El melanoma maligno es uno de los tipos de cáncer de piel más agresivos que existen y su incidencia está aumentando en los últimos años a nivel mundial. Entre los factores que contribuyen a la letalidad y gravedad de esta enfermedad destacan la aparición tardía de los primeros síntomas, la falta de tratamientos eficaces, la alta tendencia que tiene a producir metástasis, y también los problemas que presenta su detección. Desafortunadamente, el diagnóstico del melanoma maligno continúa siendo problemático a día de hoy debido a la falta de señales o indicadores, denominados biomarcadores, que permitan detectar esta enfermedad de manera temprana y precisa, así como predecir cómo va a progresar la enfermedad en un paciente una vez detectada.

Esquema gráfico de la investigación llevada a cabo para estudiar el perfil metabolómico de exosomas aislados de CMCs y sangre de pacientes con melanoma maligno. A partir de cultivos celulares de CMCs y células tumorales diferenciadas, y de sangre de pacientes con melanoma maligno y controles sanos, se realizó la extracción y caracterización de los exosomas y se analizó su composición molecular, en busca de moléculas características de CMCs, diferencialmente presentes en la sangre de los pacientes, con potencial para ser considerados biomarcadores diagnósticos de la enfermedad.

Estas características previamente mencionadas, que hacen de este tipo de cáncer una enfermedad tan grave, pueden ser en parte atribuibles a las denominadas células madre cancerígenas (CMCs), una pequeña población de células que existe en los tumores, y que presenta las características típicas de las células madre. Son responsables del inicio, crecimiento y mantenimiento de los tumores, así como de las metástasis y de las recaídas, incluso años después de haber erradicado un tumor.

Es por ello, que un equipo de científicos liderado por Juan Antonio Marchal Corrales, catedrático del departamento de Anatomía y Embriología Humana y director de la Cátedra Dres. Galera y Requena de Investigación en Células Madre Cancerígenas, perteneciente a la Universidad de Granada, al Instituto de Investigación Biosanitaria de Granada (ibs.GRANADA) y ala Unidad de Excelencia MNat: ModellingNature, se ha centrado en el estudio de estas CMCs, y en concreto de unas pequeñas vesículas que actúan de emisarios de estas células, denominadas exosomas, que producen y envían a otras células y tejidos a modo de mensajeros, para comunicarse mediante la transferencia de ciertas biomoléculas y condicionar la aparición de metástasis.

Se ha visto que estos exosomas están implicados en muchos procesos tumorales y, las células los liberan y circulan a través de la sangre, representando una fuente de biomarcadores muy interesante, puesto que pueden aislarse fácilmente a partir de una muestra de sangre. Este trabajo se centró en la caracterización a nivel molecular de exosomas producidos por CMCs y aislados en sangre de pacientes con melanoma maligno, mediante técnicas metabolómicas, disciplina que estudia el conjunto de moléculas de los sistemas biológicos,con el fin de encontrar posibles biomarcadores para el diagnóstico de esta enfermedad.

Este estudio es fruto de un trabajo multidisciplinar donde investigadores traslacionales, bioinformáticos e investigadores clínicos pertenecientes a la Universidad de Granada, a la Fundación MEDINA, liderado por Francisca Vicente y José Pérez del Palacio, directora e investigador principal del departamento de screening respectivamente, a los Hospitales Universitarios Virgen de las Nieves y San Cecilio de Granada, todos ellos miembros del ibs.GRANADA, la Universidad de Vigo, así como al Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), aúnan fuerzas para dar un paso más en el ámbito de la Medicina Personalizada o Medicina de Precisión en Oncología.

Imágenes de exosomas aislados de pacientes con melanoma maligno.

En este trabajo, en primer lugar se demostró que la composición molecular de los exosomas producidos por las CMCs es diferente a la de aquellos liberados por células tumorales diferenciadas. Para ello, a partir de una línea primaria derivada de un paciente con melanoma maligno, se cultivaron ambos tipos de células en grandes cantidades y se aislaron los exosomas que producen y liberan al medio de cultivo. Tras una comprobación de las propiedades y características tanto de las células como de los exosomas que producen, se realizó unanálisis metabolómico, que permite estudiar el conjunto de moléculas (metabolitos) presentes en una muestra biológica. Tras la extracción, y detección de las moléculas mediante un sofisticado equipo denominado espectrómetro de masas, que permite detectarlas y cuantificarlas con alta precisión, se realizaron una serie de análisis estadísticos para ver qué moléculas se encontraban en mayor concentración en los exosomas de un tipo de células y de otro. Así, se identificaron tentativamente algunos metabolitos de naturaleza lipídica diferencialmente presentes en exosomas de CMCsy de células tumorales diferenciadas.

Perfil metabolómico

Posteriormente, y siguiendo la misma aproximación científica, se realizó un estudio similar comparando el perfil metabolómico de exosomas aislados de la sangre de pacientes con melanoma maligno en distintos estadios y de individuos sanos que actuaban como controles. El estudio concluyó que ciertos metabolitos, incluyendo algunos de los previamente identificados en las CMCs, también estaban presentes en los exosomas aislados de la sangre en distintas concentraciones entre los pacientes con melanoma, y los individuos sanos. Mediante los correspondientes modelos estadísticos, estas moléculas y su diferente concentración en sangre permitirían distinguir a los individuos con melanoma maligno de aquellos que no lo padecen, y por tanto son susceptibles de consideradas potenciales biomarcadores para el diagnóstico de esta enfermedad.

No obstante, los autores destacan que este estudio es solo una primera aproximación, en la cual aún queda pendiente la identificación de algunos de estas moléculas, la caracterización completa de aquellas tentativamente identificadas, así como la repetición del mismo con un mayor número de muestras para la validación y verificación de su aplicación clínica como biomarcadores.

Estudios como el presente constituyen una nueva vía para el descubrimiento de biomarcadores de cáncer orientados a mejorar el diagnóstico temprano, el pronóstico y la predicción de respuesta al tratamiento. Y por supuesto estos resultados son extrapolables a muchos otros tumores, para la búsqueda de biomarcadores que nos ayuden a entender mejor la patogenia de estas enfermedades y a alcanzar una medicina de precisión personalizada.

El estudio ha sido financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades (proyectoRTI2018-101309-B-C2 y el contrato FPU de José Luis Palacios Ferrer con Ref: FPU15/03682), por el Instituto de Salud Carlos III (Proyecto PIE16-00045), la Consejería de Economía, Conocimiento, Empresas y Universidad de la Junta de Andalucía, al Fondo Europeo de Desarrollo Regional (proyecto SOMM17/6109/UGR, UCE-PP2017-3), la “Cátedra Dres. Galera y Requena de investigación en células madre cancerígenas” de la UGR y la Fundación MEDINA.

Referencia bibliográfica:

Palacios-Ferrer JL, García-Ortega MB, Gallardo-Gómez M, García MÁ, Díaz C, Boulaiz H, Valdivia J, Jurado JM, Almazán-Fernández FM, Arias-Santiago S, Amezcua V, Peinado H, Vicente F, Pérez Del Palacio J, Marchal JA. Metabolomic profile of cancer stem cell-derived exosomes from patients with malignant