresión de tumores en humanos, les presentamos a la inmunoevasión como otra característica emergente, cuya generalidad como una capacidad característica principal queda por establecer firmemente. El Microambiente Tumoral Durante la última década, los tumores han sido cada vez más reconocidos como órganos con enfoques de complejidad y pueden incluso exceder a lo normal de los tejidos sanos. Cuando se ve desde esta perspectiva, la biología de un tumor sólo puede ser entendida mediante el estudio de los distintos tipos de células especializadas dentro de él (Figura 4, arriba) así como el “microambiente del tumor” que se construye durante el curso de la tumorigénesis de varios pasos (Figura 4, abajo). Esta descripción contrasta crudamente con la anterior, la visión reduccionista de un tumor como nada más que una colección de células cancerosas relativamente homogéneas, cuya biología entera podría ser entendida dilucidando las propiedades autónomas de estas células. Enumeramos aquí un conjunto de tipos celulares que se sabe contribuyen de manera importante a la biología de muchos tumores y discutimos la señalización regulatoria que controla sus funciones individuales y colectivas. La mayoría de estas observaciones se derivan del estudio de los carcinomas, en los que las células epiteliales neoplásicas constituyen un compartimiento (el parénquima) que es claramente distinto de las células mesenquimales que forman el estroma asociado al tumor.
Células Cancerosas y Células Madre Cancerígenas Las células cancerosas son la base de la enfermedad; ellas inician tumores y dirigen la progresión del tumor hacia delante, llevando las mutaciones oncogénicas y de los supresores de tumores que definen al cáncer como una enfermedad genética. Tradicionalmente, las células cancerosas dentro de los tumores han sido retratadas como poblaciones celulares razonablemente homogéneas hasta relativamente tarde en el curso de la progresión del tumor, cuando la hiperproliferación combinada con la inestabilidad genética aumentada generan distintas subpoblaciones clonales. Reflejando que la heterogeneidad clonal, muchos tumores humanos son histopatológicamene diversos, conteniendo regiones demarcados por varios grados de diferenciación, proliferación, vascularización, inflamación, y/o invasión. En los años recientes, sin embargo, se ha acumulado evidencia que apunta a la existencia de una nueva dimensión de heterogeneidad intratumoral y una subclase hasta entonces poco apreciada de células neoplásicas dentro de los tumores, llamados células madres de cáncer. (CSCs de cáncer stem cells)
Figura 4. Las células del microambiente tumoral. (Arriba) Un conjunto de distintos tipos de células constituye la mayoría de los tumores sólidos. Tanto el parénquima como el estroma de los tumores contienen distintos tipos de células y subtipos, que en conjunto permiten el crecimiento y progresión tumoral. Notablemente, las células inflamatorias inmunes presentes en los tumores pueden incluir tanto. Promoción tumoral así como destruir subclases de tumores.(Abajo) Los microambientes distintivos de tumores. Los múltiples tipos de células estromales crean una serie de microambientes tumorales que cambian a medida que los tumores invaden tejidos normales y después de eso la siembra y coloniza tejidos distantes. La abundancia, la organización histológca, y características fenotípicas de los tipos de células estromales, como también de la matriz extracelular (fondo rayado), evolucionan durante la progresión, lo que permite primario, invasivo, y luego crecimiento metastásico. Las células normales circulantes de primario y sitios metastásicos, se muestran de forma sistemática, parecido también afectan el carácter de varios microambientes neoplásicos. (No son mostrados los etapas premalignas en tumorogénesis, que también tienen microambientes distintivos que son creados por la abundancia y características de las células reunidas).
Aunque la evidencia es todavía fragmentaria, CSCs pueden llegar a ser un componente común de muchos si no la mayoría de los tumores, aunque estando presente con amplia variedad de abundancia. CSC se definen operacionalmente a través de su capacidad para eficientemente, sembrar nuevos tumores sobre la inoculación dentro de un ratón. Esta definición funcional es a menudo complementada incluyendo la expresión en CSC de marcadores que son también expresados por las células madres normales en los tejidos de origen.
