Resistencia a la terapia fotodinamica en un modelo de microambiente tumoral : Implicancias de la autofagia activada por HIF-1

Abstract

El estudio de las interacciones celulares en el microambiente tumoral se ha convertido en una de las principales áreas de investigación en la lucha contra el cáncer. La hipoxia y la autofagia han sido reconocidas como fenómenos activos en el microambiente tridimensional de los tumores sólidos debido a la pobre difusión de oxígeno y nutrientes en regiones alejadas de los capilares sanguíneos. La respuesta celular a la hipoxia está mediada principalmente por el factor de transcripción HIF-1 el cual modula la activación de la angiogénesis y vías de supervivencia que permiten la adaptación de la célula tumoral a este microambiente hostil. Además, resulta interesante que, en los últimos años, se ha demostrado que dicho factor puede inducir la activación de la vía autofágica, un mecanismo que promueve la supervivencia celular bajo diferentes condiciones de estrés Sin embargo, los mecanismos moleculares subyacentes, a través de los cuales HIF-1 induce autofagia, necesitan ser estudiados con detalle Tanto HIF-1 como la autofagia han sido vinculadas a la resistencia a tratamientos antitumorales incluyendo la Terapia Fotodinámica (TFD). La TFD consiste en la aplicación de fotosensibilizadores que al ser irradiados producen Especies Reactivas del Oxígeno, las cuales provocan a la muerte del tumor. Sin embargo, no hay reportes que demuestren la implicancia de la autofagia mediada por HIF-1 sobre la respuesta tumoral a la TFD En este trabajo, se emplearon tres modelos de estudio (cultivos en monocapa, cultivos tridimensionales y tumores in vivo) y evaluó cómo HIF-1 y la autofagia trabajan juntos para modular la respuesta celular a la TFD, además, se estudió el mecanismo molecular a través del cual HIF-1 controla autofagia para mediar la resistencia de células tumorales de cáncer de colon al tratamiento fotodinámico Se demostró que la activación de HIF-1, induce autofagia a través de un nuevo mecanismo que involucra la regulación transcripcional de la proteína autofágica VMP1 HIF-1 aumentó el flujo autofágico determinado por un aumento de la relación LC3- II/LC3-I, disminución de p62, aumento de VMP1 y agregación de RFP-LC3. Asimismo, la autofagia inducida por HIF-1 promueve resistencia a la TFD. Por otro lado, se demostró que el tratamiento fotodinámico, per se, puede inducir autofagia a través de la activación de la vía HIF-1NMPl Empleando cultivos 3D que recapitulan la arquitectura tridimensional de los tumores sólidos así como algunas de las características biológicas observadas en pacientes con cáncer, tales como la hipoxia, se estudió la naturaleza molecular de la resistencia a la TFD en un contexto de microambiente tumoral y revelamos, por primera vez, que la resistencia intrínseca a la TFD, observada en los cultivos 3D, puede ser explicada en términos de una "autofagia protectora" controlada por HIF-1 Por último, se evaluó el efecto de la inhibición farmacológica de la autofagia con Cloroquina (CQ) sobre el crecimiento tumoral. Se generaron tumores en ratones inmunodeprimidos y los animales se trataron con TFD, CQ o TFD+CQ. Los tumores fueron resistentes a la TFD. Sin embargo, hubo una disminución del 40% del crecimiento tumoral cuando la autofagia fue inhibida con CQ y la combinación TFD+CQ redujo dramáticamente el crecimiento de los tumores en un 75% respecto al tratamiento con TFD En conclusión, esta tesis reporta por primera vez que: 1- HIF-1 controla autofagia a través de la regulación de la expresión de VMPl; 2- La TFD induce autofagia, a través de la vía HIF-1NMP1, como mecanismo de resistencia; 3- Los cultivos tridimensionales son resistentes a la TFD debido, al menos en parte, a la actividad autofágica intrínseca dependiente de HIF-1; 4- La combinación de TFD con el inhibidor farmacológico Cloro quina, sensibiliza los tumores resistentes al efecto fototóxico.