Búsqueda de dianas terapéuticas en los puntos de contacto de la célula tumoral con su matriz extracelular en tumores neuroblásticos

Resumen

El neuroblastoma es un tumor embrionario del sistema nervioso simpático que representa el 15% de las muertes relacionadas con cáncer en la infancia. Se caracteriza por un amplio espectro de comportamientos clínicos derivados de su gran heterogeneidad en la presentación clínica y en los rasgos biológicos y genéticos. La clasificación de riesgo pre-tratamiento desempeña un papel central en la mejora de la supervivencia en estos pacientes, sin embargo, el subgrupo de pacientes de alto riesgo continúa teniendo una tasa de mortalidad particularmente alta, destacando la necesidad de identificar y validar nuevas terapias, modelos preclínicos y marcadores de respuesta terapéutica. Por este motivo, es crucial tener en cuenta el concepto de que un tumor es un tejido funcional e interconectado, donde las células tumorales proliferan sin control en una relación dependiente del macro-microambiente tumoral, estableciendo así un diálogo continuo y recíproco a través de la transmisión de señales que es esencial para la supervivencia e invasión. La complejidad biológica del neuroblastoma justifica claramente el uso cada vez mayor de estudios cuantitativos para obtener un mayor conocimiento de la biotensegridad, mecanotransducción, arquitectura, topología e interacción de sus elementos. Nuestra hipótesis es que las señales de tensión transferidas de la matriz extracelular a las células tumorales influyen en el crecimiento, diferenciación y migración de estas células, lo que exige el uso de diferentes enfoques para buscar dianas en los puntos de contacto entre estos elementos. La disposición de los patrones derivados del análisis morfométrico y topológico de muestras tumorales humanas, así como los derivados de modelos in vitro e in vivo, asociándolos con el impacto de factores pronósticos clínicos y biológicos conocidos, pueden mejorar la supervivencia en pacientes afectados por neuroblastoma, especialmente aquellos considerados de alto riesgo. El objetivo general de esta investigación es demostrar que la vitronectina presente en el microambiente tumoral del neuroblastoma es un conector crucial dentro de los elementos de la matriz extracelular, modulando las señales físicas y químicas entre las células tumorales y sus elementos circundantes para facilitar la migración. Los objetivos específicos de estudio en muestras de tumor de neuroblastoma humano son: a) caracterización morfométrica y topológica de la expresión de vitronectina a través del diseño de varios algoritmos; b) la correlación de la expresión de vitronectina y sus ligandos con las características clínicas de los pacientes y otras características biológicas del tumor con valor pronóstico conocido, para determinar los patrones histológicos de vitronectina con diferentes grados de malignidad; y c) la asociación de la expresión y distribución de vitronectina con otros elementos biotensegrales tumorales tales como: fibras de reticulina, colágeno tipo I, glucosaminoglucanos, vasos sanguíneos/linfáticos y células inmunes, para establecer un patrón de matriz extracelular biotensegral agresivo. Los objetivos específicos del estudio en líneas celulares de neuroblastoma son: a) identificación y caracterización de vitronectina y sus ligandos de unión tales como: integrina ανβ3, uPAR y PAI-1; y b) el establecimiento de los patrones de vitronectina y sus ligandos de unión en líneas celulares de neuroblastoma en comparación con muestras de neuroblastoma humano. Los objetivos definidos de estudio en los modelos in vivo de neuroblastoma son: a) generar xenoinjertos de tumor ortotópico en ratones inmunodeficientes y con deficiencia de vitronectina, utilizando la inoculación inicial de líneas celulares de neuroblastoma y la implantación posterior de sus fragmentos tumorales, para determinar su homología clínico-biológica con pacientes con neuroblastoma de alto riesgo; b) la caracterización de varios elementos del microambiente tumoral, como la vitronectina y sus ligandos, fibras reticulares, fibras de colágeno tipo I, glucosaminoglucanos, vasos sanguíneos y linfáticos, para determinar los patrones histológicos en este modelo; y c) describir las características genéticas de los tumores obtenidos para conocer el impacto de las propiedades de la matriz extracelular en la heterogeneidad genómica del neuroblastoma, particularmente la contribución de la vitronectina como elemento del macroambiente tumoral. La presente tesis doctoral se presenta como un compendio de tres publicaciones y datos relacionados, recientemente obtenidos, que proporcionan información sobre las interacciones mecánicas de las células neuroblásticas y los elementos extracelulares que las rodean, considerando la glucoproteína de adhesión, vitronectina, como un punto de contacto clave para facilitar la migración. Los artículos que constituyen el compendio son los siguientes: I. The tumour microenvironment as an integrated framework to understand cancer biology. Burgos-Panadero R*, Lucantoni F*, Gamero-Sandemetrio E, Cruz-Merino L, Álvaro T, Noguera R Cancer Lett. 2019. 1; 461:112-122. Factor de impacto a 5 años: 6.232. El objetivo de esta revisión es enfatizar la importancia de identificar biomarcadores que capturen las interacciones que ocurren en el microambiente tumoral y que estén relacionados con la agresividad del tumor, el pronóstico del paciente y la respuesta al tratamiento. El punto esencial en el presente trabajo, es la clasificación propuesta del estroma tumoral en tres grados, asociada con la implicación clínica y terapéutica, basada fundamentalmente en datos derivados de los estudios en neuroblastoma. II. Vitronectin as a molecular player of the tumor microenvironment in neuroblastoma. Burgos-Panadero R, Noguera I, Cañete A, Navarro S, Noguera R BMC Cancer. 2019. 22;19(1):479. Factor de impacto a 5 años: 3.424 El propósito de este estudio es caracterizar la vitronectina, como una molécula diana de la matriz extracelular, en una cohorte de tumores neuroblásticos elegidos por criterios de inestabilidad genética. El estudio inicial en modelos in vitro e in vivo de la proteína vitronectina y sus ligandos asociado con factores clínico-biológicos pronósticos conocidos, se ha ampliado durante un mayor período de tiempo. III. The topology of vitronectin: A complementary feature for neuroblastoma risk classification based on computer-aided detection. Vicente-Munuera P*, Burgos-Panadero R*, Noguera I, Navarro S, Noguera R, Escudero LM. Int J Cancer. 2020 Jan 15; 146(2):553-565. Factor de impacto a 5 años: 6.210 El objetivo de esta investigación es detectar patrones de distribución de vitronectina en el estroma tumoral que reflejen el comportamiento de las células neuroblásticas en una cohorte de tumores de neuroblastoma en el momento del diagnóstico, elegido por criterios de inestabilidad genética. Nuestra discusión se centra en el análisis comparativo entre características no topológicas y topológicas, así como su asociación con el comportamiento tumoral agresivo. Después de aplicar enfoques multidisciplinares utilizados en nuestros estudios, fundamentalmente técnicas de análisis de imagen en muestras tumorales de pacientes complementadas con modelos preclínicos, concluimos que es posible y útil caracterizar la arquitectura estromal y parenquimal de los tumores para avanzar en la comprensión de nuevas dianas terapéuticas, promoviendo a su vez estrategias de colaboración y propuestas de ensayos clínicos adecuadas