Conocimientos innovadores sobre los efectos de los cambios hematopoyéticos en el cáncer de colon, que revelan vías terapéuticas

En un estudio reciente publicado en el Revista de medicina experimentallos investigadores investigaron si las células derivadas de la médula ósea con pérdida heterocigótica de Dnmt3a (Dnmt3a^+/D), la alteración genética más común en la hematopoyesis clonal (CH), contribuye a la patogénesis del cáncer de colon asociado a colitis (CAC).

Estudiar: La pérdida heterocigótica específica hematopoyética de Dnmt3a exacerba el cáncer de colon asociado a la colitis. Crédito de la imagen: veterinario patólogo/Shutterstock.com

Fondo

CH, la expansión clonal de células madre hematopoyéticas mutantes, se asocia con una supervivencia más corta en pacientes con tumores sólidos, incluido el cáncer de colon.

La metiltransferasa tres alfa del ácido desoxirribonucleico (DNMT3A) se altera con frecuencia en la hematopoyesis clonal, y las mutaciones causan pérdida de función heterocigótica.

Comprender la asociación causal entre la hematopoyesis clonal y los fenotipos tumorales agresivos es crucial para enfoques terapéuticos óptimos y mejores tasas de supervivencia.

Sobre el estudio

En el presente estudio, los investigadores investigaron el papel de la hematopoyesis clonal en la patogénesis del cáncer de colon asociado a la colitis C impulsada por alteraciones del gen DNMT3A.

El equipo utilizó un modelo murino que combinaba CAC con hematopoyesis clonal experimental impulsada por Dnmt3a. Los tejidos del colon se sometieron a colonoscopia, examen histopatológico, secuenciación de ácido ribonucleico (ARN), perfiles transcriptómicos, secuenciación de próxima generación, análisis de enriquecimiento de conjuntos de genes (GSEA), inmunofluorescencia y análisis inmunohistoquímico.

Las células de hematopoyesis clonal impulsadas por Dnmt3a se trataron con un inhibidor de la angiogénesis, axitinib, para evaluar el potencial terapéutico de axitinib.

Investigar el impacto de Dnmt3a^+/D Dentro de los órganos hematopoyéticos característicos de la hematopoyesis clonal en el desarrollo del cáncer de colon asociado a la colitis, se sacrificaron animales murinos para la evaluación del colon diez semanas después de iniciar el tratamiento con sulfato de dextrano sódico (DSS) y azoximetano (AOM).

Para determinar la asociación entre las alteraciones genéticas en el sistema sanguíneo y la gravedad de CAC, el equipo examinó la presencia de mutaciones CH entre muestras de sangre y tumores pareadas obtenidas de 66 pacientes con CAC.

Se utilizó un enfoque basado en el trasplante de médula ósea para modelar experimentalmente la hematopoyesis clonal en animales murinos.

Para simular fielmente la hematopoyesis clonal humana en la que los clones genéticos mutantes contribuyen al recuento de células maduras en la sangre, se trasplantaron ratones de tipo salvaje utilizando Dnmt3a al 10%.^+/D (el Dnmt3a^+/+ o grupo de control) junto con un 90% de células competidoras de médula ósea de tipo salvaje que podrían diferenciarse mediante el grupo de marcadores leucocíticos de diferenciación 45.1 y 45.2.

Se excluyeron del análisis los animales diagnosticados con enfermedades hematopoyéticas mediante citometría de flujo y hemograma completo.

Resultados

La pérdida heterocigótica de Dnmt3a en la médula ósea condujo a un fenotipo CAC acentuado, con mayor penetrancia tumoral y mayor carga tumoral en el modelo murino que combina cáncer de colon asociado a colitis con hematopoyesis clonal experimental de Dnmt3a en comparación con los controles.

La haploinsuficiencia hematopoyética específica de Dnmt3a promovió el inicio y la progresión del cáncer en el cáncer de colon asociado a colitis, en línea con estudios previos.

Los hallazgos histopatológicos indicaron un aumento de la infiltración de células inmunes, formación de úlceras, lesión epitelial del colon, displasia y formación de adenocarcinoma. La haploinsuficiencia del gen Dnmt3a dentro de la médula ósea produjo una histopatología avanzada del cáncer de colon asociada a colitis y una mayor carga de cáncer.

El perfil del transcriptoma de los tumores de colon identificó firmas de una mayor formación de tumores de colon asociados a la colitis entre ratones con hematopoyesis clonal experimental impulsada por Dnmt3a, con un enriquecimiento de genes relacionados con la carcinogénesis, incluida la angiogénesis.

En particular, una mayor expresión de factor de crecimiento vascular endotelial (VEGF), receptor 1 del factor de crecimiento de fibroblastos (Ffgr-1), transición epitelial-mesenquimatosa (EMT), angiogénesis y miembro 1 de la familia β-catenina/Wnt (Wnt), huso mitótico, factor de transcripción 1 E2F (E2F), maestro regulador de la entrada del ciclo celular y la señalización del gen del metabolismo proliferativo (MYC), y punto de control de la brecha 2 (G2)/mitosis (M).

Por el contrario, se observó la regulación negativa de genes asociados con la adipogénesis o el metabolismo de los ácidos grasos y la fosforilación oxidativa.

Los hallazgos indicaron una mayor proliferación en el epitelio de las células del colon en regeneración entre Dnmt3a.^+/D ratones, lo que lleva a una patología avanzada del cáncer colorrectal asociada a colitis.

El tratamiento con axitinib eliminó los efectos promotores del cáncer de colon de Dnmt3a^+/D médula ósea directamente por la disminución de la densidad vascular del tumor e indirectamente por la normalización de la hematopoyesis aberrante de Dnmt3a-CH, con una disminución de las células mieloides circulantes y un aumento de los linfocitos T entre los Dnmt3a^+/D Quimeras de BM.

Los hallazgos indicaron que axitinib podría mitigar los efectos desfavorables de la hematopoyesis clonal entre los pacientes con cáncer.

Nueve semanas después del inicio del tratamiento con OMA/DSS, el examen colonoscópico reveló un aumento de la opacificación de la pared del colon, numerosos parches de fibrina y sangrado, lo que indica un aumento de la patología del colon.

Además, el equipo detectó tumores más grandes y numerosos en las zonas accesibles del colon entre Dnmt3a.^+/D quimeras de médula ósea comparadas con Dnmt3a^+/+-controles injertados.

El índice endoscópico murino modificado de las puntuaciones de gravedad del cáncer de colon asociado a colitis (MEICS) se elevó significativamente en el estudio Dnmt3a.^+/D grupo.

Un paciente con hematopoyesis clonal DNMT3A (R882) no desarrolló metástasis a distancia, mientras que ambos pacientes con mutaciones no R882 sí lo hicieron, lo que indica la posibilidad de diferentes alteraciones de la hematopoyesis clonal que imparten consecuencias funcionales divergentes.

Conclusión

Según los hallazgos del estudio, la pérdida heterocigótica específica de la hematopoyética de Dnmt3a exacerba el cáncer de colon asociado a la colitis a través de diversos mecanismos moleculares.

Esta alteración en la médula ósea afecta la patogénesis del cáncer de colon asociado a la colitis a través de vías autónomas de células no tumorales, lo que sugiere posibles estrategias terapéuticas. Se necesitan más investigaciones para investigar los mecanismos subyacentes, incluida la participación inmunológica.