Estudio de biomarcadores de pronóstico y respuesta a terapia en cáncer gástrico

Abstract

[ES] El cáncer gástrico (CG) es una de las principales causas de muerte por cáncer en todo el mundo, la alta incidencia y la falta de un tratamiento eficiente y específico hacen que sea un problema de salud mundial. La gastrectomía complementada con radio-quimioterapia adyuvante es el tratamiento curativo que se aplica a los adenocarcinomas de estómago. Actualmente, la quimioterapia se basa en combinaciones de 5-FU, Cisplatino y Taxanos. Sin embargo, la falta de biomarcadores adecuados para el pronóstico y respuesta a tratamiento hace que nos hayamos planteado estudiar la respuesta molecular a estos agentes en un modelo de líneas celulares de cáncer gástrico. Los adenocarcinomas gástricos comparten las características o hallmarks del cáncer, de las cuales la inestabilidad genómica aparece en más de la mitad de los CG. Dos de los mecanismos celulares que evitan la inestabilidad genómica son el DNA Damage Response (DDR) y Spindle Assemble Checkpoint (SAC), estos además están involucrados en la respuesta al tratamiento, por ello nuestro objetivo ha sido estudiar la implicación de estas dos rutas de señalización en el modelo y su implicación en la respuesta a paclitaxel (PTX), irradiación (IR) y cisplatino (CDDP). En primer lugar hemos demostrado que el tratamiento combinado de CDDP y PTX induce la catástrofe mitótica en las células MKN45 siendo más eficaz que los tratamientos individuales. Demostramos que los genes MAD2L1 y BUB1B, los cuales codifican proteínas clave de SAC, están sobreexpresados en las líneas celulares derivadas de tumores diseminados, y su disminución afecta a la capacidad de proliferación , migración e invasión de estas células, induciendo el fenotipo senescente y la resistencia a PTX. Además, los niveles elevados de expresión de MAD2 correlacionan con un peor pronóstico en los pacientes con CG. Hemos analizado el papel de CHK1, quinasa principal del DDR, en la respuesta a terapia con IR, identificando una sobreexpresión de la misma en células resistentes a IR y el agente radiomimético bleomicina (BLM). El estudio en una serie de pacientes seleccionados por tumor primario y tratamiento con IR, indica que aquellos pacientes que muestran CHK1 elevada en el núcleo tumoral respecto al tejido sano presentan un menor tiempo libre de progresión. Hemos observado que la sobreexpresión de CHK1 no se debe a una regulación diferencial a nivel trascripcional, sino postranscripcional, en la que pudieran estar implicados los miR-195 y miR-503. Por otro lado hemos estudiado la reparación y apoptosis generada por CDDP y BLM en líneas celulares de CG. Las células resistentes a BLM son incapaces de inducir la expresión de la proteína pro-apoptóticas (Bax, Bad and Puma) mientras que la sensibilidad a CDDP se produce por degradación de MCL-1. Hemos observado que una ineficiente ruta de reparación de NER puede ser la causa de la sensibilidad al CDDP. Todo ello hace que propongamos a CHK1 como un marcador de respuesta a terapia a irradiación y MAD2 un buen candidato de pronóstico en CG y posible diana terapéutica.

[EN] Gastric cancer (GC) still is the fourth main cause of cancer related death in all over the world, its high incidence and lack of efficient personalized treatments makes it a public health problem. In GC adenocarcinomas gastrectomy is the only curative treatment, frequently supplied with adjuvant radio/chemotherapy. The chemotherapy regimen is based on combinations of 5-FU, platinum compounds and Taxanes. There is still an imperative need to improve in GC treatment, since there is a lack of good biomarkers for therapy response and patient prognosis we proposed to study deeply the molecular response to therapy in gastric cancer cell model. Two mayor cellular mechanisms involved in the maintenance of genome stability (DNA damage repair and SAC) may be responsible of drug response. Firstly, our results demonstrate that the combined treatment of cisplatin (CDDP) and paclitaxel (PTX) induces cell death by mitotic catastrophe. We found that the central SAC genes MAD2L1 and BUB1B were the more prominently expressed members in disseminated GC cell lines. Silencing MAD2 and BUBR1 decreased cell proliferation, migration and invasion abilities, induced senescence phenotype and PTX resistance, moreover high levels of MAD2 correlated with poor prognosis in GC patients. Since CHK1, essential kinase of DDR, plays a critical function in cellular response to genotoxic agents, we aimed to analyze the role of CHK1 in GC as a biomarker for radiotherapy resistance. We demonstrated that CHK1 overexpression specifically increases resistance to radiation in GC cells. Furthermore, we found a correlation between nuclear CHK1 accumulation and a decrease in progression free survival in patients. Moreover, we found that CHK1 expression is controlled by p53 and RB/E2F1 at transcriptional level and miR-195 and miR-503 may be involved in posttranscriptional regulation. On the other hand, in order to understand the role of MAD2 controlling the cell fate in CDDP and BLM response we analyze the process of apoptosis induction. Our data showed that resistant cells in response to BLM are unable to induce the expression of pro-apoptotic proteins Bax, Bad and Puma. In contrast, in this cells in response to CDDP it is induced the degradation of MCL-1 and increased Bid and Bad levels, as a result they showed BLM resistance and sensitivity to CDDP. Additionally, we found that NER repair is impaired in sensitive cells due to the absence of XPA and XPD translocation to the nucleus. In conclusion, the results presented here suggest that MAD2 could be used as prognostic markers of tumor progression and new pharmacological targets in the treatment for GC, whereas CHK1 as a potential tool for optimal stratification of patients susceptible to receive adjuvant radiotherapy after surgery.