KAIST (presidente Kwang Hyung Lee) anunciado el 30 de eneroel que un equipo de investigación dirigido por el profesor Kwang-Hyun Cho del Departamento de Ingeniería Biológica y Cerebral logró usar la investigación de biología de sistemas para cambiar las propiedades de las células cancerígenas en los pulmones y eliminar tanto la resistencia a los medicamentos como su capacidad para proliferar en otras áreas del el cuerpo.
A medida que aumenta la incidencia del cáncer en las poblaciones que envejecen, el cáncer se ha convertido en la enfermedad más letal que amenaza una vida sana. Las tasas de mortalidad son especialmente altas cuando la detección temprana no ocurre a tiempo y se han producido metástasis en varios órganos. Para resolver este problema, se hicieron una serie de intentos para eliminar o reducir la capacidad de propagación de las células cancerosas, pero dieron como resultado que las células cancerosas en el estado intermedio se volvieran más inestables e incluso más malignas, lo que creó serios desafíos de tratamiento.
El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho simuló varios estados de células cancerosas en la transición epitelial a mesenquimatosa (EMT) de las células de cáncer de pulmón, entre células epiteliales sin capacidad metastásica y células mesenquimales con capacidad metastásica. Se estableció un modelo matemático de red molecular y los reguladores clave que podrían revertir el estado de las células mesenquimales, que habían adquirido invasividad y resistencia a los medicamentos, de regreso a las células epiteliales que se descubrieron mediante análisis de simulación por computadora y experimentos con células moleculares. En particular, este proceso logró revertir adecuadamente las células de cáncer de pulmón mesenquimatoso a un estado en el que eran sensibles al tratamiento de quimioterapia y evitó el estado inestable de células híbridas EMT en el proceso intermedio, que seguía siendo un problema difícil.
Los resultados de esta investigación, en la que KAIST Ph.D. estudiante Namhee Kim, Dr. Chae Young Hwang, investigador Taeyoung Kim y Ph.D. participó el estudiante Hyunjin Kim, se publicaron como un artículo en línea en la revista internacional “Cancer Research” publicada por la Asociación Estadounidense para la Investigación del Cáncer (AACR) el 30 de enero. (Título del artículo: Una estrategia de reprogramación del destino celular invierte la transición epitelial a mesenquimatosa de las células de cáncer de pulmón y evita los estados híbridos)
Las células en un estado híbrido de EMT, que son causadas por transiciones incompletas durante el proceso de EMT en las células cancerosas, tienen las características tanto de las células epiteliales como de las células mesenquimales, y se sabe que tienen una alta resistencia a los medicamentos y potencial metastásico al adquirir una alta capacidad de células madre. En particular, la EMT se mejora aún más a través de factores como el factor de crecimiento transformante-beta (TGF-β) secretado por el microambiente tumoral (TME) y, como resultado, aparecen varios estados celulares con alta plasticidad. Debido a la complejidad de la EMT, ha sido muy difícil revertir por completo el proceso de transición de las células cancerosas mesenquimales a un estado de célula epitelial en el que se eliminan la capacidad metastásica y la resistencia a los medicamentos, al mismo tiempo que se evita el estado de células híbridas de la EMT con alta capacidad metastásica y resistencia a los medicamentos. resistencia.
El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho estableció un modelo matemático de la red de regulación de genes que gobierna el complejo proceso de EMT, y luego aplicó un análisis de simulación por computadora a gran escala y una tecnología de control de red de sistemas complejos para identificar y verificar ‘p53’, ‘SMAD4’. , y ‘ERK1’ y ‘ERK 2’ (colectivamente ERK) a través de experimentos de células moleculares como los tres objetivos moleculares clave que pueden transformar las células de cáncer de pulmón en el estado de células mesenquimales, revertidas a un estado de células epiteliales que ya no demuestra la capacidad de hacer metástasis, evitando el estado celular híbrido EMT.
En particular, mediante el análisis del mecanismo de regulación molecular del complejo proceso EMT a nivel del sistema, se identificaron las vías clave que estaban vinculadas a la retroalimentación positiva que desempeña un papel importante en el retorno completo de las células cancerosas a un estado de célula epitelial en el que la capacidad metastásica y la resistencia a los medicamentos se eliminan.
Este descubrimiento es significativo porque demostró que las células mesenquimales pueden revertirse al estado de las células epiteliales en condiciones en las que está presente la estimulación de TGF-β, como en el entorno real donde se forma el tejido canceroso en el cuerpo humano.
La EMT anormal en las células cancerosas conduce a varios rasgos malignos, como la migración e invasión de células cancerosas, cambios en la capacidad de respuesta al tratamiento de quimioterapia, función mejorada de las células madre y diseminación del cáncer. En particular, la adquisición de la capacidad metastásica de las células cancerosas es un factor determinante clave para el pronóstico de los pacientes con cáncer. La tecnología de reversión de EMT en células de cáncer de pulmón desarrollada en esta investigación es una nueva estrategia de tratamiento contra el cáncer que reprograma las células cancerosas para eliminar su alta plasticidad y potencial metastásico y aumentar su capacidad de respuesta a la quimioterapia.
Al lograr revertir el estado de las células de cáncer de pulmón que adquirieron rasgos metastásicos altos y resistencia a los medicamentos y revertirlas a un estado de células epiteliales tratables con renovada sensibilidad a la quimioterapia, los hallazgos de la investigación proponen una nueva estrategia de tratamientos que pueden mejorar el pronóstico del cáncer. pacientes”.
Profesor Kwang-Hyun Cho
El equipo de investigación del profesor Kwang-Hyun Cho fue el primero en presentar el principio del tratamiento de reversión para revertir las células cancerosas a células normales, luego del anuncio de los resultados de su estudio que revirtió las células de cáncer de colon a células de colon normales en enero de 2020, y también presenta una exitosa investigación de reprogramación donde las células de cáncer de mama de tipo basal más malignas se convirtieron en células de cáncer de mama de tipo luminal menos malignas que se podían tratar con terapias hormonales en enero de 2022. Este último resultado de investigación es el tercero en el desarrollo de reversión tecnología en la que las células de cáncer de pulmón que habían adquirido rasgos metastásicos regresaron a un estado en el que se eliminó su capacidad metastásica y se mejoró la sensibilidad a los medicamentos.
Esta investigación se llevó a cabo con el apoyo del Ministerio de Ciencia y TIC y el Programa de Investigación Básica en Ciencia e Ingeniería de la Fundación Nacional de Investigación de Corea para Investigadores de Carrera Media.