CSCs se vieron implicados inicialmente en la patogénesis de los tumores malignos hematopoyéticos y años más tarde fueron identificados en los tumores sólidos, en particular, los carcinomas de mama y tumores neuroectodérmicos. El fraccionamiento de las células cancerosas en la base de la mostrarlos marcadores de superficie celular s ha dado a las subpoblaciones de células neoplásicas con una capacidad mucho mayor, en relación con la población mayoritaria correspondiente, para implantar nuevos tumores sobre la implantación en ratones inmunodeficientes. Ese a menudo raro tumor de células iniciadoras ha demostrado mostrar perfiles transcripcionales con ciertas poblaciones de células madres de tejido normal, motivando su designación como como-madres. Los orígenes de CSCs en un tumor sólido no han sido clarificados y, de hecho, puede bien variar de un tipo de tumor a otro. En algunos tumores, las células madres normales de los tejidos pueden siervir como las células de origen que se someten a transformación oncogénica para producir células madres cancerosas, en otros, células parcialmente diferenciadas de tránsito-amplificación, también llamadas células progenitoras, pueden sufrir la transformación inicial oncogénica a partir de entonces asumir más el carácter de “parecidas a padres” ( stem like). Una vez que los tumores primarios se han formado, las CSCs, al igual que sus contrapartes normales, que pueden autorenovarse como también generar derivados más diferenciados; en el caso de CSCs neoplásicas, esas células descendientes forman la gran masa de muchos tumores. Queda por establecer si múltiples clases distintas de cada vez más células madres neoplásicas se forman durante el inicio y subsecuente progresión en varios pasos de tumores, en última instancia, el rendimiento de CSCs que ha sido descrito en los cánceres completamente desarrollados. Investigaciones recientes han interrelacionado la adquisición de rasgos CSCs con el EMT programa de transdiferenciacion discutido anteriormente. La introducción de este programa en ciertos sistemas modelos puede inducir a muchos de los rasgos definitorios de las células madres, incluida la capacidad de autorenovación y los fenotipos antigénicos asociados con las células madres normales y el cáncer. Esta concordancia sugiere que el programa EMT no solo permite a las células del cáncer difundir físicamente los tumores primarios pero también puede conferir a estas células la capacidad de autorenovación que es crucial para su consecuente expansión clonal en los sitios de diseminación. Si se generaliza, esta conección plantea una importante hipótesis corolaria: las señales heterotípicas que plantean un EMT, como las liberadas por un activado, estroma inflamatorio, puede también ser importante en la creación y mantenimiento de CSSs. Un número creciente de tumores humanos reportan contener subpoblaciones con las propiedades de las células madre cancerosas (CSCs), tal como se define operativamente a través de su eficiente capacidad de iniciar tumores sobre los xenotrasplantes en ratones. Sin embargo, la importancia de las células madre cancerosas como una subclase fenotípica distinta de las células neoplásicas sigue siendo motivo de debate, así como frecuentemente citada rareza dentro de los tumores. De hecho, es posible que la plasticidad fenotípica operante dentro de los tumores pueda producir una interconversion bidireccional entre CSC y no CSC, lo que resulta en una variación dinámica en la abundancia relativa de células madres cancerosas. Tal plasticidad podría complicar la medición definitiva de su prevalencia. La plasticidad análoga ya está implicada en el programa EMT, que puede ser accionado de forma reversible No obstante con estas complejidades, es evidente que esta nueva dimensión de la heterogeneidad de tumores tiene importantes implicaciones en las terapias exitosas contra el cáncer. Cada vez existen más pruebas de una variedad de tipos de tumores que sugiere que las células con propiedades de CSC son más resistentes a varios tratamientos comúnmente utilizados de quimioterapia. Su persistencia puede ayudar a explicar las casi inevitable recurrencia de enfermedades siguiendo la aparentemente citorreducción exitosa de tumores sólidos humanos por la radiación y diversas formas de quimioterapia. De hecho, las CSC pueden así demostrar la base de ciertas formas de latencia del tumor, en el cual las células latentes del cáncer persisten durante años o incluso décadas después de la resección quirúrgica o la radio/quimioterapia, sólo para de pronto entran en erupción y generar una enfermedad potencialmente mortal. Por lo tanto, las CSCs pueden representar una amenaza doble, ya que son más resistente a la muerte terapéutica y, al mismo tiempo, dotadas con la capacidad de regenerar un tumor una vez que la terapia ha sido detenida. Esta plasticidad fenotípica implícita en el estado CSC también puede permitir la formación de subpoblaciones funcionalmente distintas dentro de un tumor que apoyan el crecimiento de tumores en general en diferentes formas. Por ejemplo, un EMT puede convertir células de un carcinoma epitelial en mesenquimales, células cancerosas parecidas a los fibroblastos que pueden asumir las funciones de los fibroblastos asociados al cáncer (CAF) en algunos tumores. Sorprendentemente, varios informes recientes han documentado la capacidad de las células del glioblastoma (o posiblemente asociadas subpoblaciones CSC) a transdiferenciarse en células parecidas al endotelio que pueden sustituir a las células endoteliales de buena fe derivadas del huésped en la formación de una vasculatura asociada al tumor. Las
