Inhibición de la apoptosis y acúmulo de alteraciones genéticas en la progresión metastática del cáncer de mama: variabilidad genética y selección poblacional

Abstract

En un grupo de tumores de mama se decidió estudiar si la pérdida de función de la proteína Bax podía ser debida a la existencia de mutaciones frameshift. Los resultados obtenidos sugieren que en cáncer de mama, las mutaciones del gen bax no serían críticas para la carcinogénesis y el proceso de progresión tumoral. Este tipo de mutaciones sólo se han detectado en tumores con inestabilidad de microsatélites, por lo tanto decidimos estudiar cual era la incidencia de este tipo de alteración en nuestro grupo de tumores, encontrando que un 11,6 % eran inestables. La inestabilidad detectada quedó delimitada a las secuencias que afectaban a dinucleótidos, no se encontró ninguna alteración en las secuencias de mononucleótidos analizadas. Se encontró una asociación estadísticamente significativa entre la existencia de inestabilidad de microsatélites y la pérdida de apoptosis observada en los tumores. La mayor supervivencia celular resultado de la pérdida de apoptosis podría favorecer la existencia de este tipo de alteración en los tumores.<br/>Para corroborar si la pérdida de apoptosis se podía asociar a la existencia de inestabilidad de forma genérica en los tumores de mama, se decidió estudiar si la sobreexpresión de las proteínas antiapoptóticas Bcl-2 y Bcl-xL era capaz de inducir un acúmulo de alteraciones genéticas, y el efecto que las mismas podían tener sobre el proceso de progresión tumoral.<br/>Al analizar el daño genómico en las líneas transfectadas con respecto a la línea parental, los transfectantes con genes antiapotóticos tenían un GDF mayor que los transfectantes con el gen control. Por lo tanto, la inhibición de la apoptosis era capaz de inducir un aumento en el número de alteraciones genéticas detectables por AP-PCR, contribuyendo así a la inestabilidad genética que caracteriza a las células tumorales. El análisis filogenético de las líneas transfectadas, con respecto a la línea parental indicaba que los transfectantes con genes antiapoptóticos tenían un parentesco más cercano, originado por una mayor similitud de las alteraciones genéticas, mientras que las alteraciones de la línea control presentaban un mayor grado de divergencia. El análisis de los resultados mediante un programa de clusters mostraba la presencia de 3 zonas donde el tipo de alteraciones presentes en las líneas transfectadas con los genes antiapoptóticos y con el gen control son divergentes.<br/>Al analizar el GDF de las diferentes variantes tumorales y metastáticas, tomando como referencia las líneas derivadas de la generación anterior los resultados indicaban que a medida que avanzaba el proceso de progresión tumoral, el número de alteraciones genéticas detectadas iba en aumento, tanto a nivel de tumores como de metástasis. Este aumento de inestabilidad se correlaciona con una mayor capacidad tumorigénica y metastática de las líneas celulares. Sin embargo, las variantes celulares con mayor capacidad tumorigénica y metastática no son las que presentan un mayor número de alteraciones. Estos resultados indicarían que sólo una parte de las alteraciones detectadas son responsables del fenotipo tumoral y metastático. Por lo tanto quizá las alteraciones detectadas en el control son más aleatorias y sin repercusión biológica, mientras que la sobreexpresión de moléculas antiapopotóticas da de entrada una ventaja de crecimiento, con lo cual la célula es capaz de progresar con un menor número de alteraciones genéticas, pero de mayor efectividad biológica.<br/>El daño genómico de las metástasis con diferente organoespecificidad mostraba un comportamiento diferencial, tanto en relación con el número como la naturaleza de las mismas, en función del órgano de origen. <br/>Finalmente, decidimos estudiar si la organoespecificidad de las metástasis podía ser debida a cambios en la expresión génica. Estos estudios se hicieron utilizando la técnica de microarrays. Una vez hecho el análisis estadístico se determinaron genes asociados a actividad metastática, que serían aquellos genes que aparecían diferencialmente expresados en las cuatro variantes metastáticas analizadas. También se identificaron los genes cuya expresión se modificaba conjuntamente en las dos metástasis ganglionares, y aquellos cuya expresión diferencial se asociaba a la presencia de metástasis ósea.

We studied in a group of breast cancer samples if the loss of function of Bax protein was due to frameshift mutations. Our results show that in breast cancer, bax mutations are not relevant for tumoral progression. This kind of alterations was only found in tumors with microsatellite instability, so we decide to know the incidence of this kind of instability in our samples, the result was that 11,6 % of the tumors show instability. The instability was detected only in dinucleotide sequences, no alteration was found in the mononucleotides analyzed. There was an association, with stadistic significance, between the microsatellite instability and the loss of apoptosis detected in the tumors. Loss of apoptosis can promote survival and this could favour the induction of this kind of alteration in tumors.<br/>To confirm if there is an association between loss of apoptosis and genetic instability in breast cancer cells, we studied if the overexpression of the antiapoptotic proteins Bcl-2 and Bcl-xL was able to induce an accumulation of genetic alterations, and which will be the effect of this alterations in tumor progression.<br/>The analysis of the genomic damage in transfected cells with regard to the parental line, show that cell lines overexpressing antiapoptotic genes have a greater GDF than control cells. So, the inhibition of apoptosis can induce an increase in the amount of genetic alterations detectable by AP-PCR, and can contribute to the genetic instability of tumoral cells.<br/>The philogenetic analysis of the transfected cells with regard to the parental line show that cell lines overexpressing antiapoptotic genes have a nearest relationship, due to a greater similarity between the genetic alterations. On the other hand, the alterations of the control cells are more divergent. The analysis of these results with a cluster software shows the existence of at least 3 regions with different kind of genetic alterations between cells transfected with antiapoptotic genes and control cell.<br/>The GDF analysis in the tumoral and metastatic variants, taking as a reference the cell lines derived from the previous generation, show that with the advance of tumor progression, there was an increase in the number of genetic alterations, both, in tumors and in metastasis. This increase in the detected instability correlates with a greater tumorigenic and metastatic ability of the cell lines. Nevertheless, the cell variants with a greater tumorigenic and metastatic ability show less genetic alterations. These results indicate that only some of the genetic alterations detected are responsible of the tumoral and metastatic phenotype. So, perhaps the alterations detected in the control cells are more random, and without biological significance. On the other hand, the overexpression of antiapoptotic genes could give the cells and inicial advantage, so the tumoral cell will be able to progress with less alterations, but more eficient ones.<br/>The genomic damage in metastasis with different organospecificity show a differential behaviour with regard to the organ of origin both, with regard to the number and the nature of the genetic alterations detected.<br/>Finally, we studied if the organospecificity of metastasis could be due to changes at gene expression level. These experiments have been performed using microarrays. After the analysis of the data, we have determined wich genes were associated to the metastatic ability of the cells. These genes will be those whose expression was modified simultaneously in the 4 metastatic variants studied. We have also determined wich genes were differentially expressed in lymh node metastasis, and those that were associated to bone metastasis.