“Este cáncer tiene cuatro veces más riesgo de generar metástasis y tiene un peor pronóstico de sobrevida; después de ser intervenidas quirúrgicamente, la única opción terapéutica para estas mujeres son fármacos muy agresivos que dañan el DNA, mecanismo por el cual se detiene la capacidad proliferativa de esas células tumorales, pero también la de las células sanas, produciendo cardiotoxicidad, alopecia y daño en otros órganos: tiene muchos efectos adversos. También se sabe que muchas de estas pacientes mueren por metástasis, pero otras –cerca del 15%- fallecen por accidentes trombóticos”, explica el doctor Urra.
Hace unos siete años, agrega, “publicaciones internacionales mostraron resultados obtenidos en modelo animal, y también clínico, referido a que las mujeres con cáncer de mamas triple negativo que recibían el tratamiento disponible en la actualidad desarrollaban antes la metástasis que aquellas mujeres que, por opción personal o por su estado clínico, eran candidatas a la cirugía de forma previa. Pero, también, se generó evidencia muy sólida de que ocurre una enfermedad nueva que se llama metástasis inducida por quimioterapia, lo cual revoluciona la parte oncológica molecular porque significa que, a todos estos efectos adversos que siempre reportamos, se le suma este otro, que es paradójico: que el medicamento convencional para este grupo de pacientes, que afecta su proliferación y reduce el crecimiento del tumor, al parecer también reeduca a la célula tumoral y a todas las otras células que habitan en ese tumor para hacerlas más metastásicas”.
Su línea de investigación, desarrollada desde su proyecto postdoctoral y Fondecyt de Inicio, apunta a desentrañar los mecanismos mitocondriales del cáncer de mama para, en estos casos, comprender cómo los quimioterápicos gatillan estos efectos indeseados. “Hemos contribuido a demostrar que la mitocondria participa en ese proceso de metástasis; hemos encontrado algunos datos muy interesantes, sugiriendo que los quimioterápicos que dañan el DNA en la célula tumoral promueven un aumento del metabolismo mitocondrial; o sea, logra que esas células no proliferen, para que no se conviertan en un tumor, pero tienen un metabolismo energético mucho más alto”.
Luego, mediante un Proyecto Anillo (ACT210097), constataron que ese aumento del metabolismo energético da a la célula tumoral la suficiente energía para moverse, para comandar una señalización y para inducir la agregación de las plaquetas, lo cual podría explicar la trombosis. Siguiendo esa línea, el proyecto Fondecyt Regular 2024 “Explorando las adaptaciones mitocondriales que respaldan la metástasis inducida por la quimioterapia en células de cáncer de mama triple negativo”, estudiará qué parte del metabolismo energético podría ser un punto “cuello de botella” esencial en la adaptación que producen los quimioterápicos en estas células que no proliferan, pero que las convierte en pro-migratorias. “Si lo encontramos, podríamos evitar que esa célula tumoral interactúe con una plaqueta, que adquiera esa estabilidad pro-maligna, lo cual podría dar luces que a través de esas vías podrían desarrollarse, más adelante, estrategias terapéuticas nuevas”.
El punto de inflexión
Así, según explica el doctor Urra, “nos jugamos toda esta hipótesis en posicionar a una enzima que se ha estudiado por mucho tiempo, que está al interior de la mitocondria participando en el ciclo de Krebs, llamada la Oxoglutarato Deshidrogenasa, OGDH. Nosotros proponemos que la OGDH comanda parte de este proceso de adaptación que permite que la célula tumoral migre más en presencia del quimioterápico y que puede interactuar más con plaquetas”.
Y es que “la evidencia que tenemos en varias líneas nos sugiere eso, que incluso células triples negativas tratadas con distintos quimioterápicos que dañan el DNA producen un aumento de esta enzima. O sea, el tratamiento hace que esa mitocondria, por ejemplo, tenga mayor potencial de membrana que es un marcador de actividad mitocondrial y, además, tenga más abundancia de esa enzima. Eso hace sugerir muchas cosas, y una de ellas es que además de su rol en un contexto bioquímico clásico, pueda participar en mediar señales inflamatorias. En este proyecto, nosotros proponemos una vía de señalización que media el daño al DNA; la inflamación, es decir, la secreción de ciertas citoquinas proinflamatorias y este remodelado del metabolismo que podría capacitar a la célula para que migre”.
“¿Cuál es la estrategia o la proyección de estos puntos de intersección? Es que en la actualidad existen fármacos ya aprobados o que están en ensayos clínicos que intervienen en algunos de estos pasos; por lo tanto, si logramos demostrar que estas vías –daño al DNA, citoquinas proinflamatorias, adaptación metabólica- llevan a los efectos adversos descritos, podrían ser intervenidas por dichos fármacos. Esto sugeriría que podrían ser reutilizados con esta otra mirada, para modular este efecto paradójico que conocemos como la metástasis inducida por quimioterapia. De hecho, parte de estas preguntas serán abordades en colaboración con la Dra. Marcela Hermoso, académica del Programa de Inmunología del ICBM, y de la University Medical Center Gröningen, Países Bajos.
¿Esto también ustedes lo han podido ver en las otras células no tumorales, que también se ven afectadas por estos medicamentos?
