E. coli genotóxica "atrapada en el acto"
Investigadores revelan la transformación de organoides de colon in vitro
Las bacteriasEscherichia coli son miembros constitutivos de la microbiota intestinal humana. Sin embargo, algunas cepas producen una genotoxina llamada colibactina, que está implicada en el desarrollo del cáncer colorrectal. Aunque se ha demostrado que la colibactina deja cambios muy específicos en el ADN de las células del huésped que pueden detectarse en las células del cáncer colorrectal, estos cánceres tardan muchos años en desarrollarse, lo que deja en la oscuridad el proceso real por el que una célula normal se convierte en cancerosa. El grupo de Thomas F. Meyer, del Instituto Max Planck de Biología de la Infección, en Berlín, y sus colaboradores han logrado ahora "atrapar a la colibactina en el acto" de inducir cambios genéticos característicos de las células de cáncer colorrectal y causar un fenotipo transformado, tras sólo unas horas de infección.
La tinción de inmunofluorescencia muestra que la E. coli productora de colibactina genotóxica (verde) causa daños en el ADN (indicados por la presencia de la proteína de reparación del ADN γH2AX, blanca) y megalocitosis (agrandamiento anormal de las células) (derecha). Esto no se observa en las células infectadas con una cepa mutante de E. coli (E. coli ΔclbR) que es defectuosa para la síntesis de colibactina (izquierda). La faloidina (roja) tiñe los filamentos de actina de las células y el ADN se muestra en azul.
© Max-Planck-Institut für Infektionsbiologie / Amina Iftekhar
Más de dos tercios de los pacientes con cáncer colorrectal son portadores de cepas de E. coli productoras de colibactina en su intestino y el número de portadores está aumentando en el mundo occidental. Las pruebas epidemiológicas de la relación entre determinadas especies bacterianas y algunas formas de cáncer humano abundan, pero sigue siendo difícil aportar las pruebas directas necesarias para justificar amplias estrategias de prevención. Recientemente, el equipo de Meyer aportó la primera prueba definitiva de dicha relación al identificar la firma genética que deja la colibactina en las células del huésped y demostrar que puede detectarse en un subgrupo de cánceres colorrectales.
Ahora han dado un paso importante al utilizar organoides para observar la propia transformación. Esta nueva tecnología permite cultivar células epiteliales primarias normales de colon en forma de esferas 3D. Estos "mini-órganos" huecos son generados por las células madre adultas que impulsan el rápido recambio de la mucosa colónica. Antes de la llegada de esta tecnología, los experimentos de infección in vitro requerían líneas celulares, que ya están parcialmente transformadas y, por lo tanto, no son adecuadas para recapitular las primeras etapas del desarrollo del cáncer. Para comprobar si las E. coli productoras de colibactina tienen algún efecto duradero en las células del huésped, el equipo infectó sus organoides durante tres horas. Esto ya era suficiente para inducir los cambios característicos del cáncer colorrectal. Las células infectadas no sólo empezaron a proliferar más rápido de lo normal, sino que un subconjunto de células ya no necesitaba la presencia de la proteína Wnt en el medio de crecimiento.
El factor de crecimiento impulsa el cambio de las células madre
Este "factor de crecimiento" crítico está presente en el entorno que rodea a las células madre en el fondo de las glándulas del colon e impulsa su recambio. En condiciones sanas, se impide la proliferación incontrolada de las células en cuanto abandonan este nicho que contiene Wnt. "Entonces dejan de proliferar y asumen las funciones digestivas, para ser desechadas una vez que llegan a la superficie, empujadas por el flujo continuo de células que abandonan el nicho de células madre", dice Michael Sigal, uno de los autores principales que recientemente ha establecido su propio laboratorio en el Hospital Universitario Charité de Berlín para estudiar el fenómeno con mayor detalle. Además, explica: "El mismo fenómeno se observa en los cultivos de organoides: requieren la presencia continua de Wnt para seguir creciendo. Sin ella, las células se diferencian y mueren poco después".
Esta independencia del factor de crecimiento, como la observada en los organoides infectados, es una característica de las células del cáncer colorrectal en fase inicial. La secuenciación de estos organoides reveló que contenían numerosas mutaciones, incluidos grandes cambios estructurales que llevaron a la pérdida, ganancia o reordenación de secciones enteras de cromosomas. "Sorprendentemente, no observamos mutaciones en genes directamente implicados en la señalización Wnt, que se sabe que causan cáncer colorrectal en pacientes que heredan dichas mutaciones. En cambio, encontramos mutaciones relacionadas con la señalización de p53", afirma Amina Iftekhar, primera autora del nuevo trabajo. Este importante supresor de tumores es conocido como el "guardián del genoma" y, hasta ahora, sólo unos pocos estudios habían insinuado la posibilidad de que también afectara a la dependencia de Wnt.
Mutaciones en la vía de señalización de p53
Thomas F. Meyer explica que estos hallazgos encajan bien con las pruebas de los grandes programas de secuenciación del cáncer: "Está claro que el cáncer colorrectal puede surgir por diferentes mecanismos. En los casos impulsados por la inflamación crónica, como la colitis o la enfermedad de Crohn, donde las cepas de E. coli productoras de colibactina son particularmente prominentes, las mutaciones en p53 se encuentran efectivamente como un evento temprano". Y los grandes reordenamientos cromosómicos que observaron se encuentran en la mayoría de los casos de cáncer colorrectal.
Según Meyer, esto tiene importantes implicaciones: "Aunque la mayoría de los pacientes con cáncer colorrectal son portadores de E. coli productora de colibactina, nos desconcertaba el hecho de que la firma de la colibactina sólo pudiera detectarse en una pequeña proporción, hasta un diez por ciento. Nuestros nuevos resultados sugieren ahora que la firma característica es el resultado de la eliminación adecuada de los enlaces cruzados de los sitios dañados en el ADN. Si este proceso de curación se pone en peligro o la maquinaria de reparación se sobrecarga, en su lugar parecen producirse grandes cambios cromosómicos y aberraciones cromosómicas cuando las células dañadas intentan superar los enlaces cruzados del ADN. La evidencia de este tipo de reparación fallida es frecuente en los cánceres colorrectales y sugiere que el efecto carcinogénico de la colibactina puede ser sustancialmente mayor que el diez por ciento de los casos sugeridos sólo por la firma".
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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