observaciones como éstas indican que ciertos tumores del estroma pueden obtener apoyo mediante la inducción de algunos de sus propias células cancerosas a someterse a varios tipos de metamorfosis para producir tipos de células del estroma en lugar de depender de las células reclutadas del huésped para proporcionar a sus funciones. El descubrimiento de las CSCs y la plasticidad biológica de los tumores indica que una sola población genéticamente homogénea de células de un tumor puede ser sin embargo fenotípicamente heterogénea debido a la presencia de células en distintos estados de diferenciación. Sin embargo, una fuente tan importante de la variabilidad fenotípica puede deberse a la heterogeneidad genética dentro de un tumor que se acumula a medida que avanza la progresión del cáncer. Por lo tanto, la inestabilidad genética elevada que opera en las etapas posteriores de la progresión del tumor puede conducir a la diversificación genética desenfrenada que supera el proceso de selección darwiniana, generando subpoblaciones genéticamente distintas mucho más rápido de lo que pueden ser eliminadas. Tal pensamiento tiene más apoyo por un análisis profundo de la secuencia del genoma de células tumorales, que se ha convertido en una práctica por a los recientes avances importantes en el ADN (y ARN) la tecnología de secuenciación. Así, la secuenciación de los genomas de las células cancerosas micro disecadas de diferentes sectores de un mismo tumor ha revelado sorprendente heterogeneidad genética intratumoral. Parte de esta diversidad genética se puede reflejar en la gran heterogeneidad histológica reconocida dentro de los distintos tumores humanos. Por otra parte, esta diversificación genética puede permitir la especialización funcional, la producción de las subpoblaciones de células cancerosas que contribuyen capacidades diferentes y complementarias, que luego se acumulan para el beneficio común del crecimiento total de un tumor como se describió anteriormente. Las células endoteliales Gran parte de la heterogeneidad celular dentro de los tumores se encuentra en los compartimientos del estroma. Cabe destacar, entre los constituyentes del estroma son las células que forman los vasos sanguíneos asociados al tumor. Los mecanismos de desarrollo, diferenciación y homeostasis de las células endoteliales que componen las arterias, venas, y capilares ya estaban bien entendidos en el año 2000. Así también fue el concepto del “interruptor angiogénico'', que activa células endoteliales en reposo, haciendo que se introduzcan en un programa biológico celular que les permite construir los nuevos vasos sanguineos(ver arriba). Durante la última década, una red de vias señalizadoras interconectadas que involucra ligandos de receptores de señales de transducción que se encuentran en las células endoteliales (por ejemplo, Notch, Neuropilina, Robo, y Ef-A / B) ha sido añadida a las ya prominentes señales VEGF, angiopoyetina, y FGF. Estas vías nuevas se han caracterizado funcionalmente implicadas en en el desarrollo y en la angiogenesis asociada a tumores e ilustran la compleja regulación de los fenotipos de las células endoteliales. Otras vías de investigación han revelado perfiles genéticos de expresión distintiva de células endoteliales asociadas a tumores y la identificación de marcadores de superficie celular que aparecen en la superficie luminal de las células endoteliales del tumor en comparación con lo normal. Las diferencias en la señalización, en los perfiles del transcriptoma, y en los “códigos postales” vasculares podrían probar llegar a ser importantes para comprender la conversión normal de las células endoteliales en células endoteliales asocidas a tumores. Tal conocimiento puede conducir, a su vez, a oportunidades de desarrollar nuevas terapias que se aprovechen de estas diferencias para atacar selectivamente las células endoteliales asociadas a tumores. Existe una estrecha relación de las células endoteliales de la circulación general, con las que forman los vasos linfáticos. Su papel en el estroma asociado a tumores, específicamente apoyar el crecimiento del tumor, no se comprende bien. De hecho, por la alta presión intersticial dentro de los tumores sólidos, os vasos linfáticos intratumorales son por lo general colapsados y no funcionales; en contraste, sin embargo, hay a menudo vasos linfáticos funcionales, en crecimiento activo (''Linfagenesis'') en la periferia de los tumores y en los tejidos normales adyacentes que las células cancerosas invaden. Estos vasos linfáticos asociados, pueden servir como canales para la siembra de metástasis en los ganglios linfáticos de drenaje que se observa comúnmente en un número de tipos de cáncer. Pericitos Como se señaló anteriormente, los pericitos representan un tipo especializado de células mesenquimales (en relación con las células del músculo liso), con proyecciones similares a dedos que se colocan alrededor del tubo endotelial de los vasos sanguíneos. En los tejidos normales, los pericitos se sabe que proporcionan señales de soporte paracrinas en el endotelio normal en reposo. Por ejemplo, Ang-1 secretada por pericitos transmite señales antiproliferativas de estabilización que se reciben por el receptor Tie2 que se expresa en la superficie de las células endoteliales; algunos pericitos también producen