Sí, recientemente publicamos una investigación desde esa mirada, si bien el trabajo que hacemos en el laboratorio son líneas celulares in vitro, que están sembradas en una placa, por lo que están desprovistas de toda la interacción que tienen en un tumor real. Al momento de administrar un quimioterápico –la mayoría de los cuales son intravenosos, llegan al tejido tumoral a través de su irrigación sanguínea-; ese fármaco, al no ser específico para una proteína o estructura exclusiva de las células tumorales, puede actuar sobre la célula tumoral y otras células no-tumorales residentes en el tejido tumoral como, por ejemplo, el fibroblasto. Pensando en eso, nos preguntamos qué pasaría si tratamos una línea celular de fibroblasto mamario a las mismas concentraciones que usualmente se exponen las líneas celulares tumorales en cultivo; y lo que pasó fue que los fibroblastos, al no ser tumorales, respondieron de una forma distinta. Cuando se daña su DNA envejece el fibroblasto, adquieren un fenotipo senescente y secretor de moléculas de señalización. Nosotros tomamos su sobrenadante; es decir, lo que ellas secretaron, y se lo expusimos a células tumorales triple positivas, que son todo lo contrario a las triple negativas: migran menos y tienen una respuesta clínica mucho mejor a los tratamientos, y las dejamos crecer por 24 horas en este medio. Sorpresivamente nos dimos cuenta que ese medio las hacía más migratorias, hacía que su metabolismo cambiara y que prefirieran un metabolismo basado en lactato, que clásicamente se ha pensado que es un desecho metabólico, y también que comenzaran a oxidar glutamina, que es uno de los aminoácidos más relevantes en términos del desarrollo del cáncer, porque uno de los depósitos más importantes que tenemos de esta sustancia es en músculo y la mayoría de los tratamientos de quimioterapia cursan con una pérdida importante de peso de masa muscular en los pacientes. Entonces todos estos datos van en la línea de sugerir que muchos de estos mecanismos adaptativos inducidos por quimioterapia, que pueden verse en el tratamiento o en la patogenia del paciente, nunca lo habíamos visto desde un punto de vista metabólico.
Equipamiento pionero en el país
Para el desarrollo del proyecto, el doctor Urra y su grupo utilizarán líneas celulares que estudiarán mediante una nueva tecnología con la que cuentan gracias a la adjudicación del proyecto Fondequip EQM220164. “Basado en nuestra experiencia, integramos un analizador (detector) de flujo extracelular llamado Seahorse, que permite evaluar la respiración mitocondrial y glicólisis simultáneamente, a un equipamiento avanzado para tomar imágenes en tiempo real con un brazo robótico y una incubadora automatizada. Esta plataforma es la primera que existe en Sudamérica y la décima a nivel mundial, y nos permitió diseñar una estrategia en la que podemos optimizar las preguntas orientadas a conocer de mejor forma el metabolismo celular. Además, gracias a un trabajo colaborativo de integración tecnológica con Agilent Technologies y GrupoBios, en este nuevo Fondecyt instalaremos el primer equipo RTCA xCelLigence DP para Chile en nuestro laboratorio. Esta tecnología basada en nanosensores de oro, mide la impedancia eléctrica de las células y esa capacidad nos permite trasladar las preguntas metabólicas en tiempo real a lo que pasa en el instante cero de una célula cuando comienza a cambiar su morfología al interactuar con proteínas de matriz extracelular, un paso relevante para iniciar migración e invasión las cuales son etapas de la metástasis”.
“En la cascada metastásica una célula experimenta varios cambios y uno de esos es, por ejemplo, la capacidad de no morir al despegarse de su matriz extracelular, y tener la capacidad después de adherirse, de desplegarse sobre la matriz y adquirir la morfología necesaria para por ejemplo poder invadir o moverse y, en algunos casos la célula, al salir de ese proceso, poder proliferar. Entonces este equipo nos permite medir todo esto en tiempo real, sin sacar la célula de cultivo. Así podremos estudiar ese proceso de una forma mucho más fina: tenemos células mutantes que tienen mitocondrias que no son capaces de formar ATP; tenemos otras a las que les hemos eliminado algunas proteínas que son necesarias para la respuesta del fármaco y podremos ahora estudiar qué pasa en ese metabolismo y en su morfología, para luego traspasar esa información y analizar cómo cambian estas habilidades que son parte de la cascada metastásica.
Respecto de los efectos a nivel de agregación plaquetaria, en la segunda parte del proyecto los investigadores evaluarán en un sistema de microfluídica “cómo estas células reeducadas por el quimioterápico, que cambiaron su metabolismo y adquirieron esta habilidad pro migratoria, pueden interactuar con plaquetas usando un capilar experimental a imitación de uno humano con distintas velocidades de flujo. Para ello, contaremos con la colaboración del doctor Eduardo Fuentes, del Centro de Trombosis de la Universidad de Talca.
¿Hay estudios parecidos a nivel internacional con el que pudieran contrastar resultados?
Sí, ahí hay algunos estudios que sugieren fuertemente esta capacidad de las células tumorales de ser pro malignas en presencia de estos tipos particulares de quimioterápicos que dañan el DNA, pero ninguna de ellos aborda que en esas células el metabolismo está cambiando. En eso hemos sido pioneros; hay bastante literatura que demuestra que las células tumorales en sangre pueden interactuar con plaquetas y las pueden activar, pero hasta la fecha nadie ha descrito que los quimioterápicos que reeducan a la célula tumoral aumentan esa capacidad de interacción y reactivación de las plaquetas; entonces, esos dos procesos siempre se han visto separados. Nosotros proponemos que el metabolismo mitocondrial es central en ellos.