Científicos de la Universidad de Santiago de Compostela descubren una nueva forma de tratamiento del carcinoma anaplásico de tiroides

7 junio 2024 | Actualidad científica

El Carcinoma Anaplásico de Tiroides
Los carcinomas de la glándula tiroides más frecuentes se denominan carcinomas papilares de tiroides. En ellos, las células alteradas crecen más que el tejido normal, pero conservan una gran parte de su función como células de tiroides, como por ejemplo concentrar yoduro. Su tratamiento es efectivo en una mayoría de casos, y consiste en cirugía (llamada tiroidectomía) combinada, en algunos casos (para completar), con el radioyodo.

Los carcinomas anaplásicos tienen muchísimas mutaciones por célula, más que los carcinomas diferenciados. Pero estas mutaciones no son siempre las mismas en cada caso, y pocas son comunes entre pacientes distintos. Además, hemos comprobado que las células de un tumor concreto tienen muchas mutaciones repetidas entre ellas, lo que significa que tienen menos heterogeneidad tumoral de lo que se presuponía, y que si se encuentra una terapia a la que responda ese tumor, va a responder todo el tumor (Capdevila, et al. 2015; Capdevila, et al. 2018). En los últimos dos años, se ha aprobado en Estados Unidos una terapia para carcinoma anaplásico de tiroides que presente la mutación BRAF+, mediante una combinación de dos fármacos. La mala fortuna es que son pocos los casos de anaplásico de tiroides BRAF+. Lo mismo sucede para otras dianas moleculares con fármaco específico como RET, NTRK, ALK, hay muy pocos casos de carcinoma anaplásico en los que se puedan aplicar. Otra modalidad de terapia, la inmunoterapia no es últil por sí sola. En cualquier caso, parece que la adición de inmunoterapia a cualquier otra combinación de tratamientos podría incrementar la tasa de respuesta (Capdevila, et al. 2020).

La colección TIROCHUS
La investigación en cáncer se realiza con datos clínicos obtenidos de los pacientes, pero también en los laboratorios donde se estudian los mecanismos celulares. Es en el laboratorio donde se descubren nuevas terapias, que muchas veces nunca llegan a funcionar en los pacientes, pero que algunas veces suponen un avance tremendo en el tratamiento del cáncer. Hace más de diez años, un grupo de médicos de Santiago de Compostela dedicados al cáncer de tiroides, pensamos que la investigación de laboratorio en cáncer debería ser más rigurosa, y más parecida a lo que estaba pasando en el paciente. Nos planteamos que para encontrar las diferencias “importantes” en el cáncer tiroideo, teníamos que tener en el laboratorio las células normales de tiroides y de tumores benignos, creciendo en exactamente las mismas condiciones que las células de los carcinomas.

Figura 1. Diseño general de la colección TIROCHUS.

Así comenzó la colección TIROCHUS, que recoge los excedentes de tejido de las operaciones de tiroides donados generosamente por los y las pacientes (Figura 1). Para este proceso fue necesario desarrollar un nuevo sistema de cultivo celular para que las células se comportasen como si estuvieran todavía en el cuerpo del paciente (Bravo, et al. 2013). Gracias al esfuerzo conjunto de pacientes, especialistas de endocrinología, patología, cirugía e investigadores de laboratorio, del Centro de Investigación en Medicina Molecular (CIMUS) y del Complejo Hospitalario Universitario de Santiago (SERGAS), ambos pertenecientes a la Universidad de Santiago de Compostela (USC) y el Instituto de Investigación Sanitaria Galicia (IDIS), junto con el interés y esfuerzo de las autoridades sanitarias (SERGAS, ISCiii), y de las entidades de financiación (Xunta de Galicia, ISCiii, Agencia Estatal de Investigación AEI), hemos progresivamente puesto en marcha un sistema que cultiva las células de las muestras quirúrgicas, -por tanto, esas células están vivas-, y podemos estudiar los mecanismos del cáncer frente a los de las células normales o tumorales benignas.


Progresivamente los esfuerzos están dando resultados, como por ejemplo un estudio relevante sobre el papel del factor TGF beta en el carcinoma papilar de tiroides (Garcia-Rendueles, et al. 2017). Además, cada año hacemos un informe sobre el estado de nuestra colección TIROCHUS, y una reunión-debate sobre en qué proyectos podríamos involucrarnos (Figura 2, año 2023).

