Investigating the role of HIF2a and the type I interferon signalling in cancer hypoxia

Abstract

La hipoxia es una de las principales características de los tumores sólidos. A medida que el tumor crece, se generan regiones a las que no llega el suministro de oxígeno y nutrientes debido a la distancia que se encuentran los vasos sanguíneos. Bajo esta circunstancia, las células activan una serie de respuestas para poder sobrevivir, la mayoría de ellas mediadas por los factores de transcripción HIF (del inglés, hypoxia induced factors). HIF está formado por una subunidad ¿ sensible a los niveles de oxígeno, y una subunidad ß. En situaciones normales, la subunidad ¿ es hidroxilada, lo cual permite la unión del complejo von Hippel Lindau (VHL) que estimulará su degradación proteosomal. Sin embargo, en condiciones de hipoxia, HIF¿ no es hidroxilada y puede translocarse al núcleo para dimerizar con la subunidad ß y promover la transcripción de genes para hacer frente a la escasez de oxígeno y promover el desarrollo tumoral.En este sentido, el carcinoma renal de células claras (ccRCC, del inglés clear cell Renal Cell Carcinoma) es un modelo de estudio importante de los factores de transcripción HIF, no solo porque el 80% de los casos presentan el gen VHL inactivo, sino también porque HIF1¿ y HIF2¿ tienen efectos opuestos en laprogresión tumoral. En esta tesis se ha podido observar que HIF2¿ es importante en el crecimiento tumoral, sobre todo cuando la densidad celular es baja, como ocurre al inicio de la enfermedad o de las metástasis. Asimismo, HIF2¿ suprimió la capacidad de migración celular in vitro, pero estimuló la capacidad de invasión tanto in vitro como in vivo, demostrando que HIF2¿ también ejerce un papel fundamental en el desarrollo de las metástasis. Por otro lado, a diferencia de la oxidación fosforilativa que las células llevan a cabo en condiciones normales para obtener la energía, las células tumorales redirigen el metabolismo a la glicolisis aerobia, incluso en presencia de oxígeno, efecto principalmente mediado por HIF1¿. De este modo, las células de ccRCC presentaron menor capacidad de respiración mitocondrial debido a los elevados niveles de HIF2¿.Por otro lado, la hipoxia genera un ambiente inmunosupresor dentro del tumor, impidiendo, por un lado, el establecimiento de células inmune efectoras y, por otro lado, promoviendo la presencia de células inmunosupresoras. La vía del interferón tipo I, importante en la respuesta inmune contra agentes infecciosos cuando detecta material genético foráneo y también relevante en la progresión tumoral, se vio disminuida en condiciones de hipoxia, promoviendo el efecto inmunosupresor. Esta supresión se detectó tanto en células tumorales como en células normales y en condiciones basales o tras haber estimulado la vía con un agente externo que simula ARN de doble cadena (dsRNA), mostrando que el efecto inmunosupresor de la hipoxia es general. Las mitocondrias se han descrito como orgánulos altamente inmunogénicos, debido a su origen bacteriano, y recientemente se ha demostrado que el ARN de origen mitocondrial (mtRNA) es un potente estimulador de la vía del interferón tipo I si es liberado al citoplasma. En esta tesis se demuestra que la inhibición de la vía del interferón tipo I se debe a los bajos niveles de mtRNA en condiciones de hipoxia, probablemente debido a una disminución en la transcripción del ADN mitocondrial, ya que no se detectó un aumento en los niveles de enzimas implicadas en la degradación del mtRNA ni tampoco se vio un aumento en la mitofagia, proceso por el cual la célula elimina mitocondrias no funcionales o dañadas en condiciones de hipoxia. Dado que muchos tratamientos oncológicos requieren la total funcionalidad de la vía del interferón tipo I para ser exitosos, y dado el efecto inmunosupresor ejercido por hipoxia, los resultados presentados en esta tesis sugieren que además de contar con el efecto inmunosupresor ya conocido de hipoxia, se debería tener en cuenta también las causas de esta inmunosupresión, como el reciente descubrimiento de la menor transcripción del ADN mitocondrial.