niveles bajos de VEGF que sirven a una función trófica en la homeostasis del endotelio. Los pericitos también colaboran con las células endoteliales para sintetizar la membrana basal vascular que ancla tanto los pericitos y células endoteliales, y ayuda a las paredes del vaso de soportar la presión hidrostática del flujo sanguíneo. La perturbación genética y farmacológica del reclutamiento y la asociación de los pericitos ha demostrado la importancia funcional de estas células en el apoyo al endotelio tumoral. Por ejemplo, la inhibición farmacológica de la señalización a través del receptor del PDGF expresados por los pericitos tumorales y los pericitos derivados de células progenitoras de médula ósea, resulta en una cobertura reducida de pericitos en los vasos del tumor, que a su vez desestabiliza la integridad y función vascular; interesanteente, y en contraste, los pericitos de los vasos normales no son propensos a tal interrupción farmacológica, ofreciendo otro ejemplo de las diferencias en la regulación de la vasculatura normal quiescente y en el tumor. Una hipótesis interesante, aún por ser justificada, es que los tumores con baja cobertura de pericitos en su vasculatura pueden ser más propensos a permitir la intravasación de células cancerígenas en el sistema circulatorio, lo que permite una difusión hematógena posterior. Células inmunes inflamatorias Como también se mencionó anteriormente, la infiltración de las células del sistema inmune es cada vez más aceptada como componente genérico de los tumores. Estas células inflamatorias operan en forma contradictoria: tanto leucocitos que son antagonistas al tumor y los que promueven el tumor pueden ser encontrados, en diversas proporciones, en la mayoría si no en todas las lesiones neoplásicas. Aunque la presencia de células CTLs y NK que antagonizan al tumor no es sorprendente, la prevalencia de las células inmunes que funcionalmente mejoran las capacidades características fue en gran parte imprevista. Las pruebas comenzaron a acumularse en la década de 1990 de que la infiltración de los tejidos tumorales por las células del sistema inmune sirve, quizás contraintuitivamente, para promover la progresión del tumor. Tal trabajo rastreo sus raíces conceptuales a la asociación de los sitios de inflamación crónica con la formación de tumores, y para la observación de que los tumores podrían ser descritos como heridas que nunca sanan. En el curso de normal de la curación de la herida y la lucha contra las infecciones, las células inflamatorias inmunes aparecen y desaparecen de forma transitoria, en contraste con su persistencia en los sitios de inflamación crónica, donde su presencia se ha asociado con patologías en diferentes tejidos, incluyendo la fibrosis, la angiogénesis aberrante, y las neoplasias. Durante la última década, la manipulación de los genes implicados en la determinación o las funciones efectoras de las células inmunes de diferentes tipos, junto con los inhibidores farmacológicos de dichas células o sus funciones, han demostrado que desempeñan diversos y críticos roles en la promoción de la tumorogénesis. La lista de células inflamatorias promotoras de tumores ahora incluye los subtipos de macrófagos, mastocitos, y los neutrófilos, así como los linfocitos T y B. Estos estudios están produciendo una creciente lista de moléculas de señalización liberadas por las células inflamatorias que actúan como efectores de sus acciones promotoras de tumores. Estos incluyen el factor de crecimiento tumoral EGF, el factor de crecimiento angiogénico VEGF, otros factores proangiogénicos tales como FGF2, quimiocinas y citocinas que amplifican el estado inflamatorio y, además, estas células pueden producir proangiogénicos y/o enzimas pro-invasivas que degradan la matriz, incluida la MMP-9 y otras metaloproteinasas de la matriz, las proteasas cisteína catepsina, y heparanasa . De acuerdo con la expresión de estos diversos efectores, las células inflamatorias que se infiltran en el tumor han demostrado inducir y ayudar a mantener la angiogénesis tumoral, para estimular la proliferación de células cancerígenas, para facilitar, a través de su presencia en los márgenes de los tumores, la invasión de tejidos, y para apoyar la difusión metastasica y la siembra de las células cancerosas. Además de las totalmente diferenciadas células inmunes presentes en el estroma del tumor, una variedad de progenitores mieloides parcialmente diferenciados se han identificado en los tumores. Estas células representan a los intermediarios entre las células circulantes que provienen de la medula ósea y las células inmunes diferenciadas que se encuentran típicamente en los tejidos normales e inflamados. Es importante destacar que estos progenitores, al igual que sus derivados más diferenciados, han demostrado actividad promotoras de tumores. De particular interés, un tipo de infiltración tumoral de las células mieloides (definida como la co-expresion de marcadores de macrófagos CD11b y el marcador de neutrófilos Gr1) ha demostrado que suprimir la actividad de las células CTL y NK, habiendo sido identificadas de forma independiente como MDSCs. Este atributo aumenta la posibilidad de que el reclutamiento de ciertas células mieloides puede ser doblemente beneficioso para el tumor en desarrollo, por la promoción directa de la angiogénesis y la progresión del tumor, mientras que al mismo tiempo proporcionan un medio para evadir la destrucción inmunológica. La existencia contraria a la intuición de células inmune que tanto promueven y antagonizan los tumores puede estar racionalizada por la invocación de las diversas funciones del sistema inmunológico: Por un