Figura 2. Colección TIROCHUS a 2023. A) El medio de cultivo h7H que reúne todo lo que necesita la célula de tiroides para vivir a concentraciones equivalentes a las del suero humano. B) Fotografías de microscopio de cultivos creciendo, donde se muestra que a pesar de ser en 2D, las células tienden hacer agrupaciones semejantes a folículos. C) En estas agrupaciones se destaca la tinción para los marcadores de tiroides Tiroglobulina (TG) y Tiroperoxidasa (TPO). D) Otros marcadores de tiroides también se tiñen como el transportador de yoduro, NIS. E) Principales grupos representados en la colección TIROCHUS. F) TIROCHUS a diciembre de 2023: Izquierda, muestras totales en parejas (muestra tumor/normal), y pacientes únicos. Derecha, distribución por grupo de patología. G) Modelo de investigación Pre-Clínico in vivo: crecimiento de carcinoma anaplásico de paciente en ratones NSG de forma ortotópica en la tiroides. El seguimiento y la respuesta a la terapia se hace con un PET-IVIS. H-I) La patología de los carcinomas anaplásicos de paciente implantados en el ratón, reproduce la que se observa en los pacientes.

Una nueva terapia para carcinoma anaplásico de tiroides: PIAS2b-dsRNAi
Los investigadores dirigidos por Clara Álvarez del grupo Neoplasia & Endocrine Differentiation y José Manuel Cameselle del Servicio de Anatomía Patológica, han descubierto una terapia innovadora para el cáncer anaplásico de la glándula tiroides. Las investigaciones, todas en el ámbito preclínico con cultivos celulares y ensayos en animales, han demostrado que el tratamiento con PIAS2b-dsRNAi elimina selectivamente las células malignas del carcinoma anaplásico de tiroides sin afectar a las células sanas o a otros tipos de cáncer de tiroideo menos agresivos, tal como ha sido publicado recientemente en la prestigiosa revista Nature Communications (Rodrigues, et al. 2024).

Los autores llegaron a este descubrimiento tras investigar con muestras de cáncer anaplásico tiroideo comparadas con las otras muestras no anaplásicas. Descubrieron que las células del carcinoma anaplásico tienen una cantidad muy limitada de la proteína PIAS2b en comparación con las células sanas o de cánceres tiroideos diferenciados. También descubrieron que dicha proteína juega un papel fundamental en la división celular, justo en la mitosis, y que su eliminación, en el cáncer anaplásico, bloquea el proceso de mitosis e induce la muerte celular mediante un proceso conocido como “catástrofe mitótica”.

Las pequeñas proteínas como SUMO1, SUMO2, Ubicuitina, o NEDD8 son como pequeños zapatos o accesorios que permiten regular a otras proteínas. Si los tienen puestos (por ej. SUMOyladas) no funcionan; si no los tienen puesto (por ej. De-SUMOyladas) funcionan. A las proteínas enzimas que se dedican a ponerle estos zapatos a otras proteínas se las conoce genéricamente como SUMOylasas, Ubicuitin-ligasas, o Neddylasas. La proteína PIAS2b es una enzima del grupo de las SUMOylasas. Es decir, une la pequeña proteína SUMO1 a otras proteínas diana en un aminoácido Lisina de la proteína diana.

Figura 3: Localización de PIAS2b en la metafase de la mitosis. Se observa una célula de carcinoma anaplásico de tiroides estudiada mediante microscopía confocal de super-resolución. En gris (DAPI) se observan los cromosomas en metafase de mitosis, empaquetados en el centro o ecuador de la célula en mitosis; observamos que un fragmento de cromosoma se queda retrasado, y la célula anaplásica no espera por él y lo perderá. En verde, la proteína PIAS2b, en rojo la pequeña proteína SUMO1, en azul los filamentos del huso mitótico (Tubulina TUBB) que se encargan de mover los cromosomas.
Figura 4. Reconstrucciones 3D de los datos de microscopía confocal en células de carcinoma anaplásico de tiroides mediante inteligencia artificial. Nuestros estudios han demostrado que la proteína diana a la que PIAS2b une SUMO1 en mitosis se llama PSMC5. Esto se conoce como SUMOylación de PSMC5 por PIAS2b en mitosis.

Los investigadores han demostrado que las células anaplásicas no toleran una cantidad alta de la proteína PIAS2b, pero tampoco pueden dividirse si no está presente porque su actividad de SUMOylación es imprescindible o esencial para la mitosis. Es, por tanto, una debilidad o un talón de Aquiles; PIAS2b es esencial para la mitosis, pero no puede haber demasiada porque la mata. (Figura 3 y Figura 4)

Por ello, los investigadores sintetizaron, mediante una tecnología basada en el RNA mensajero, un pequeño RNA de doble cadena (dsRNAi) diseñado específicamente contra PIAS2b. Surge así el agente terapéutico PIAS2b-dsRNAi que bloqueó selectivamente la producción de PIAS2b en las células del cáncer anaplásico. Como control (placebo) de los experimentos se generó un RNA pequeño, sintetizado de la misma forma, pero que no tenía ningún efecto en RNA humano (ns-dsRNAi).

