Los investigadores han descubierto una vía novedosa que explica cómo las células cancerosas se vuelven resistentes a las quimioterapias, lo que a su vez ofrece una posible solución para prevenir la quimiorresistencia.
Se usaron fibras de ADN experimentales con fluorescencia para revelar la velocidad de las horquillas de replicación de ADN.
La investigación describe por primera vez cómo un tipo de enzima, previamente conocida por sus funciones en la reparación del ADN, previene el daño del ADN en las células cancerosas, haciéndolas tolerantes a los medicamentos de quimioterapia.
«Nos proporciona herramientas para manipular y luego romper la quimiorresistencia en las células cancerosas», dijo Marcus Smolka, director interino del Instituto Weill de Biología Celular y Molecular y profesor de biología molecular y genética en la Facultad de Agricultura y Ciencias de la Vida. Diego Dibitetto, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Smolka que actualmente se encuentra en la Universidad de Berna en Suiza, es el primer autor del artículo.
Muchos medicamentos contra el cáncer funcionan creando bloques en el ADN de las células cancerosas a medida que se replican. Durante la replicación, las hebras de ADN entrelazadas en una doble hélice se separan en dos hebras individuales para que cada hebra pueda copiarse, lo que eventualmente conduce a dos nuevas dobles hélices. La unión donde ocurre esta separación y copia se llama horquilla de replicación, que abre la cremallera de la doble hélice.
Si estas horquillas de replicación fueran autos en una carretera, los medicamentos de quimioterapia pueden imaginarse como obstáculos que interfieren con el flujo de los autos, deteniendo así la replicación y rompiendo el ADN. Pero las células cancerosas tienen una forma de ralentizar estas bifurcaciones, lo que les permite evitar tales colisiones y proteger su ADN, lo que lleva a la tolerancia a las drogas.
Este estudio informa, por primera vez, cómo una quinasa (enzima) llamada DNA-PKcs actúa como un sensor cuando una horquilla está estresada debido a bloqueos y promueve la desaceleración de la horquilla y la quimiorresistencia.
DNA-PKcs ha sido conocido por su papel en la reparación del ADN relacionado con la generación de anticuerpos del sistema inmunitario y la resistencia a la radiación. Pero esta es la primera vez que la quinasa se asocia con la ralentización de una bifurcación de replicación, un proceso llamado inversión de bifurcación.
«Es una forma completamente nueva de pensar sobre la acción de esta quinasa», dijo Smolka. «En este caso, no se trata de reparar el ADN; en primer lugar, se trata de ralentizar las bifurcaciones para evitar que se rompan».
Los resultados abren la puerta a nuevos tratamientos contra el cáncer, ya que los inhibidores de la DNA-PKcs ya existen y se están utilizando para ensayos clínicos junto con las radioterapias. En esos tratamientos, la radiación daña el ADN de las células cancerosas, y la idea era que inhibir las ADN-PKcs limitaría la reparación celular. Pero los inhibidores de la DNA-PKcs no funcionan bien en ese contexto, ya que las células cancerosas tienen otras formas de repararse.
Este estudio proporciona una prueba preliminar de que un inhibidor de la ADN-PKcs podría ser eficaz en combinación con quimioterapias, donde los medicamentos de quimioterapia crearían bloqueos para la replicación del ADN y el inhibidor evitaría la ralentización de las horquillas de replicación que conduce a la quimiorresistencia.
En el estudio, los investigadores utilizaron un ensayo para detectar la ADN-PKcs quinasa en las horquillas de replicación. Luego utilizaron un ensayo de fibra de ADN con colores fluorescentes, de modo que cuanto más rápido se movían las horquillas de replicación, más largas se volvían las fibras. En presencia de medicamentos de quimioterapia, las fibras eran cortas, lo que apuntaba a horquillas de replicación más lentas. Pero cuando se agregaron inhibidores, las fibras permanecieron más largas, lo que indica que las horquillas se movían a mayor velocidad.
El coautor Massimo Lopes, experto en estrés de replicación de la Universidad de Zúrich, tomó imágenes que confirmaron que las horquillas de replicación ya no se invertían ni se ralentizaban en presencia de los inhibidores de la quinasa. El equipo también demostró que las células cancerosas enfermaban o se degradaban cuando se aplicaban juntos quimioterapia e inhibidores.
Finalmente, los cánceres de mama con deficiencia de BRCA2 pueden volverse resistentes a los medicamentos de quimioterapia utilizados para tratarlos, y se sabía que la reversión de la horquilla estaba involucrada en la resistencia. En este estudio, cuando los investigadores aplicaron inhibidores de DNA-PKcs a células de cáncer de mama con deficiencia de BRCA2 que eran resistentes al tratamiento, las células recuperaron la sensibilidad al tratamiento.
«Esta es otra forma de confirmar que ser capaz de prevenir la desaceleración y la reversión de la bifurcación a través de los inhibidores de la ADN-PKcs parece ser una muy buena forma de manipular la quimiorresistencia», dijo Smolka.
En el trabajo futuro, el equipo de investigación investigará cómo las células detectan el estrés de la horquilla de replicación y con qué proteínas interactúan las DNA-PKcs para ralentizar estas horquillas.
Sven Rottenberg, investigador de resistencia a la terapia del cáncer en la Universidad de Berna, es coautor.
El estudio fue financiado por la Fundación de Investigación Fleming, los Institutos Nacionales de Salud, la Fundación Nacional de Ciencias de Suiza, la Unión Europea y la Fundación Wilhelm Sander.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Cornell. Original escrito por Krishna Ramanujan, cortesía de Cornell Chronicle. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
