El cáncer de mama es el más común en las mujeres y una de las causas más importantes de muerte por cáncer en todo el mundo. La presencia de células madre cancerígenas (CMCs) en los tumores se ha relacionado con una mayor tasa de recaídas, metástasis, y resistencia al tratamiento con quimio y radioterapia. Así, la radioterapia (RT) que se usa ampliamente para el tratamiento del cáncer de mama no siempre es efectiva, siendo la heterogeneidad y complejidad biológica del tumor y, principalmente, las CMCs que forman parte del mismo, las responsables de la recurrencia y metástasis después de la RT.

Esquema gráfico de la investigación llevada a cabo para estudiar el efecto de la RI en cáncer de mama. Se ha realizado tanto in vitro en cultivos celulares en monocapa como en suspensión enriquecidos en CMCs, así como el estudio in vivo de la capacidad de formar tumor de las células después de la radiación. Además se he realizado el análisis de los miRNAsy MMPs en pacientes con cáncer de mama que fueron sometidos a RT.

Por otro lado, el microambiente o nicho que rodea al tumor es otro de los factores importantes a tener en cuenta para determinar la eficacia de la RT en las mujeres con diferentes tipos moleculares de cáncer de mama. Las metaloproteasas (MMPs) son enzimas que participan principalmente en la remodelación de la matriz extracelular que forma el nicho tumoral y además intervienen en procesos carcinogénicos tales como la inflamación, la formación de nuevos vasos (angiogénesis), la invasión y la metástasis.

Es por ello que un equipo de científicos liderado por los investigadores Juan Antonio Marchal Corrales, catedrático del departamento de Anatomía y Embriología Humana y director del grupo de investigación ‘Terapias avanzadas: Diferenciación, Regeneración y Cáncer’ (CTS-963), y por María Isabel Núñez Torres, catedrática del  departamento de Radiología y Medicina Física y miembro del grupo de Investigación “Oncología básica y clínica (CTS-206), ambos pertenecientes a la Universidad de Granada y al Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA) y al Instituto de Biopatología y Medicina Regenerativa (IBIMER), han llevado a cabo sendos estudios para demostrar que pequeñas moléculas reguladoras de genes (microRNAs) específicas de CMCs y MMPs relacionadas con el microambiente tumoral serían claves para predecir la respuesta a RT en el tratamiento del cáncer de mama, dependiendo del tipo molecular y de la dosis de radiación utilizada.

Algunos autores de los artículos. De izquierda a derecha; José Manuel Entrena, Houria Boulaiz, Juan Antonio Marchal, Mª Auxiliadora Olivares, Carmen Griñán, Mª Isabel Núñez, Gema Jiménez, y Elena López.

Estos estudios son fruto de un trabajo multidisciplinar donde investigadores traslacionales, bioinformáticos e investigadores clínicos pertenecientes a la Universidad de Granada y de Jaén y al Hospital Universitario Virgen de las Nieves de Granada, todos ellos miembros del ibs.GRANADA, así como a la Red Andaluza de Diseño y Traslación de Terapias Avanzadas, aúnan fuerzas para dar un paso más en el ámbito de la Medicina Personalizada o Medicina de Precisión en Oncología.

En estos trabajos, primeramente se ha comprobado que la exposición a dosis de radiación de 2, 4 y 6 Gy afecta al fenotipo y a las características funcionales de las CMCs. Además, también se muestra el papel crucial que desempeña el microambiente en términos de interacciones celulares y plasticidad de las CMCs en el crecimiento tumoral tras la irradicación.

Así, se evaluó la capacidad tumorigénica de CMCs de cáncer de mama triple negativo humano previamente tratadas con las diferentes dosis de radiación tras su implantación en las mamas de ratonas (transplante ortotópico). Los resultados mostraron un incremento del volumen tumoral de las células irradiadas a bajas dosis (2 y 4 Gy) en comparación con aquellas tratadas con altas dosis (6 Gy) y con los controles no tratados con radiación. Esto apoyaría la idea de que las bajas dosis de radiación en cáncer de mama triple negativo son insuficientes para erradicar las CMCs debido a la radioresistencia que éstas presentan y que, además estas dosis serían capaces de promover el crecimiento del tumor. De hecho, en cáncer de mama ha sido ampliamente utilizada la RT convencional (2 Gy/fracción diarios; 45-50 Gy totales), pero cada vez es más usada la RT hipofraccionada, implicando dosis de radiación más altas en tiempos más cortos de tratamiento. Los resultados de este estudio experimental sugieren, por tanto, que para estos casos la RT hipofraccionada sería la más adecuada para evitar la selección de CMCs más resistentes y agresivas.