lado, el sistema inmunológico detecta específicamente y marca agentes infecciones con la respuesta inmune adaptativa, que se apoya por las células del sistema inmune innato. Por otro lado, el sistema inmune innato está involucrado en la cicatrización de heridas y limpieza las células muertas y restos celulares. Estas tareas especializadas son realizadas por las diferentes subclases de células inflamatorias, es decir, una clase convencional de los macrófagos y neutrófilos (Comprometidas en apoyar a la inmunidad adaptativa), y subclases de macrófagos “alternadamente activados”, neutrofilos y progenitores mieloides que se dedican a la cicatrización de heridas y la limpieza de tejidos.(Egeblad et al, 2010;. Mantovani, 2010; Qian y Pollard, 2010;.Johansson et al, 2008). Estos últimos subtipos de células inmunes son una de las principales fuentes de los factores de crecimiento angiogénico, epiteliales y factores de crecimiento estromales y enzimas de remodelación de la matriz que son necesarios para la curación de heridas, y son estas células que son reclutadas y subvertidas para dar soporte a la progresión neoplásica. Del mismo modo, las subclases de linfocitos B y T pueden facilitar el reclutamiento, activación y persistencia de curación de heridas y de promoción tumoral macrófagos y neutrófilos (Menardo et al, 2010;.Egeblad et al, 2010;. Biswas y Mantovani, 2010). Por supuesto, otras subclases de linfocitos B y T y los tipos de células inmunes innatas pueden montar respuestas demostrables de eliminación del tumor. El balance entre el conflicto de respuestas inflamatorias en tumores es probable que resulte fundamental en el pronóstico y, muy posiblemente, en las terapias diseñadas para dirigir estas células hacia la destrucción del tumor. Los fibroblastos asociados al cáncer: Los fibroblastos se encuentran en diferentes proporciones en todo el espectro de los carcinomas, constituyendo en muchos casos la población celular predominante del estroma tumoral. El término ''fibroblastos asociados al cáncer'', subsume al menos dos tipos distintos de células: (1) las células con similitudes a los fibroblastos que crear las bases estructurales de soporte más tejidos epiteliales normales y (2) miofibroblastos, cuyas funciones biológicas y propiedades difieren notablemente de los de tejido derivado de los fibroblastos. Los miofibroblastos son identificables por su expresión de α-actina de músculo liso (SMA). Son raros en la mayoría de los tejidos epiteliales sanos, aunque en algunos tejidos, como el hígado y el páncreas, contienen cantidades apreciables de células que expresan α-SMA. Los miofibroblastos aumentan en abundancia transitoriamente en las heridas y también se encuentran en sitios de inflamación crónica. Aunque es beneficioso para la reparación de tejidos, los miofibroblastos son problemáticos en la inflamación crónica, lo que contribuye a la fibrosis patológica observada en los tejidos como los pulmones, los riñones y el hígado. Los miofibroblastos reclutados y variantes reprogramadas de tejidos normales derivados de células fibroblásticas han demostrado mejorar los fenotipos del tumor, en particular la proliferación de células del cáncer, la angiogénesis y la invasión y metástasis; sus actividades promotoras tumorales han sido en gran parte definidas por el trasplante de los fibroblastos asociados al cáncer mezclado con células cancerosas en ratones, y más recientemente por alteraciones genéticas y farmacológicas de sus funciones en el tumor de ratones propensos (Dirat et al,2010;. Pietras y Ostman de 2010, RA · SA · nen y Vaheri, 2010; Shimoda et al,2010.; Kalluri y Zeisberg, 2006; Bhowmick et al, 2004). Debido a que secretan una variedad de componentes de la matriz extracelular, los fibroblastos asociados al cáncer están implicados en la formación del estroma desmoplásico que caracteriza a muchos carcinomas avanzados. El espectro completo de las funciones aportadas por los dos subtipos de fibroblastos asociados al cáncer a la patogénesis del tumor está todavía por dilucidar. Células madre y progenitoras del estroma tumoral: Los distintos tipos de células del estroma que constituyen el microambiente del tumor pueden ser reclutados a partir de los tejidos adyacentes normales- el reservorio más obvio de tales tipos de células. Sin embargo, en los recientes años, la medula ósea ha estado cada vez mas implicada como una fuente clave de células del estroma asociado a tumores. (Bergfeld and DeClerck, 2010; Fang and Salven, 2011; Giaccia and Schipani, 2010; Patenaude et al., 2010; Lamagna and Bergers, 2006). Las células madres y progenitoras mesenquimales se han encontrado de tránsito en los tumores de la médula, donde pueden diferenciarse en los bien caracterizados distintos tipos de células del estroma. Algunas de estas recién llegadas también pueden persistir en un estado indiferenciado o parcialmente diferenciado, exhibiendo funciones que a su progenie más diferenciada le falta.
