Contribució de la radiació ionitzant en el procés de transformació cel·lular

Abstract

La radiació s’utilitza actualment en múltiples procediments tant amb finalitats medico‑diagnòstiques com de tractament. Tanmateix, l’exposició a radiació ionitzant pot causar l’acumulació de mutacions al DNA de les cèl·lules irradiades que poden promoure la tumorigènesi. La transformació tumoral és un procés que en alguns casos pot durar dècades abans no es manifesti, existint estadis intermedis on el procés de transformació s’ha iniciat però encara no ha donat lloc a cèl·lules capaces de formar un tumor. En aquest sentit, en la present tesi doctoral es pretén investigar l’efecte de radiació ionitzant sobre cèl·lules epitelials mamàries humanes sanes i parcialment transformades.

La glàndula mamària és un òrgan sovint exposat a radiació ionitzant i un dels teixits que permet amb més facilitat l’obtenció de teixit sa per finalitats experimentals. Per tal d’estudiar l’efecte de la radiació sobre les cèl·lules epitelials mamàries s’han derivat cultius primaris de BPECs (Breast Primary Epithelial Cells) a partir de teixit mamari sa provinent de dues donants. Un cop establert el cultiu, s’ha modificat el genoma d’aquestes cèl·lules de forma dirigida transduint-les amb els elements gènics Ttag i hTERT per obtenir cèl·lules en procés de transformació, i amb Ttag, hTERT i HRAS per tal de transformar-les completament de forma experimental. Un cop establerts i caracteritzats, els cultius s’han exposat a dosis de radiació ionitzant d’entre 0,25 i 2 Gy i s’ha valorat l’adquisició de característiques tumorals degudes a l’exposició a la radiació. Concretament, s’ha estudiat l’efecte de radiació en la capacitat de créixer amb independència d’ancoratge, la formació d’estructures organitzades en cultius tridimensionals en Matrigel i el perfil d’expressió gènica de les cèl·lules sanes i parcialment transformades.

Les cèl·lules parcialment transformades van presentar un increment de la capacitat de formar colònies en agar 8 setmanes després d’irradiar-les amb 0,5 Gy o 2 Gy, en funció de la donant. En una de les dues donants també es va observar una disminució de la capacitat de formar estructures tridimensionals polaritzades per part de les cèl·lules parcialment transformades i irradiades. En conjunt, els resultats obtinguts han demostrat una resposta amb diferent grau de sensibilitat per part dels cultius derivats de les dues donants analitzades, suggerint possibles diferències interindividuals davant la resposta a la radiació. De manera més important, en les dues donants es va observar una major susceptibilitat davant la transformació radioinduïda per part d’aquelles cèl·lules que havien iniciat el procés de transformació de forma experimental, requerint menys dosi que les cèl·lules no transduïdes.

Ionizing radiation is used in multiple procedures as a therapeutic and diagnostic tool. However, ionizing radiation can induce mutations in the DNA of irradiated cells that can promote tumorigenesis. As malignant transformation is a process that takes many years, there are intermediate stages of cells that have initiated the process but haven’t evolved into cancer yet. For this reason, the study here presented aims to investigate the effect of ionizing radiation on normal and partially transformed human mammary epithelial cells.

The mammary gland is an organ that is often exposed to ionizing radiation and, due to the resection of part of the gland for esthetical reasons, it is easily used to obtain normal tissue for research purposes. To investigate the effect of ionizing radiation on human mammary epithelial cells, Breast Primary Epithelial Cells (BPECs) were derived from normal breast tissue from two different donors. Once the cultures were established, BPECs genome was modified by the transduction of Ttag and hTERT to obtain partially-transformed cells and with Ttag, hTERT and HRAS to completely and experimentally transform them. After their characterization, cells were exposed to different doses of ionizing radiation ranging from 0.25 to 2 Gy and the acquisition of radiation-induced tumoural features were analysed. Specifically, anchorage-independent growth assay, three-dimensional cell culture with Matrigel and gene expression profiling were used to analyse the effect of ionizing radiation on normal and partially-transformed cells.

Partially-transformed BPECs showed an increased soft-agar colony formation capacity 8 weeks after exposure to 0.5 or 2 Gy of γ-rays depending on the donor. In one of the donors, the capacity of polarized three-dimensional structures formation was reduced in partially-transformed cells exposed to radiation. Altogether, the results here obtained show that cells obtained from different donors have a different degree of sensitivity in the response to radiation; and more importantly, in both donors, a higher sensitivity to the radiation-induced cell transformation process is observed in those cells that have already initiated the process compared to normal cells, which require higher doses of radiation to complete the transformation process.