Uso de las modificaciones químicas presentes en las moléculas de ARN para diagnosticar y tratar el cáncer de cerebro (EPIGLIO)

Los gliomas difusos se encuentran entre los tumores más comunes del sistema nervioso central, con una alta morbilidad y mortalidad y posibilidades terapéuticas muy limitadas. Los gliomas difusos se caracterizan por una gran variabilidad en términos de edad en el momento del diagnóstico, características histológicas y moleculares, clasificación, capacidad de progresar a un grado superior y/o diseminarse en el cerebro, respuesta al tratamiento y resultado del paciente. Uno de los principales desafíos en el tratamiento de los gliomas difusos está relacionado con la heterogeneidad del comportamiento del tumor dentro del mismo subgrupo de tumores. Aunque en las últimas décadas se han realizado esfuerzos para mejorar la caracterización y clasificación de los tumores, con la integración de marcadores moleculares (p. ej. Mutación isocitrato deshidrogenasa (IDH), sigue siendo difícil predecir la respuesta al tratamiento y el resultado del paciente a nivel individual. Sin embargo, la clasificación precisa de los tumores es de suma importancia a la hora de elegir una terapia personalizada o evitar tratamientos innecesarios. En la actualidad, los principales métodos diagnósticos para detectar gliomas se basan en características histopatológicas, detección de mutaciones o variación del número de copias cromosómicas.

Sin embargo, persisten dificultades, particularmente con la clasificación de tumores, debido a la heterogeneidad del tumor y al sesgo de muestreo para los tumores obtenidos de biopsias pequeñas. En particular, los gliomas de grado 2 ("de bajo grado") y de grado 3 ("de alto grado") no se pueden distinguir fácilmente, ya que la heterogeneidad del grado del tumor intratumoral no es infrecuente en pacientes tratados con resección quirúrgica extensa. Otro desafío que plantean los gliomas es el seguimiento longitudinal de la progresión de la enfermedad, que actualmente se basa principalmente en resonancias magnéticas cerebrales repetidas, sin retorno al tumor en sí debido a la dificultad de obtener nuevas muestras de tumores en este entorno. Serían útiles nuevas herramientas para detectar cambios tumorales en el plasma, antes de que se produzcan cambios en las imágenes. Sin embargo, los marcadores circulantes presentan un verdadero desafío, ya que la detección de marcadores que se utilizan fácilmente en otros tipos de cáncer (p. ej. ADN libre circulante y células tumorales circulantes) se ve obstaculizado por una falta de sensibilidad en los gliomas.

Se han establecido varios perfiles genéticos, epigenéticos, metabólicos e inmunológicos en los gliomas, ampliando considerablemente el conocimiento de las características biológicas de estos tumores y ayudando a identificar posibles tratamientos. Recientemente, el mundo del ARN ha surgido como un área prometedora para explorar en la terapia del cáncer, particularmente desde el (re)descubrimiento de las modificaciones químicas del ARN (epitranscriptómica). Hasta la fecha, se han informado más de 150 tipos de modificaciones postranscripcionales en diversas moléculas de ARN. Este complejo paisajístico de marcas químicas encarna un código nuevo e invisible que gobierna el destino postranscripcional del ARN: estabilidad, empalme, almacenamiento, traducción. Es importante destacar que la epigenética del ARN ha surgido como una nueva capa de regulación de la expresión genética en tejidos sanos, así como en otras patologías como el cáncer.

Los marcadores químicos están asociados con la evolución y adaptación del cáncer, así como con la respuesta a las terapias convencionales. Con base en estas observaciones, se prevé que: (1) el panorama epigenético del ARN evoluciona con la progresión del cáncer, estableciendo una "firma química" que podría explotarse con fines de diagnóstico, pronóstico y predicción de la respuesta al tratamiento; (2) varias marcas químicas no son meras alteraciones "transitorias" sino más bien alteraciones "impulsoras" del proceso tumorigénico; (3) a diferencia de los nucleósidos no modificados, los nucleósidos modificados se excretan preferentemente como productos metabólicos finales en la orina después de circular en la sangre. En consecuencia, los marcadores de ARN alterados en los tejidos cancerosos pueden detectarse en la orina y la sangre y aprovecharse con fines de diagnóstico. Un enfoque original publicado recientemente combina el análisis multiplex de marcas de ARN mediante espectrometría de masas con bioinformática y aprendizaje automático. Utilizando muestras de ARN total extraídas de una cohorte existente de pacientes (59 gliomas de grado 2, 3 y 4; 19 muestras de control no cancerosas), se ha establecido una primera "firma química" capaz de predecir el grado de glioma con notable eficiencia y precisión.

N6, 2'-O-dimetiladenosina (m6Am), el marcador más regulado en el glioblastoma (GBM), es un factor de agresividad del cáncer colorrectal. Ubicado en el extremo 5' del ácido ribonucleico mensajero (ARNm), el m6Am puede influir en la estabilidad del ARNm y la eficiencia de la traducción. Esta etiqueta química es depositada por el factor de interacción 1 del dominio terminal carboxilo fosforilado (PCIF1), también conocido como CAPAM (PCIF1/CAPAM) metiltransferasa (escritor) y eliminado por la masa grasa y la proteína asociada a la obesidad (FTO) desmetilasa (borrador). La FTO está regulada negativamente en las células madre del cáncer colorrectal (CSC), lo que coincide con la acumulación de m6Am. Los niveles altos de m6Am mejoran significativamente las propiedades de las CSC, como la iniciación de tumores in vivo y la quimiorresistencia, sin cambios significativos en el transcriptoma. Este fenotipo agresivo puede revertirse mediante la inhibición de PCIF1, lo que demuestra el potencial de apuntar a efectores de ARN epigenéticos. Los datos preliminares sobre líneas celulares de glioma derivadas de pacientes sugieren un mecanismo similar en el glioma, donde la regulación negativa de FTO promueve la capacidad de formación de esferas en cultivos en suspensión de células madre GBM.

(3) Se ha establecido un método para detectar marcadores de ARN en muestras de plasma que arrojó resultados favorables después del análisis de muestras de plasma de una cohorte de cáncer colorrectal. Se utilizó el mismo proceso para obtener datos preliminares mediante el análisis de muestras de plasma de pacientes con glioma de grado 2 frente a donantes sanos. Este experimento confirmó la posibilidad de detectar y cuantificar 20 nucleósidos circulantes en sangre. Se demostraron cambios significativos entre muestras de donantes sanos y pacientes con glioma para algunos de los nucleósidos circulantes. Algunos estaban regulados al alza (p. ej. n6,2'-O-dimetiladenosina (m6Am), 1-metilguanosina (m1G)), mientras que otros estaban regulados negativamente (p. ej. adenosina (A), 5-metoxicarbonilmetil-2-tiouridina (mcm5s2U)). Es importante destacar que no todos los ARN marcados detectados estaban alterados (p. ej. N1-metiladenosina (m1A); 5-metilcitosina (m5C)). Si son confirmados por una cohorte más grande, estos cambios podrían constituir una firma circulante basada en epitranscriptómica para la detección temprana de enfermedades. Esta experiencia preliminar refuerza el interés en m6Am.

Finalmente, también se observaron cambios en el suero de los mismos pacientes en comparación con sujetos donantes sanos, pero a partir de otros nucleósidos. Esto subraya la importancia del estudio de los marcadores circulantes en sangre para el diagnóstico de gliomas.