Los orígenes de la médula ósea de los tipos de células del estroma han sido demostrados usando ratones portadores de tumores en los que las células de la médula ósea y por tanto su progenie diseminada han sido selectivamente etiquetado con reportes, como proteína verde fluorescente (GFP). Mientras que las células inmunes inflamatorias se sabe desde hace mucho tiempo que derivan de la médula ósea, más recientemente, los progenitores de pericitos y de los distintos subtipos de fibroblastos asociados al cáncer procedentes de la médula ósea se han descrito en varios modelos de cáncer en ratones. (Bergfeld and DeClerck, 2010; Fang and Salven, 2011; Giaccia and Schipani, 2010; Lamagna and Bergers, 2006); la prevalencia y la importancia funcional de los progenitores endoteliales para la angiogénesis del tumor es actualmente sin resolver (Fang y Salven, 2011;Patenaude et al., 2010). En conjunto, estas diversas líneas de evidencia indican que las células del estroma asociado al tumor pueden ser suministradas a los tumores en crecimiento por la proliferación de las células del estroma ya existentes mediante la diferenciación in situ de las células madre/progenitoras originarios de los tejidos normales vecinos, o a través del reclutamiento de médula ósea procedentes de células madre / progenitoras. La señalización heterotípica organiza las células del microambiente tumoral: Las descripciones de los circuitos intracelulares que regulan la biología celular del cáncer (por ejemplo, la Figura 2) tendrá que ser complementada con esquemas similares trazar las complejas interacciones entre las células neoplásicas y del estroma de un tumor y la dinámica matriz extracelular que colectivamente construyen y remodelan. (Egeblad et al., 2010; Kessenbrock et al., 2010; Pietras and Ostman, 2010; Polyak et al., 2009). Una bastante completa, la representación gráfica de la red de interacciones micro ambientales de señalización es todavía mucho más allá de nuestro alcance, como la gran mayoría de moléculas de señalización y las vías están aún por identificar. Ofrecemos vez un indicio de tales interacciones en la figura 5, la parte superior. Estos pocos ejemplos bien establecidos están destinados a ilustrar una red de señalización de notable complejidad que es de importancia crítica en la patogénesis del tumor. Otra dimensión de la complejidad no está representado en este esquema simple: tanto las células tumorales y las células del estroma alrededor de ellos cambia progresivamente a lo largo de varios pasos de la transformación de los tejidos normales en tumores de alto grado. Esta progresión histopatológica debe reflejar los cambios subyacentes en la señalización heterotípica entre el parénquima tumoral y el estroma. La progresión gradual es probable que dependa de las interacciones recíprocas de adelante hacia atrás entre las células neoplásicas y las células del estroma de de soporte, como se muestra en la Figura 5. Por lo tanto, neoplasias incipientes comienzan la interacción por el reclutamiento y la activación de los tipos de células del estroma que se ensamblan en un estroma inicial preneoplásico, que a su vez responde recíprocamente mediante la mejora de…
Figura 5. Interacciones de la señalización en el microambiente del tumor durante la progresión maligna. (Arriba) El montaje y la contribución colectiva de la variedad de tipos celulares que constituyen el microambiente del tumor son preparados y mantenidos por interacción heterotípica recíproca de señalización, de los cuales sólo se representan algunos ejemplos. (Abajo) La señalización intracelular que se muestra en el panel superior en el microambiente del tumor no es estático sino que cambia durante la progresión tumoral como resultado de la interacción recíproca de señalización entre las células cancerosas de las células del parénquima y del estroma que expresan un fenotipo más agresivo que la base del crecimiento, invasión y diseminación metastásica. Es importante destacar, la predisposición a generar lesiones metastásicas puede comenzar temprano, siendo influenciado por la diferenciación del programa de la células normales de origen o al iniciar lesiones oncogénicas. Algunos sitios de órganos (a veces conocido como''el suelo fértil''o'' nichos metastásico '') pueden ser especialmente permisivos para la siembra de metástasis y la colonización por ciertos tipos de células cancerosas, como consecuencia de las propiedades locales que están intrínsecas al tejido normal o inducido a una distancia de acciones sistémicas de los tumores primarios. Células madre del cáncer puede ser variable involucrada en algunos o todas las diferentes etapas de la tumorogénesis y la metástasis primaria.
los fenotipos neoplásicos de las células cancerosas cercanas. Las células cancerosas, que además pueden evolucionar genéticamente, de nuevo envían señales de vuelta al estroma, continuando con la reprogramación de las células normales del estroma para servir a la insipiente neoplasia, en última instancia, las señales procedentes de éstos tumores permiten a las células cancerosas invadir los tejidos normales adyacentes y difundirse. Este modelo de reciprocidad de señalización heterotípica debe ampliarse para abarcar la etapa final de la progresión de un tumor en varios pasos – metástasis (Figura 5). Las células cancerosas circulantes que se liberan de los tumores primarios dejan un microambiente creado por el estroma para la supervivencia de este tipo de tumores. Sin embargo, al aterrizar en un órgano distante, éstas células cancerosas encuentran un ingenuo, normal, microambiente del tejido. En consecuencia, muchas de las señales heterotípica que dieron forma a su fenotipo, mientras que residían dentro de los tumores primarios pueden estar ausentes en los sitios de diseminación, lo que constituye una barrera para el crecimiento de las células de cáncer semillas (seeded). Por lo tanto, la sucesión de las células cancerosas recíprocas a la interacción de células del estroma que la progresión de varios
pasos definidos en el tumor primario ahora se debe repetir de nuevo en tejidos distantes como las células de cáncer diseminado procederá a colonizar sus sitios de órganos recién encontrados. A pesar de que ésta lógica se aplica en algunos casos de metástasis, en otros, como se mencionó anteriormente, ciertos tejidos microambientes pueden, por diversas razones, ya sea de apoyo de las células cancerosas recién sembradas, como sitios permisivos han sido referido como “nichos metastáticos”. (Peinado et al., 2011; Coghlin and Murray, 2010). Implícito en este término es la idea de que las células cancerosas sembradas en estos sitios no podrían necesitar comenzar por la inducción de un estroma de apoyo debido a que ya preexisten, al menos en parte. Tal permisividad puede ser intrínseca al tejido (Talmadge y Fidler, 2010) o preinducir, por factores circulantes liberados por el tumor primario (Peinado et al., 2011). La mayoría de los componentes bien documentados de los inducidos nichos premetastásicos son promotores de tumores de células inflamatorias, aunque otros tipos de células y el ECM pueden llegar a desempeñar un papel importante en los diferentes contextos metastásico. La probabilidad de que las interacciones de señalización entre las células cancerosas y su estroma de apoyo evolucionan en el transcurso de varias etapas de desarrollo del tumor que claramente complican el objetivo de esclarecer plenamente los mecanismos de la patogénesis del cáncer. Por ejemplo, esta realidad plantea desafíos a los sistemas biológicos que buscan trazar las redes de regulación fundamental que orquestan la progresión maligna. Por otra parte, parece probable que la comprensión de estas variaciones dinámicas serán cruciales para el desarrollo de nuevos tratamientos diseñados en tratar con éxito tanto tumores primarios y metastásicos.
