La metilación del microARN-7 como nuevo biomarcador involucrado en la resistencia a quimioterapia en cáncer de ovario a través de la sobreexpresión de MAFG

 

Olga Vera,1,2 * Julia Jimenez,1,2 * Olga Pernia,1,2 Carlos Rodriguez-Antolin,1,2 Rocio Rosas,1,2 , Javier de Castro1,2†, Inmaculada Ibañez de Caceres1,2†

1 Cancer Epigenetics Laboratory, INGEMM, La Paz University Hospital, Madrid, Spain

2 Biomarkers and Experimental Therapeutics in Cancer, IdiPAZ, Madrid, Spain

 

Hoy en día, el tratamiento de elección para muchos tipos de tumores sólidos es la quimioterapia basada en compuestos derivados del platino. Los análogos del platino, como el cisplatino, ejercen una amplia y potente actividad en numerosos tipos tumorales. Sin embargo, el desarrollo de resistencia a al tratamiento es un fenómeno frecuente en muchos pacientes, principalmente en CPNM y cáncer de ovario (Ho et al. 2016). Uno de los eventos propuestos para explicar el desarrollo de resistencia a cisplatino es el silenciamiento epigenético de genes por metilación del ADN en su región reguladora (Heyn and Esteller 2012).

La epigenética es la disciplina que estudia los cambios heredables en la expresión genética que se producen sin que exista un cambio en la secuencia de bases del ADN, sino en alteraciones químicas de éste y en las histonas, que provocan la remodelación de la cromatina, facilitando o impidiendo la expresión tanto de genes como de microARNs. Los  microARNs  (miARNs) son genes pequeños de ARN no codificantes, que regulan la expresión génica por complementariedad de bases con la región 3’UTR de un ARN mensajero, al que se denomina gen diana. La primera vez que se describió la relación entre miARNs y cáncer fue en el año 2002 (Calin et al. 2002). El fenómeno del silenciamiento de la expresión génica por metilación del ADN es un proceso necesario para la vida de los organismos eucarióticos. Sin embargo, como todo proceso biológico, si se desregula puede llevar al desarrollo de enfermedades como el cáncer y, en el caso que nos ocupa, al desarrollo de resistencia al tratamiento con cisplatino. Este proceso, cuando ocurre en regiones reguladoras de miARNs supresores tumorales provoca el aumento de sus genes diana (Cao et al. 2013).

Hasta ahora, el conocimiento de la regulación de los miARNs y su papel en el desarrollo de quimioresistencia es bastante limitado (Chen et al. 2014). Con este trabajo (Vera et al. 2017), pretendemos profundizar en el papel de la regulación epigenética de miARNs, debido a la metilación del ADN de su región reguladora, y estudiar su relación con la respuesta a cisplatino en cáncer. Para ello, combinamos un análisis expresión de miARNs y ARNs mensajeros bajo la influencia de un tratamiento de reactivación epigenética, en un panel de cuatro líneas celulares pareadas sensibles y resistentes a cisplatino, de cáncer de pulmón no microcítico y cáncer de ovario. Además, analizamos la presencia de islas CpG, susceptibles de sufrir metilación en el ADN y realizamos ensayos de complementariedad in silico y análisis de ontología génica. Seleccionamos 7 miARNs cuyos potenciales genes diana están involucrados en progresión tumoral: miR-7, miR-132, miR-335, miR-148a, miR-10a, miR-124 y miR-9. Las validaciones en análisis de expresión y presencia de metilación en 19 líneas celulares tumorales humanas, confirmó que de todos los miARNs analizados, el miR-7 fue el único cuya expresión se encuentra inhibida por metilación de su región reguladora en líneas tumorales resistentes a cisplatino

El resultado con mayor aplicabilidad clínica, proviene del estudio de este marcador epigenético en amplios grupos de pacientes con cáncer de ovario (un total de 3 cohortes y 187 pacientes) procedentes de diferentes regiones del territorio nacional. Nuestros resultados indican que la presencia de metilación en la región reguladora del miR-7 podría utilizarse como un marcador predictivo de respuesta al tratamiento basado en platino en cáncer de ovario, prediciendo que subgrupo de pacientes tienen mayor riesgo de recaída y por tanto habrían de someterse a un mayor seguimiento clínico o incluso valorarse el uso de terapias alternativas.

Estos resultados nos han permitido la presentación de una patente que defiende el valor predictivo de la metilación-miRNA-7 en tumores sólidos tratados con platinos (PCTES2016/070516). Actualmente estamos en la fase de búsqueda activa de empresas biotecnológicas con interés en su licencia.

 

microARN-7
El estudio relaciona por primera vez la metilación del miR-7 y la aparición de resistencia a quimioterapia en cáncer de ovario a través del gen candidato diana MAFG. Imagen: Vera O, et al.

 

Posteriormente estudiamos los mecanismos por los que el miR-7 podría estar induciendo resistencia a cisplatino, a través del análisis de sus genes candidatos diana. De esta forma, seleccionamos cuatro genes que cumplían estas premisas y que además tenían una posible implicación en progresión tumoral: MAFG, MAPKAP1, ELK-1 y ABCA1. Nuestros ensayos funcionales de mutagénesis dirigida y actividad luciferasa, la sobreexpresión de precursores de miARNs y su silenciamiento por antago-miRs demuestran la regulación directa del gen MAFG por el miR-7 y su implicación en el desarrollo de resistencia a cisplatino en líneas celulares humanas.

El hecho de saber que la función de MAFG se asocia a detoxificación en situación de estrés oxidativo, nos hace pensar que su implicación en la aparición de fenotipos resistentes a cisplatino podría deberse a la protección que ofrece frente a los radicales libres que se generan en la célula tras la administración de este fármaco. De hecho, para determinar si la expresión de MAFG está ligado a la respuesta a cisplatino, realizamos ensayos de viabilidad celular a cisplatino tras la sobreexpresión ectópica de MAFG lo que se tradujo en un fenotipo intermedio entre las células sensibles y resistentes control.

Referencia

Vera et al., DNA Methylation of miR-7 is a Mechanism Involved in Platinum Response through MAFG Overexpression in Cancer Cells. Theranostics. 2017 Sept 22. doi:10.7150/thno.20112

Agradecimientos

Los autores agradecen  al Biobanco del Hospital Universitario la Paz y al IDIS-CHUS por el procesamiento de las muestras.

Bibliografía

Calin, G. A., et al. ‘Frequent deletions and down-regulation of micro- RNA genes miR15 and miR16 at 13q14 in chronic lymphocytic leukemia’, Proc Natl Acad Sci U S A, (2002) 99 (24), 15524-9.

Cao, J., et al. ‘DNA methylation-mediated repression of miR-886-3p predicts poor outcome of human small cell lung cancer’, Cancer Res, (2013) 73 (11), 3326-35.

Chen, D. Q., et al. ‘HDAC 1/4-mediated silencing of microRNA-200b promotes chemoresistance in human lung adenocarcinoma cells’, Oncotarget, (2014), 5 (10), 3333-49.

Heyn, H. and Esteller, M. ‘DNA methylation profiling in the clinic: applications and challenges’, Nat Rev Genet, (2012), 13 (10), 679-92.

Ho, G. Y., Woodward, N., and Coward, J. I. ‘Cisplatin versus carboplatin: comparative review of therapeutic management in solid malignancies’, Crit Rev Oncol Hematol. (2016)

Vera, O., et al. ‘DNA Methylation of miR-7 is a Mechanism Involved in Platinum Response through MAFG Overexpression in Cancer Cells’, Theranostics, (2017), 7 (17), 4118-34.

 

 

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