A A A
Plus
Agosto 15, 1995
663 Visitas

Telomerasas: un nuevo blanco en la terapia del cáncer

Una de las características primordiales del cáncer es la pérdida de los mecanismos que controlan el crecimiento celular normal, lo que ocasiona la proliferación indiscriminada de las células.

 Hasta la fecha, se sabe que este fenómeno puede presentarse como consecuencia de mutaciones sucesivas en uno o varios genes específicos, según el tipo de tumor estudiado. Recientemente, y de acuerdo con los resultados de numerosas investigaciones, se ha postulado que el crecimiento y proliferación de las células malignas en la gran mayoría de las neoplasias, depende fundamentalmente de la activación de la enzima telomerasa.

La telomerasa es un complejo de ribonucleoproteínas, sintetizadas a partir de un fragmento de ARN, cuya función es la síntesis y adición de secuencias teloméricas en los extremos de los cromosomas. Estos telómeros o terminaciones cromosómicas están formados en el ser humano y los vertebrados por una corta secuencia de bases, un nucleótido hexamérico (TTAGGG), que se repite en número variable y se dispone en filas ordenadas. Puesto que su síntesis es independiente de ADN, la longitud de estas secuencias se va acortando a medida que el material genético se divide. Así, alcanzado un número determinado de divisiones celulares y agotada la secuencia telomérica, la exposición o denudación de los extremos de ADN genera una especie de “alarma”, que impedirá que la célula se siga dividiendo.

El proceso de adición de telómeros requiere, en primer lugar, de la unión del extremo 3″ del ADN cromosómico a una porción del ARN de la telomerasa, el cual sirve de molde para la síntesis de la secuencia telomérica inicial. Luego, el cromosoma es translocado y puesto en posición de repetir la polimerización tantas veces como sea necesario, hasta obtener una cadena de unas 15 kilobases en promedio. Finalmente, por medio de la acción de una ADN polimerasa convencional, se sintetiza la cadena complementaria a la porción añadida y queda constituido el telómero definitivo (Figura 1).

Los telómeros cumplen dos funciones esenciales: por una parte aseguran la integridad y estabilidad del ADN al proteger los extremos del cromosoma de la recombinación con otras secuencias de ácidos nucléicos, y de la acción de las enzimas líticas, ya que tienen la capacidad de asociarse a nucleoproteínas de la envoltura o la matriz nuclear. Por otra parte, anulan el problema de la replicación terminal que se presenta durante la replicación semiconservativa del ADN, pues forman una secuencia expandible al final de cada cromosoma.
 


Figura 1.
La adición telomérica se inicia con la unión del extremo 3″ del cromosoma al ARN de la telomerasa que sirve de molde para la secuencia telomérica. El proceso se repite varias veces añadiendo más telómeros al cromosoma.

El problema de la replicación terminal consiste en que, mientras la banda líder de ADN se polimeriza en forma continua, la banda retardada lo hace mediante la unión de fragmentos de Okasaki, cuya síntesis requiere obligatoriamente de una secuencia primer o “cebadora” de ARN. Una vez concluido el proceso, la mayoría de estos fragmentos son degradados y reemplazados por ADN, obteniéndose la banda definitiva; sin embargo, no es posible eliminar el cebador terminal correspondiente al extremo 3″ original y en consecuencia, cada replicación se acompañaría de la pérdida de la secuencia de bases correspondiente a dicho extremo dando lugar al acortamiento progresivo del ADN cromosómico (Figura 2).

La pérdida gradual de los extremos del cromosoma, como resultado de divisiones sucesivas, alcanza un punto crítico a partir del cual la célula no puede continuar dividiéndose y se activan los mecanismos propios del envejecimiento (senescencia) celular. La mortalidad por envejecimiento o la pérdida de la capacidad de propagación, si bien puede preceder a la apoptosis, es un proceso diferente de esta última y hasta el momento no se ha establecido con claridad la relación entre estos dos eventos. Sin embargo, en la medida en que la longitud de los telómeros es un importante factor de predicción de la capacidad replicativa de la célula, puede concluirse que estas secuencias funcionan como un reloj mitótico y que su acortamiento es la medida celular de la edad mitótica del organismo. 