Figura 5. Células de carcinoma anaplásico de tiroides tras tres días de tratamiento con PIAS2b-dsRNAi o tratamiento con placebo ns-dsRNAi. Las células se marcan con un colorante nuclear y se siguen con una cámara microscópica dentro del incubador, sin que se alteren las condiciones para crecer. Las células tratadas con PIAS2b-dsRNAi se mueren por catástrofe mitótica, es decir, no consiguen continuar la mitosis.
Figura 6. Células de carcinoma papilar de tiroides avanzado (de alto grado) tras tres días de tratamiento con PIAS2b-dsRNAi o tratamiento con placebo ns-dsRNAi. Las células se marcan con un colorante nuclear y se siguen con una cámara microscópica dentro del incubador, sin que se alteren las condiciones para crecer. No se observan diferencias entre ambos tratamientos.

Los autores confirmaron la eficacia terapéutica de PIAS2b-dsRNAi en células anaplásicas mediante experimentos en líneas celulares, en cultivos celulares de tumores humanos, así como in vivo, en carcinomas anaplásicos humanos implantados en ratones (Comparar figuras 5 y 6. Figura 7).

Figura 7. Ensayo pre-clínico in vivo en ratones con carcinoma anaplásico de paciente, implantado en la tiroides ortotópicamente y con tratamiento intravenoso en dos grupos: uno tratado con ns-dsRNAi (placebo) y otro con PIAS2b-dsRNAi. Se muestra un ratón de cada grupo seguido mediante PET-IVIS, en la semana 1 tras la implantación del carcinoma, en la semana de comienzo de la terapia y en el punto final. Se observa que mientras que en el ratón placebo el carcinoma ha crecido y se ha extendido, en el ratón tratado, el carcinoma se ha controlado e incluso reducido.

Debido a que las células normales (sanas) y tumorales no anaplásicas tienen más cantidad de PIAS2b y tienen probablemente sustitutos para esta proteína por lo que no es esencial, el tratamiento no afectó a las células sanas, por lo que es esperable que con el tratamiento con PIAS2b-dsRNAi no se produzcan efectos secundarios indeseables. Además, este tratamiento también resultó eficaz en cultivos celulares de cánceres anaplásicos de páncreas pulmón y estómago. Este original descubrimiento es una nueva forma de terapia que abre una puerta al tratamiento más eficiente del cáncer anaplásico de tiroides. Tras estos datos preclínicos es necesario apurar las etapas para que esta estrategia terapéutica llegue lo antes posible a la fase de ensayos clínicos.


Bibliografía

  • Bravo SB, Garcia‐Rendueles ME, Garcia‐Rendueles AR, Rodrigues JS, Perez‐Romero S, Garcia‐Lavandeira M, Suarez‐Farina M, Barreiro F, Czarnocka B, Senra A, et al. 2013 Humanized médium (h7H) allows long‐term primary follicular thyroid cultures from human normal thyroid, benign neoplasm, and cancer. The Journal of clinical endocrinology and metabolism 98 2431‐2441.
  • Capdevila J, Vivancos A, Matias‐Guiu X, Iglesias C, Salva F, Serres X, Gonzalez O, Caubet E, Jimenez J, Zafon C, et al. 2015 Genomic landscape of anaplastic thyroid cancer. Journal of clinical Oncology 33 6033‐6033.
  • Capdevila J, Mayor R, Mancuso FM, Iglesias C, Caratu G, Matos I, Zafon C, Hernando J, Petit A, Nuciforo P, et al. 2018 Early evolutionary divergence between papillary and anaplastic thyroid cancers. Ann Oncol 29 1454‐1460.
  • Capdevila J, Wirth LJ, Ernst T, Ponce Aix S, Lin CC, Ramlau R, Butler MO, Delord JP, Gelderblom H, Ascierto PA, et al. 2020 PD‐1 Blockade in Anaplastic Thyroid Carcinoma. Journal of clinical oncology : official journal of the American Society of Clinical Oncology 38 2620‐2627.
  • Garcia‐Rendueles A, Rodrigues JS, Garcia‐Rendueles M, Suarez‐Farina M, Perez‐Romero S, Barreiro F, Bernabeu I, Rodriguez‐Garcia J, Fugazzola L, Sakai T, et al. 2017 Rewiring of the apoptotic TGF‐beta‐SMAD/NFkappaB pathway through an oncogenic function of p27 in human papillary thyroid cancer. Oncogene 36 652‐666.
  • Rodrigues JS, Chenlo M, Bravo SB, Perez‐Romero S, Suarez‐Farina M, Sobrino T, Sanz‐Pamplona R, Gonzalez‐Prieto R, Blanco Freire MN, Nogueiras R, et al. 2024 dsRNAi‐mediated silencing of PIAS2beta specifically kills anaplastic carcinomas by mitotic catastrophe. Nat Commun 15 3736.