Georgetown University Medical Center
WASHINGTON (26 de enero 2015) – Los biólogos que trabajan con los ingenieros y los físicos han descubierto una molécula que dicen ayuda a determinar si las células de cáncer de mama que son resistentes a la terapia antiestrógeno vivirá o morirá.
Su estudio, publicado en línea a principios de este mes inCancer Investigación, representa una de las principales conclusiones de una colaboración única entre Georgetown Lombardi Comprehensive Cancer Center y Virginia Tech que fue diseñado para estudiar la célula viva como un sistema de procesamiento de la información.
“Necesitábamos un enfoque de ingeniería a un problema biológico – nadie había construido un modelo como esto antes”, dijo el investigador principal del proyecto, Robert Clarke, PhD, DSc, Decano de Investigación de la Universidad de Georgetown Medical Center..
Su equipo se compone de oncología y genéticos investigadores de Georgetown Lombardi e ingenieros eléctricos e informáticos y especialistas en bioinformática de Virginia Tech.
Los científicos crearon un modelo matemático que utiliza todos los datos biológicos conocidos hasta la fecha sobre el cáncer de mama estrógeno-positivo para entender las decisiones que las células tumorales hacen para asegurar su supervivencia, en base a las señales de su entorno y su propio estado interno. Es apoyado por una subvención federal de $ 7.5 millones.
“Una célula es mucho más difícil de modelar que los sistemas de ingeniería, tales como la red eléctrica de la nación o de un circuito integrado complejo, debido a la increíble cantidad de interacciones entre sus componentes”, explica el ingeniero eléctrico Virginia Tech William T. Baumann, PhD, profesor asociado en el Departamento de Ingeniería Eléctrica y Computación, y co-autor del artículo de Bradley. “Estamos sólo al principio de ser capaz de modelar una célula entera.”
Este enfoque puede ser clave para entender por qué muchos de los aproximadamente 125.000 pacientes con diagnóstico de cáncer de mama estrógeno-positivo (es decir, su crecimiento del cáncer se alimenta de la hormona) se vuelven resistentes a la terapia antiestrógeno – como el tamoxifeno, fulvestrant e inhibidores de la aromatasa.
El problema no ha sido resuelto en los 30 años, ya que algunos de estos tratamientos han sido utilizados, dice Clarke. “El resultado es que muchos tumores estrógeno-positivos se repiten, las células de cáncer endocrino resistente como incurables”, añade.
El uso de su modelo, el equipo encontró un componente clave molecular que determina si una célula de cáncer de mama se encenderá la autofagia – un proceso en el que una célula mastica y elimina las proteínas tóxicas para mantenerse con vida – o el interruptor en la apoptosis, que empuja la célula para morir. Esta molécula, el interferón factor regulador-1 (IRF1), se activa cuando una célula está bajo tensión, tal como por tratamiento antiestrógeno.
Pérdida de IRF1 promovió la resistencia a los antiestrógenos, mientras que el silenciamiento de IRF1 restauró la sensibilidad a los agentes, dice Clarke.
Clarke dice modelado “te ayuda a encontrar las cosas que pueden ser muy importante que usted no habría descubierto el uso de la intuición por sí sola. La lógica molecular de estos circuitos es difícil de comprender por el razonamiento intuitivo, y sé que si no hubiéramos tenido el modelo, habríamos dejado de nuestros experimentos antes de descubrir la importancia de la señal IRF1. “