Nuevas estrategias de control postranscripcional en el desarrollo de adenovirus oncolíticos

Abstract

El cáncer de páncreas es la cuarta causa de muerte por cáncer en los países industrializados. En 2030, las predicciones señalan que puede pasar a ser la segunda. Pese a la relativa baja incidencia de este tipo de cáncer, su elevada mortalidad hace que la supervivencia a los 5 años no supere el 5%. El carácter sistémico de esta enfermedad, dado que en el momento del diagnóstico un alto porcentaje de casos presenta una patología localmente avanzada o con metástasis, hace que la cirugía sea una opción aplicable en un bajo número de pacientes. Además, esta neoplasia se caracteriza por presentar una elevada resistencia a quimio y radioterapia. Así, el desarrollo de nuevas terapias contra esta enfermedad resulta especialmente necesario.

Los recientes avances en las investigaciones oncológicas ponen de manifiesto el complejo entramado de desregulaciones de las células tumorales implicadas en el desarrollo del cáncer. Entre ellas, las alteraciones postranscripcionales han demostrado contribuir significativamente a la progresión tumoral, también, en el cáncer de páncreas. Este tipo de desregulaciones abren nuevas posibilidades para el diseño de terapias oncoselectivas basadas en agentes biológicos, como la viroterapia.

Así, en la presente tesis se han estudiado las implicaciones de las Proteínas de Unión a Elementos de Poliadenilación Citoplasmática (CPEBs), el uso de codones de las distintas proteínas adenovirales, y la incorporación de dianas para miRNAs desregulados en condiciones tumorales, como elementos de regulación postranscripcional capaces de conferir selectividad tumoral a la expresión de proteínas virales.

De esta manera, hemos demostramos que resulta posible explotar la reprogramación postranscripcional CPEB-dependiente con el fin de dotar de especificidad tumoral a la expresión de transgenes. Cuando el transgén controlado es el gen maestro adenoviral E-1A, responsable de la expresión del resto de genes virales, esta regulación confiere oncoselectividad a los adenovirus.

Así mismo, también demostramos que, a diferencia del resto de proteínas estructurales del virus, la fibra adenoviral presenta un uso de codones desoptimizado para su expresión en células humanas. Así, mientras que la optimización del uso de codones de la fibra mejora su expresión cuando ésta proteína se expresa de manera aislada, los adenovirus que expresan la fibra optimizada presentan una expresión atenuada de la propia fibra y del resto de proteínas estructurales del virus, generando una replicación viral deficitaria. En su conjunto, nuestros datos sugieren que el uso

balanceado de codones entre las proteínas de expresión tardía de los adenovirus favorecería su óptima traducción.

Por último, demostramos que la introducción de dianas para miRNAs desregulados en condiciones tumorales en el 3’UTR de genes estructurales, es una estrategia capaz de generar nuevos adenovirus cuya replicación se vea restringida a las células tumorales.

Pancreatic cancer is he fourth cause of cancer-related death in developed countries. In 2030 it is expected to become the second one. Despite the relative low incidence of this cancer type, its high mortality leads to a survival after 6 months of 5%. The systematic character of this illness, associated to its high metastasis levels, makes surgery a suboptimal solution in the majority of cases. Besides that, this cancer type presents a high resistance to chemo and radiotherapy, making the development of alternative therapies a must.

Recent advances in oncology research have highlighted the complex alteration of regulatory networks leading to cancer development. Among them, posttranscriptional modifications have proven to be necessary to allow tumour progression — also in the case of pancreatic cancer. However, this type of modifications is not easily controlled by conventional treatments. Conversely, they open new possibilities to therapies based on biologic agents, such as virotherapy.

In this thesis, we have proven that posttranscriptional reprogramming can be exploited to generate tumour specificity in transgene expression. When the controlled gene is the adenoviral master gene El A, responsible for the expression of the rest of viral genes, this regulation confers tumour specificity to adenoviruses. Furthermore, we have also proven that there is a balanced codon usage in adenoviral proteins that favours their translation probably by allowing an optimal distribution of cellular translational resources. In the near future, this type of posttranslational modulation could allow the design of new adenoviruses in which therapeutic proteins could be expressed without compromising viral fitness. Finally, we demonstrate that the introduction of tumour deregulated miRNA targets in the 3'UTR of structural proteins is a new strategy to generate adenoviruses with an expression pattern restricted to tumour cells.