Mi nombre es Álvaro Gutiérrez Uzquiza y soy investigador y profesor del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Farmacia de la Universidad Complutense de Madrid. Hoy os voy a contar un trabajo que hemos hecho en el que utilizando la tecnología CRISPR/Cas9 hemos descubierto como el gen PRMT7 es esencial en la metástasis del cáncer de próstata. Vamos poco a poco. Lo podéis leer al completo en este enlace: https://doi.org/10.1016/j.canlet.2024.216776

Empecemos por algunos datos sobre el cáncer de próstata

Según la Organización Mundial de la Salud (OMS) el cáncer de próstata es el segundo más frecuentemente diagnosticado y la quinta causa de muerte por cáncer en hombres en todo el mundo (Sung et al., 2021). Estos datos demuestran la altísima incidencia que tiene en la población ya que, según los últimos estudios, 1 de cada 8 hombres lo sufrirá a lo largo de su vida. Afortunadamente, y gracias al uso del biomarcador antígeno específico prostático (PSA) y a los programas de prevención desarrollados, los pacientes que son diagnosticados con un tumor no diseminado, es decir todavía dentro de la próstata, presentan una supervivencia a 5 años muy alta, casi del 100%. Sin embargo, la situación cambia drásticamente para los pacientes que son diagnosticados con tumores diseminados, ya que su supervivencia decrece hasta un 30%. La diferencia radica en la efectividad de los tratamientos disponibles actualmente para tratar a los pacientes de cáncer de próstata, ya que son muy efectivos para controlar los tumores localizados, mientras que su efectividad es mucho menor para el tratamiento de los pacientes que desarrollan metástasis, derivando lamentablemente en el fallecimiento de estos pacientes. Por ello, resulta urgente encontrar nuevos biomarcadores que permitan ajustar los tratamientos disponibles y encontrar nuevas dianas terapéuticas con el fin de incrementar la supervivencia de los pacientes que desarrollan metástasis de cáncer de próstata.

Metástasis

La metástasis consiste en la aparición de tumores secundarios a partir de células que han conseguido diseminar desde el tumor primario hasta puntos distantes en el organismo. Aunque se conocen algunos procesos clave en su desarrollo, todavía no se saben con exactitud todos los mecanismos subyacentes. Los principales puntos clave en su desarrollo se conocen como cascada metastásica y consisten en:

1. Ganancia de capacidades motiles e invasivas por parte de las células del tumor primario
2. Intravasación de las células tumorales al torrente sanguíneo
3. Supervivencia en circulación sanguínea y evasión del sistema inmune
4. Extravasación en un órgano distante en el organismo
5. Supervivencia en un nuevo nicho
6. Formación de un nuevo foco tumoral.

La ganancia de estas habilidades metastásicas se da por la acumulación de alteraciones tanto genéticas como epigenéticas en las células del tumor primario (Massagué & Obenauf, 2016). Su estudio es complejo ya que conlleva un alto número de genes y procesos involucrados. Clásicamente se han ido estudiando uno a uno factores que pudieran estar involucrados en la metástasis y, aunque ha generado grandes descubrimientos, creemos que todavía faltan muchos factores implicados en la metástasis por descubrir. Es por ello que creemos que el uso de nuevas tecnologías que permitan un estudio no sesgado de un alto número de genes en el desarrollo de metástasis resulta vital.

La tecnología de edición genética de CRISPR/Cas9

La tecnología CRISPR ha revolucionado el campo de la biología molecular, ya que mediante la transfección en las células de la endonucleasa Cas9 y una guía de RNA, podemos editar selectivamente cualquier punto del genoma. Las librerías CRISPR, que consisten en un conjunto de guías de RNA que dirigen a la endonucleasa Cas9 para producir la edición genética de un elevado número de genes, se desarrollaron hace ya 10 años (Heintze et al., 2013; Wang et al., 2014). Su uso permite estudiar la relevancia de un alto número de genes de forma no sesgada en distintos procesos celulares.

¿Qué hemos hecho?

Nuestro principal objetivo era identificar genes que desempeñaran un papel crucial en las capacidades invasivas de las células del cáncer de próstata. Si lográramos identificar uno o varios genes, podríamos acercarnos a identificar posibles dianas terapéuticas, es decir, posibles tratamientos.

Para ello, en nuestro grupo de investigación, utilizamos la librería Human GeCKO desarrollada por Sanjana y colaboradores, para evaluar la relevancia de prácticamente todos los genes conocidos (más  o menos unos 20.000 genes a la vez) en el proceso invasivo de las células de cáncer de próstata metastásico (Sanjana et al., 2014). Es decir, un screening masivo. Llevamos a cabo dos estudios independientes en dos modelos diferentes de cáncer de próstata metastásico y su posterior validación. Estos estudios nos llevaron a determinar que nuestro mejor gen candidato a tener un rol esencial en la metástasis de cáncer de próstata fue la proteína arginina metiltrasnferasa 7 (PRMT7). Esta proteína se encarga de introducir un grupo metilo en diversas proteínas de las células, modificándolas postraduccionalmente, lo cual altera su actividad y/o estabilidad (Jain & Clarke, 2019).