Figura 2.
Puesto que la polimerización es unidireccional (del extremo 5″Æ3″) la banda retardada requiere de la formación de fragmentos de Okasaki cuya síntesis requiere de un “primer” de RNA. Como el primer del extremo 3″ no es reemplazado, en cada división celular se pierde la secuencia de bases en este sitio, lo que se conoce como “problema de replicación terminal”.

 
El estudio de los modelos celulares de inmortalización “in vitro” demuestra que las células poseen una capacidad de división limitada, antes de que tenga lugar su envejecimiento y que luego de un número variable de divisiones alcanzan un primer estadío de mortalidad (M1). La activación de los mecanismos de eliminación en la fase M1 es consecuencia del acortamiento de los telómeros, bien sea porque la denudación de los extremos del ADN cromosómico da lugar a un daño del material genético que desencadena una señal que impide nuevas divisiones, o porque los genes que regulan este proceso son genes “silenciosos” localizados a nivel de la heterocromatina subtelomérica; en este caso, al acortarse el telómero y reducirse simultáneamente la longitud de dicha heterocromatina, los genes regulatorios son finalmente derreprimidos y activan el mecanismo M1.

Algunas células sin embargo, pueden eludir esta primera fase de mortalidad mediante mutaciones en ciertos genes como el p53 y Rb, o adicionando secuencias específicas de oncogenes virales (antígeno SV40 T) y continúan presentando divisiones adicionales. Puesto que estas células no manifiestan actividad de telomerasa, se sigue reduciendo el tamaño de los telómeros y ello eventualmente conduce a un segundo estadío de mortalidad o M2, en el que la gran mayoría de las células son aniquiladas (Figura 3). Las pocas células que sobreviven a la fase M1 adquieren una capacidad de proliferación ilimitada haciéndose virtualmente inmortales y manifiestan, de manera característica, importante actividad de telomerasa que se acompaña de estabilización de los telómeros, aunque la telomerasa por sí misma no regule la longitud de éstos.

Al evitar el acortamiento telomérico se previene la aparición de los mecanismos de envejecimiento celular y se elimina el problema de replicación terminal, prolongando el lapso de vida de las células. La determinación de la actividad de telomerasa varía en los distintos tipos celulares; en condiciones normales, esta enzima es inactiva en todas las células somáticas y sólo se expresa en las células germinales de ovario y testículo (donde es imprescindible para asegurar la transmisión de cromosomas intactos) y en menor grado, a nivel de las células progenitoras del sistema inmune y hematopoyético.
 


Figura 3. Para la inmortalización, las células deben superar dos etapas de mortalidad logrando finalmente la estabilización de los telómeros gracias a la actividad de la telomerasa; ello les permite proliferar indefinidamente.

Recientemente se llevó a cabo una investigación en la que, mediante la utilización del protocolo de amplificación de telómeros (TRAP) por Telomeric Repeat Amplification Protocol, basado en la reacción en cadena de la polimerasa, se identificó actividad de telomerasa en 85% de los tumores malignos estudiados (cuadro 1) y en todos los cultivos de células inmortalizadas analizados. Estos resultados sugieren que la estabilización de los telómeros, por acción de la telomerasa, es un mecanismo que permite a las células tumorales dividirse indefinidamente, desarrollando y perpetuando sus características malignas.

En cuanto a los tumores malignos que no manifiestan actividad de telomerasa, se ha considerado que las células que los componen no son inmortales y que su proliferación se debe a que han superado el estadío M1 de mortalidad, pero no el M2. Así, puesto que no expresan actividad de telomerasa, el crecimiento de estos tumores es autolimitado, si bien algunas de sus células pueden, en un momento determinado, adquirir inmortalidad. También es posible que en estos casos, participen otros mecanismos de prevención del envejecimiento celular, independientes de telomerasa y aún no identificados.


Cuadro 1.

Un grupo de investigadores japoneses y norteamericanos coordinados por el doctor Jerry W. Shay, del Departamento de Biología Celular y Neurociencias de la Universidad de Texas del Suroeste, publicó en el Journal of the National Cancer Institute los resultados de una investigación orientada a determinar la actividad de telomerasa en distintos tipos de cánceres de pulmón. Los autores estudiaron 136 muestras de tejido neoplásico pulmonar, obtenidas mediante resección quirúrgica, así como 68 muestras de tejido normal adyacente tomadas durante el mismo acto operatorio. Además, se analizaron 23 muestras de tejido metastásico, obtenidas mediante biopsia o durante necropsia, al igual que muestras de líquido pleural en tres pacientes con diagnóstico de adenocarcinoma de pulmón.

