Análisis de los perfiles de expresión de microRNAs en cáncer de mama y de la implicación de la familia miR-200 en metástasis

Abstract

Esta tesis consiste en el estudio de la regulación por microRNAs del proceso de metástasis de carcinomas ductales invasivos de mama. Hemos encontrado una expresión alterada de varios microRNAs en muestras tumorales, incluyendo las familia miR-200 y miR-181, miR-210, miR-101 y miR-10b, a lo largo de la progresión desde tumores primarios a metástasis regionales y a distancia. miR-7, miR-30, miR-148 y miembros de la familia let-7 se encontraron diferencialmente expresados entre tumores primarios no metastáticos vs primarios metastáticos a ganglios linfáticos. Además, los miembros del cluster 1 de la familia miR-200 se econtraban sobreexpresados en las metástasis ganglionares, las cuales mantenían o tenían una expresión más elevada de E-cadherina respecto de sus correspondientes tumores primarios. Adicionalmente y de acuerdo con la tendencia observada en los tejidos tumorales, observamos niveles elevados de miR-200b y miR-7 en la sangre de pacientes con metástasis regional o a distancia en comparación con pacientes con tumores primarios no metastáticos en el momento del diagnóstico.

Centrándonos en la significación biológica de la mayor expresión de los miembros de la familia miR-200 en asociación con la progresión metastática, utilizamos el modelo celular MCF10CA1h para inducir la expresión de miR-200. Observamos que miR-200 promovía una transición mesénquima-epitelio que conllevaba la inducción de un marcado programa epitelial. Éste era acompañado de un fuerte incremento de la actividad aldehido deshidrogenasa (ALDH), mayor capacidad de crecimiento en mamoesferas y la transición de un immunofenotipo CD44+ CD24- a CD44+ CD24+, lo cual era indicativo de la adquisición de características de progenitor luminal por parte de células que expresaban miR-200. Además, las células MCF10CA1h que expresaban miR-200 desarrollaron la capacidad de diferenciarse y organizarse en estructuras tubuloalveolares ramificadas similares a las de la mama normal. Se observó además una mayor capacidad de crecimiento tumoral y de colonización metastática in vivo. Además de la expresión de marcadores epiteliales, la expresión de miR-200 resultó en la inducción de la expresión de marcadores basales y de diferenciación luminal in vitro y de forma más prominente in vivo. Todo ello refueza la idea de que miR-200 induce características de progenitor luminal así como de agresividad en células tumorales mamarias. A nivel mecanístico encontramos que la mayor capacidad de autorrenovación promovida por miR-200 era debida en parte a la inhibición de su ya conocidad diana ZEB2 así como de una activación de la ruta de señalización PI3K-AKT.

Finalmente, la morfología de los tumores formados in vivo por células que expresaban miR-200 recordaba a la de los carcinomas metaplásicos mamarios, por lo que decidimos estudiarlos. De hecho, observamos que el componente epitelial de tumores metaplásicos expresaban niveles significativamente superiores de miR-200 que el componente mesenquimal y además, mostraban un perfil de marcadores compatible con el de células luminales progenitoras.

En vista de los resultados, proponemos que los microRNAs de la familia miR-200 inducen características de células progenitoras luminales, las cuales asociadas a un fenotipo epitelial, promueven la capacidad metastática de las células tumorales.

The maintenance of an epithelial gene program is essential for the metastatic growth of epithelial cancers, including breast cancer. However, little is known of the molecular and cellular mechanisms leading to the enhanced proliferative and survival properties of metastatic epithelial cells. We report here that forced expression of miR-200s in MCF10CA1h mammary cells induced not only a strong epithelial program but also aldehyde dehydrogenase (ALDH) activity, mammosphere growth and ability to form branched tubuloalveolar structures while promoting orthotopic tumor growth and lung colonization in vivo. This was accompanied with the expression of luminal differentiation markers in vitro and in vivo, the overall phenotype being compatible with a promotion of luminal progenitor traits. Interestingly, the morphology of tumors formed in vivo by MCF10CA1h cells expressing miR-200s was reminiscent of metaplastic breast cancer (MBC) and the epithelial components of MBC samples expressed significantly higher levels of miR-200s than their mesenchymal components and displayed a marker profile compatible with luminal progenitor cells. Additionally, the miR-200 family showed enhanced expression along progression of invasive ductal breast cancer (IDC) from primary tumors to distant metastases, further reflected in higher blood levels of miR-200b in patients with regional or distant metastases relative to patients with primary node-negative tumors. We propose that the expression of epithelial gene programs through miR-200 family microRNAs promote traits of highly proliferative mammary luminal progenitor cells, thereby exacerbating the growth and metastatic properties of transformed mammary epithelial cells.