Una vez identificado un posible factor candidato, quisimos comprobar que este gen estaba alterado en las metástasis de pacientes reales, más allá de las líneas celulares que se usan en los laboratorios. Para ello analizamos los datos de diferentes bases de datos que se nutren análisis realizados en pacientes. Tras observar en las bases de datos de The Cancer Genome Atlas (TCGA) que su sobreexpresión en pacientes de cáncer de próstata correlacionaba con una menor supervivencia de los pacientes y que una mayor expresión en muestras de tumor primario obtenidas del Hospital Clínico San Carlos de Madrid correlacionaba con un estadio más avanzado de la enfermedad, se decidió profundizar en su estudio. Para ello, en nuestro laboratorio empleamos la tecnología CRISPR/Cas9, para generar líneas de cáncer de próstata metastásico donde eliminamos el gen PRMT7 de manera estable. Mediante estudios in vitro observamos que su ausencia en las células reducía significativamente sus capacidades invasivas, migratorias y proliferativas, mientras que aumentaba su capacidad de adhesión a diferentes sustratos. Posteriormente, inoculamos modelos animales con estas líneas celulares sin PRMT7 que habíamos generado (y con controles) para estudiar su capacidad diseminativa in vivo. En concreto, usamos el modelo de membrana corioalantoidea de embriones de pollo y modelos murinos inmunodeprimidos. En ambos casos, su inoculación reveló que la ausencia de PRMT7 redujo la diseminación de las células metastásicas de cáncer de próstata a órganos distantes.  Es decir, sin PRMT7, las células tumorales llegan menos a otros órganos.

Por último, llevamos a cabo un análisis transcriptómico comparando la expresión genética de nuestra línea celular sin PRMT7 y la línea control. A pesar de que se habían descrito numerosas proteínas celulares que podían ser metiladas por PRMT7, sobre todo las implicadas en splicing alternativo (Li et al., 2021), nuestros estudios revelaron que en los modelos de cáncer de próstata metastásico, la arginina metiltransferasa 7 parece regular diversos procesos biológicos relacionados con la motilidad y la adhesión celular. Al indagar en la expresión de los genes de adhesión celular, pudimos observar que PRMT7 estaba induciendo una reprogramación del tipo de moléculas de adhesión expresadas por las células metastásicas de cáncer de próstata. Por ejemplo, observamos mayores niveles proteicos de las integrinas ITGb4 y menores de ITGa1 en las células sin PRMT7. Las integrinas son receptores de adhesión involucrados en la unión de la célula a los diferentes sustratos que las rodean. Este hecho nos hizo suponer, que el cambio en el tipo de moléculas de adhesión podría estar alterando al tipo de matriz que se unen selectivamente las células metastásicas de cáncer de próstata y por tanto el tejido diana en el que pueden metastatizar. Nuestros estudios in vitro revelaron que la ausencia de PRMT7, a través de la reprogramación del tipo de moléculas de adhesión expresadas inducía una mayor adhesión a laminina mientras que las células control se adherían mejor a colágeno. En general, nuestros resultados mostraron que PRMT7, influyendo en la adhesión celular era capaz de disminuir la adhesión de las células tumorales y aumentar su capacidad motil fomentando la diseminación celular y, por tanto, la aparición de metástasis tanto in vitro como en los modelos animales.

Esquema de cómo PRMT7 actúa sobre factores de transcripción (TF) que regulan la expresión de moléculas de adhesión

Conclusión

La inhibición o eliminación (farmacológica o genética) de PRMT7 reduce significativamente las capacidades invasivas de las células de cáncer de próstata metastásico. A nivel molecular PRMT7 reprograma la expresión de moléculas de adhesión. Lo hace por medio de la metilación en arginina varios factores de transcripción. Esta reprogramación lo que provoca es una pérdida de adhesión de las células del tumor primario y un aumento de su motilidad. Es decir, que cuando PRMT7 actúa, las células son capaces de separarse del tumor primario, aumentar su movilidad y, por lo tanto, estar más capacitadas para llevar a cabo la metástasis. De hecho, la expresión elevada de PRMT7 se correlaciona con mayor agresividad tumoral y peor pronóstico en pacientes. Por todo ello, nuestros estudios con librerías CRISPR han permitido identificar nuevos genes que podrían ser nuevas dianas terapéuticas para prevenir o tratar la metástasis de cáncer de próstata y en concreto, nuestro grupo propone un nuevo biomarcador y/o diana terapéutica que se trata de la proteína arginina metiltransferasa 7, PRMT7.

Artículo original

Maria Rodrigo-Faus, Africa Vincelle-Nieto, Natalia Vidal, Javier Puente, Melchor Saiz-Pardo, Alejandra Lopez-Garcia, Marina Mendiburu-Eliçabe, Nerea Palao, Cristina Baquero, Paula Linzoain-Agos, Angel M. Cuesta, Hui-Qi Qu, Hakon Hakonarson, Monica Musteanu, Armando Reyes-Palomares, Almudena Porras, Paloma Bragado, Alvaro Gutierrez-Uzquiza,

CRISPR/Cas9 screenings unearth protein arginine methyltransferase 7 as a novel essential gene in prostate cancer metastasis,Cancer Letters,Volume 588, 2024, 216776, ISSN 0304-3835,

https://doi.org/10.1016/j.canlet.2024.216776