 Más del 80% de los tumores primarios de pulmón (109 de 136) y 100% de los tumores de células pequeñas (11 de 11) expresaron actividad de telomerasa, al tiempo que ésta fue detectada en sólo un poco más de 4% (3 de 68) de las muestras obtenidas de los tejidos sanos adyacentes. Se pudo detectar, así mismo, actividad de telomerasa en las células aisladas de las tres muestras de líquido pleural. 

Los autores concluyen que la determinación de la actividad de telomerasa diferencia los tumores según su contenido de células inmortales y puede ser una herramienta diagnóstica útil, como indicador del potencial de malignidad y de la capacidad metastásica del tumor.

A la luz del gran volumen de evidencia disponible en la actualidad en torno al destacado papel de la telomerasa en el crecimiento y proliferación de las células malignas, el desarrollo de estrategias que inhiban esta enzima constituye un abordaje revolucionario y potencialmente útil para el tratamiento del cáncer. No obstante, vale la pena considerar que hasta el momento, la asociación entre telomerasa y cáncer continúa siendo eminentemente correlativa y no se ha logrado determinar claramente una relación causa/efecto.

Incluso si logra comprobarse dicha causalidad, la identificación de células inmortales que no manifiestan actividad de telomerasa, demuestra la existencia de mecanismos adicionales de elongación del ADN, que no requieren de esta enzima. Además, los conocimientos actuales no permiten predecir satisfactoriamente el efecto de la administración de inhibidores de la telomerasa sobre los sistemas celulares que precisan de ella para su normal evolución, como es el caso de las células germinales y hematopoyéticas. Se ha demostrado, sin embargo, que estas células, a diferencia de las células malignas, poseen telómeros particularmente extensos, que en última instancia pueden protegerlas de una eventual terapia de bloqueo de la telomerasa.

Entre los mecanismos propuestos para lograr la inhibición de la telomerasa se ha sugerido la utilización de terapia génica básicamente en dos sentidos: ya sea mediante la expresión preferencial de fragmentos mutantes del ARN de la telomerasa, que suplanten al ARN nativo, y den lugar a la síntesis de telómeros incompetentes; o bien, estimulando la expresión de secuencias de oligonucleótidos, complementarias al ARN de la telomerasa, que compitan con los extremos cromosómicos y los desplacen de la enzima.

Otras posibles intervenciones se relacionan con la modificación de las proteínas asociadas al complejo ribonucleoproteínico de la telomerasa, que pueden ser susceptibles de manipulación y, por último, inhibiendo los factores que, independientemente de la telomerasa, determnen la adición de sus fragmentos. Esta última posibilidad puede ser particularmente útil para el tratamiento de los tumores de células mortales, cuya proliferación no depende de la telomerasa.

Es claro que todavía persisten muchos interrogantes, aunque los conocimientos actuales permiten concluir que la telomerasa reúne muchos de los criterios de un marcador ideal y universal del cáncer, que adicionalmente y por sus características particulares, favorece el diseño de novedosas alternativas terapéuticas potencialmente efectivas para el control de esta enfermedad.

Referencias:

Journal of the National Cancer Institute 87: 884-894 (Junio), 1995.
Journal of the National Cancer Institute 895-902 (Junio), 1995.
Journal of the National Cancer Institute 859-861 (junio), 1995

© EMSA    ILADIBA    AGOSTO  1995
 

A A A
Plus
Tags:

Artículos Relacionados

  • Anastrozol reduce cáncer de mama post-tratamiento

    Ver más >
  • Evidencia definitiva que terapia hormonal de reemplazo en menopausia causa cáncer de mama

    Ver más >
  • Guía de Práctica Clínica de Profilaxis y Tratamiento de Tromboembolismo Venoso en Pacientes con Cáncer

    Ver más >
  • Gammopatía monoclonal de significado indeterminado debe chequearse anualmente

    Ver más >