Orientación Terapéutica La introducción de los mecanismos basados en terapias dirigidas para el tratamiento de los cánceres humanos ha sido anunciada como uno de los frutos de tres décadas de un progreso notable de la investigación sobre los mecanismos de la patogénesis del cáncer. No intentamos aquí para enumerar las múltiples terapias que se están desarrollando o se han introducido en los últimos tiempos en la clínica. En cambio, consideramos cómo la descripción de los principios característicos está comenzando a informar sobre el desarrollo terapéutico en la actualidad y puede cada vez hacerlo en el futuro. El rápido crecimiento de arsenal terapéutico destinado a la lucha, se puede clasificar de acuerdo con sus respectivos efectos en una o más capacidades características, como se ilustra en los ejemplos presentados en la Figura 6. De hecho, la eficacia observada de estos fármacos representa, en cada caso, la validación de una capacidad particular: si ésta es realmente importante para la biología de los tumores, luego, su inhibición debe perjudicar el crecimiento y progresión tumoral. Notamos que la mayoría de los medicamentos contra el cáncer sello-dirigidos desarrollados hasta la fecha han sido deliberadamente orientados a moléculas dianas específicas que están involucradas de una u otra manera en permitir capacidades particulares. Tal especificidad de acción ha sido considerada como una virtud, ya que presenta actividad inhibitoria frente a un objetivo, mientras que, en principio, hay un número relativamente menor de de efectos fuera del blanco y por lo tanto una menor no especificidad tóxica. De hecho, el resultado de la respuesta clínica, en general, ha sido transitoria, siendo seguida por casi inevitables recaídas. Una interpretación de esta historia, apoyada por la creciente evidencia experimental, es que cada una de las principales capacidades caracterísitcas están reguladas por las vías de señalización parcialmente redundantes. En consecuencia, un objetivo agente terapéutico inhibe una vía clave en un tumor que no puede apagar por completo una de éstas capacidades, lo que permite que algunas células cancerosas sobrevivan con una función residual hasta que ellas o sus descendientes con el tiempo se adapten a la presión selectiva impuesta por la terapia que se aplica. Esta adaptación, que puede llevarse a cabo por la mutación, la reprogramación epigenética, o la remodelación del microambiente del estroma, puede restablecer la capacidad funcional, permitiendo la recuperación del crecimiento del tumor y la recaída clínica. Teniendo en cuenta que el número de vías de señalización paralelas apoyando una
característica determinada debe ser limitada, podría ser posible llegar a todas estas vías de apoyo terapéutico, lo que impide el desarrollo de la resistencia a la adaptación. En respuesta a la terapia, las células cancerosas pueden también reducir su dependencia de una capacidad característica, cada vez más dependiente de otra, lo que representa una forma muy diferente de la resistencia a los medicamentos adquiridos. Este concepto se ejemplifica en los recientes descubrimientos de respuestas inesperadas a las terapias antiangiogénicas. Algunos han anticipado que la inhibición efectiva de la angiogénesis haría tumoreslatentes e incluso podría dar lugar a su disolución (Folkman y Kalluri, 2004). En cambio, la respuesta clínica a las terapias antiangiogénicas se han encontrado para ser transitoria (Azam et al, 2010;. Ebos et al, 2009;. Berger y Hanahan, 2008). En algunos modelos preclínicos, donde potentes inhibidores de la angiogénesis tienen éxito en la supresión de esta capacidad de característica, los tumores adaptan y cambian de una dependencia de la angiogénesis elevando la actividad de otro lugar-la invasión y metástasis (Azam et al, 2010:. Ebos et al,. 2009; Berger y Hanahan, 2008). Al invadir los tejidos cercanos, inicialmente las células cancerosas hipóxicas evidentemente tienen acceso al tejido normal vascular preexistente. La validación clínica inicial de ésta adaptativa / resistencia evasiva es aparente en el aumento de la invasión y la metástasis locales se ve cuando los glioblastomas humanos son tratados con terapias antiangiogénicas (Ellis y Reardon, 2009; Nordenet al, 2009;.. Verhoeff et al, 2009). La aplicabilidad de esta lección para otros cánceres humanos aún no se ha establecido. Análogos cambios adaptativos en la dependencia de otros rasgos distintivos también pueden limitar la eficacia de las análogas terapias basadas en las características. Por ejemplo, el despliegue de fármacos inductores de apoptosis pueden inducir a las células del cáncer a hiperactivar la señalización mitogénica, lo que les permite compensar el desgaste inicial provocada por estos tratamientos. Estas consideraciones sugieren que el desarrollo de medicamentos y el diseño de protocolos de tratamiento se beneficiará de la incorporación de los conceptos de funcionalidad de capacidades características discretas y de las múltiples vías bioquímicas involucradas en el apoyo a cada una de ellos. Así, en particular, podemos preveer que co-objetivos selectivos de múltiples núcleos y emergentes capacidades características y características disponibles Figura 6) en las combinaciones del mecanismo dirigidas resultarán en terapias más eficaces y duraderas para el cáncer humano.
