Sobreexpresión de PTEN como terapia preventiva en cáncer

Abstract

[ES] El cáncer es, sin duda, una de las enfermedades que mayores retos presenta en la investigación biomédica. Son muchos los genes involucrados en el cáncer con los que se está investigando, y en muchos casos se ha observado que algunos genes aparecen mutados en una gran parte de los tumores, lo que da a entender que la alteración de estos genes puede ser clave en el desarrollo de gran parte de los tumores, aun cuando no esté directamente ligada al inicio de la formación del tumor. Un claro ejemplo de este grupo es el gen PTEN, el segundo supresor tumoral más mutado en el cáncer, por detrás de p53. Se estima que se pueden encontrar mutaciones somáticas de PTEN en el 30% de los cánceres. La proteína codificada por este gen (PTEN) tiene un papel central en la regulación de una de las rutas de señalización más importantes en el metabolismo, crecimiento, proliferación, supervivencia y migración: la ruta PI3K/AKT. Por ello, además de ser la causante del síndrome de Cowden, la pérdida de función de PTEN es un evento importante en el desarrollo y migración tumoral. Por ello, en este trabajo se plantea la hipótesis de que la sobreexpresión de PTEN pueda prevenir el crecimiento tumoral y metástasis en células portadoras de mutaciones en genes relacionados con el cáncer, concretamente en los genes BRCA1, KRAS, MYC y PIK3CA. Por tanto, nos planteamos como objetivo prevenir el desarrollo del cáncer en las vías de los genes nombrados mediante la sobreexpresión de PTEN. Con este objetivo, se introducirá una copia de PTEN con un sistema de expresión inducible Tet-On en una línea celular inmortalizada, y luego se introducirán las mutaciones en oncogenes y supresores tumorales. Con el fin de imitar las mutaciones más comunes en estos genes, se introducirá una copia extra de los genes comúnmente amplificados (MYC y PIK3CA) en un vector de alta expresión. Se editarán las regiones codificantes de los dos restantes (BRCA1 y KRAS) con el sistema CRISPT/Cas9, de modo que se expresen las mutaciones más comunes. Con el objetivo de testar las consecuencias funcionales de las alteraciones, realizaremos ensayos de migración y proliferación celular. Si nuestra hipótesis es correcta, sobreexpresar PTEN debería evitar la capacidad proliferativa y migratoria mostrada por los cultivos celulares que alberguen las mutaciones más comunes en el cáncer. Si esta prueba de concepto tuviera resultados positivos, se abriría una nueva ventana en la terapia por medio de la que prevenir la oncogénesis guiada por diferentes genes pudiera ser factible cambiando únicamente la regulación de uno de ellos.

[EN] The cancer is, undoubtedly, one of the most challenging disease being faced by the biomedical research. There are plenty of genes on which the scientific community is working on, and in many cases it has been shown that some of those genes are involved in most types of cancer. This statement leads to think that alterations in those genes have a mayor importance in the development of tumors, even when the mutation itself is not directly bounded to the starting event of the oncogenesis. PTEN gene is a good representative of those genes, as it is the second most frequently mutated tumor suppressor gene in cancer, just behind p53. Nearby in 30% of cancers mutations on PTEN can be found. The protein encoded by this gene (PTEN) plays a key role in the regulation of one of the most important signaling pathway in cell metabolism, growth, proliferation and migration — the PI3K/AKT pathway. In addition to be the direct responsible of the cancer, as it is in the Cowden syndrome, loss of PTEN function is a mayor determinant in the tumor growth. Here we hypothesize that PTEN overexpression might prevent tumor growth and metastasis in cells harboring mutations on genes deeply involved in cancer — BRCA1, KRAS, MYC and PIK3CA. Therefore, we purpose to prevent cancer growth mediated by these genes through the overexpression of PTEN. In order to fulfil that goal, we propose the following pilot project — a copy of PTEN under inducible expression with Tet-On system will be introduced in an immortalized cell line. Then we will introduce mutations in several oncogenes and tumor suppressors. As a means of mimicking the most common mutations in those genes, extra copies of the two commonly amplified genes — MYC and PIK3CA — harbored in high expression vectors will be transfected. Coding regions of the remaining two — BRCA1 and KRAS — will be edited by the CRISPR/Cas9 system, so the most common mutations can be expressed in the cells. In order to test the functional consequences of these alterations, cell proliferation and cell migration will be our read-outs. If our hypothesis is correct, overexpressing PTEN should prevent proliferation and migration capacities showed by cell cultures harboring the most common mutations in cancer. If this proof-of-concept project is positively fulfilled, it would open a window in therapy whereas preventing oncogenesis driven by different genes could be feasible changing the regulation of one.