Regulación múltiple de la función del sistema TRAIL en apoptosis

Abstract

El santo grial de la terapia frente al cáncer es encontrar un agente que elimine específica y eficientemente células tumorales, con poca o ninguna repercusión en células normales. A mediados de los años 90, el descubrimiento simultáneo de la molécula endógena de APO2L/TRAIL por el laboratorio de Ashkenazi en Genentech (Pitti et al. 1996) y el laboratorio de Ray Goodwin’s en Immunex (Wiley et al. 1995) supuso una revolución en la aplicación de los ligandos de muerte a la clínica. APO2L/TRAIL es un ligando de muerte de la superfamilia de TNF, capaz de inducir selectivamente apoptosis en un amplio rango de células tumorales sin afectar a las células normales y que además, tanto en solitario como en combinación con quimioterapia, mostraba una significativa actividad antitumoral en modelos murinos xenoinjertados de cáncer. Desafortunadamente y a pesar de los prometedores resultados preclínicos, su aplicación en ensayos clínicos ha sido decepcionante, debido en parte a la aparición de resistencia en tumores primarios y a la poca actividad de un rhTRAIL soluble de características farmacocinéticas subóptimas. Por otra parte, son muchas las incógnitas por resolver relativas al papel fisiológico de TRAIL en la progresión tumoral y los mecanismos responsables de la resistencia de células no tumorales y tumores primarios al tratamiento con TRAIL. En esta tesis hemos estudiado los mecanismos que controlan la diferente sensibilidad de células normales y tumorales de mama, al ligando de muerte celular APO2L/TRAIL. En este sentido, hemos demostrado que tanto en células humanas epiteliales de mama como en líneas tumorales, TRAIL activa rutas de señalización no apoptóticas (MAPK/ERK y PI3K/AKT) de manera dependiente de caspasa-8 y describimos la existencia de un papel diferencial de la activación de estas rutas sobre la apoptosis inducida por TRAIL. En líneas no tumorales, la inhibición prolongada de las ruta de MAPK/ERK y PI3K/AKT previo al tratamiento con TRAIL, incrementa los niveles de cFLIP(L) a nivel de RNAm y de proteína, bloqueando la apoptosis. En contraposición, el tratamiento simultáneo con inhibidores específicos de ambas rutas de quinasas y TRAIL favorece la formación del DISC y potencia la sensibilidad de las células. En cuanto al papel de la activación de estas rutas de señalización en líneas tumorales demostramos que su función es únicamente anti-apoptótica y que se produce una regulación diferencial de los niveles de cFLIP que no se encuentran transcripcionalmente regulados por Myc, poniendo de manifiesto la existencia de mecanismos diferenciales de regulación de la sensibilidad a la muerte celular inducida por TRAIL. En esta línea hemos descrito, cómo la sobreexpresión del oncogén ErbB2/Neu/Her2 en células humanas epiteliales de mama, induce un proceso de transformación tumoral que promueve la adquisición de características mesenquimales e invasivas y una mayor sensibilidad a la apoptosis inducida por TRAIL. Sin embargo, observamos que esta mayor sensibilidad a TRAIL es independiente del estado mesenquimal de las células MCF10A pNeuT, así como de la proteína E-caderina y del EMT- TF Snail. Asimismo, y de acuerdo con datos previos mostrados en esta tesis, observamos que existe una regulación de la sensibilidad a TRAIL mediada por las rutas de MAPK/ERK, PI3K/AKT, de manera que la desregulación de estas rutas como consecuencia de la activación constitutiva del receptor de ErbB2 incrementa la apoptosis inducida por TRAIL. Además, hemos demostrado que TGF-β impide la sensibilización a TRAIL mediada por EGF de células no tumorales epiteliales de mama a través de la activación de dos mecanismos independientes que implican la disminución en la superficie celular y posterior acumulación intracelular del receptor proapotótico TRAIL-R2/DR5 y la inducción de autofagia citoprotectora. Ambos mecanismos son necesarios y colaboran en la inhibición por TGF-β de la apoptosis inducida por TRAIL revelando una regulación por EGF y TGF-β de la sensibilidad de células epiteliales de mama no tumorales a TRAIL que podría ser relevante durante la morfogénesis. Finalmente, analizamos el papel del sistema TRAIL en el destino celular tras estrés en el retículo endoplásmico (RE) y determinamos el mecanismo de apoptosis implicado en la muerte diferencial de líneas tumorales de mama triple negativas (TNBC) frente a líneas tumorales luminales. De esta manera, demostramos que la sensibilidad a la muerte por estrés en el RE de líneas TNBC se debe por un lado a una mayor activación de la ruta de PERK/ATF4/CHOP que provoca un incremento en los niveles totales y en la superficie celular de TRAIL-R2/DR5 lo que conduciría a una mayor activación de caspasa 8 que, junto con la presencia de unos niveles basales mayores de proteínas BH3-only como Noxa, favorece la inducción de apoptosis en estas células. Por último, nuestros resultados indican que cFLIP es una proteína fundamental en la regulación del destino celular en respuesta a estrés en el RE y actualmente estamos interesados en conocer el mecanismo responsable de la regulación de los niveles de FLIP en condiciones de estrés en el RE en líneas tumorales de mama.