Figura 6. Orientación terapéutica de las características de Cancer. Drogas que interfieren con cada una de las capacidades adquiridas necesarias para el crecimiento y progresión tumoral se han desarrollado y están en ensayos clínicos o en algunos casos, aprobadas para uso clínico en el tratamiento de ciertos tipos de cáncer humano. Además, los medicamentos en investigación están siendo desarrollados para cada una de las características habilitadoras y emergentes que muestra la Figura 3, que también promete la terapéutica del cáncer. Las drogas mencionadas no son más que ejemplos ilustrativos; hay una tubería profunda de los fármacos candidatos con diferentes dianas moleculares y modos de acción en el desarrollo de la mayoría de estas características.
CONCLUSIÓN Y VISIÓN A FUTURO Hemos buscado aquí para volver, perfeccionar y ampliar el concepto de características del cáncer, que ha proporcionado un útil marco conceptual para comprender la compleja biología del cáncer. Las seis capacidades adquiridas -características del cáncer- han resistido el paso del tiempo como componentes integrales de la mayoría de las formas de cáncer. Perfeccionamiento de estos principios de organización sin duda vendrá en un futuro próximo, continuando con el notable progreso conceptual de la última década. De cara al futuro, prevemos avances significativos durante la próxima década en nuestra comprensión de la invasión y metástasis. Del mismo modo, el papel de la glucólisis aeróbica en crecimineto maligno se ha dilucidado, incluyendo una resolución de si esta reprogramación metabólica es una capacidad discreta separable de las características centrales distintivas de la proliferación crónica sostenida. Seguimos perplejos en cuanto a si la vigilancia inmunológica es una barrera que prácticamente todos los tumores deben eludir, o sólo una idiosincrasia de un subgrupo especialmente inmunogénica de ellos, cuestión que también será resuelta de una manera u otra. Sin embargo, otras áreas están actualmente en proceso de rápido cambio. En los últimos años, mecanismos moleculares elaborados que controlan la transcripción a través de modificaciones de la cromatina se han descubierto, y hay indicios de que los cambios específicos en la configuración de la cromatina se producen durante la adquisición de capacidades características determinadas (Berdasco y Esteller,2010). Alteraciones epigenéticas funcionalmente significativas parecen ser probablemente los factores no sólo en las células cancerosas, sino también en la alteración de las células del estromales asociadas al tumor. No está claro si una elución de los mecanismos epigenéticos cambiaría materialmente nuestra comprensión general de los medios por los que se adquieren las capacidades características o simplemente añaden más detalles a los circuitos reguladores que ya se conocen que gobiernan . Del mismo modo, el descubrimiento de cientos de diferentes microARNs reguladores ya ha llevado a profundos cambios en nuestra comprensión de los mecanismos de control genético que operan en la salud y la enfermedad. En la actualidad, decenas de microARNs se han implicado en diversos fenotipos tumorales (Garzón et al., 2010), y sin embargo, estos sólo arañan la superficie de la complejidad real, como las funciones de cientos de microARNs se sabe están presentes en nuestras células y alteración en la expresión de las diferentes formas de cáncer siguen siendo un misterio. Una vez más, no estamos claros en cuanto a si el progreso en el futuro causará cambios fundamentales en nuestra comprensión de los mecanismos patogénicos de cáncer o sólo agregará detalles de los circuitos de elaboración de regulación que ya han sido trazados. Finalmente, los esquemas de las interacciones heterotípica entre los múltiples tipos de células diferentes que se reúnen y colaboran para producir diferentes formas y progresivamente etapas malignas del cáncer son actualmente rudimentarias. En otra década, anticipamos que los circuitos de señalización describirán la intercomunicación entre las diferentes células dentro de tumores y será analizado con mayor detalle y claridad, superando nuestros conocimientos actuales. Y, como antes (Hanahan y Weinberg, 2000), continuaremos para prever la investigación del cáncer como una ciencia cada vez más lógica, en que las complejidades fenotípica son manifestaciones de un pequeño conjunto de principios subyacentes de organización.