En los últimos años, se ha demostrado que las variaciones en la expresión de miRNAs y de MMPs pueden contribuir al desarrollo del cáncer de mama en los diferentessubtipos moleculares después de diferentes dosis radiación.Por ello, estos investigadores estudiaron la expresión de ocho miRNAs (miR-210, miR-10b, miR-182, miR-142, miR-221, miR-21, miR-93, miR-15b) que desempeñan un papel importante tanto en la tumorigénesis, como en el mantenimiento de las características de las CMCs y la radio-resistencia. Dichos miRNAs mostraron variabilidad de expresión según el tipo molecular del cáncer de mama estudiado y las diferentes subpoblaciones de células tumorales tras la irradiación. Por ejemplo, se demostró como el miR-21 y miR-182, que están asociados con la respuesta al daño radio-inducido del ADN, incrementaron sus niveles de expresión tras la irradiación de las CMCstanto de cáncer de mama triple negativo como de las hormono dependiente, hecho que está relacionado con su mayor radio-resistencia. Por el contrario, la expresión de mi-142 y miR-15b (relacionados con mayor sensibilidad a la radiación), aumentó tras el tratamiento con altas dosis de radiación en CMCs de cáncer de mama hormono dependiente. Por ello, estos miRNAs relacionados con radio-resistencia, progresión tumoral y radiosensibilidad podrían usarse como marcadores de respuesta a radiación en cáncer de mama.

Del mismo modo, el estudio también se centró en las MMPs, enzimas que están reguladas por sus inhibidores endógenos, los TIMPs, y mediante mecanismos epigenéticos por las histonas desacetilasas (HDACs). Los resultados mostraron que con la radiación los niveles de expresión de la MMP-1 y MMP-3 aumentaron en lasCMCs de cáncer de mama triple negativo, indicando su importancia en el proceso de invasión y metástasis tras el tratamiento.

Finalmente, se analizaron esos mismos miRNAs y MMPs en pacientes con cáncer de mama antes, durante y después de la RT. Se observó variación en los niveles de expresión de estas moléculas a lo largo del tratamiento con RT, así como una relación estadísticamente significativa entre estos niveles y algunas variables relacionadas con las características del paciente y la biología tumoraltales como el grado histológico, la edad, estado menopáusico,tratamiento con quimioterapia o toxicidad. Además, en pacientes con recidiva tumoral se encontró un aumento de los niveles en sangre de todas las MMPs analizadas y una disminución en los niveles de TIMP-1. Igualmente, se encontraron relaciones estadísticamente significativas paraMMP-3, MMP-9, TIMP-3 y TIMP-4 al igual que en miR-182, miR-21, miR-142, miR-210 y miR-10b, con algunas variables analizadas. Este estudio sugiere la utilización de estas moléculas como posibles biomarcadores pronósticos y predictivos de respuesta a RT y radiotoxicidad en las pacientes con cáncer de mama.

Con estos trabajos, los investigadores concluyen que podría ser de gran utilidad la implementación clínica mediante biopsia líquida de una determinada firma de miRNAs y de MMPs para determinar la eficacia de la RT y ajustar los regímenes de dosis de radiación personalizados y más precisos, que mejorarían el pronóstico, los tratamientos y la supervivencia de las pacientes con cáncer de mama.

El estudio ha sido financiado por el Instituto de Salud Carlos III gracias al proyecto integrado de excelencia para institutos acreditados PIE16-00045, a la Consejería de Salud de la Junta de Andalucía y a la “Cátedra Dres. Galera y Requena de investigación en células madre cancerígenas” de la UGR.