EL ADN MITOCONDRIAL DE EXOSOMAS COMO MARCADOR DE AGRESIVIDAD EN CÁNCER RENAL

Analizamos el papel de marcadores no invasivos, principalmente en exosomas y ADN mitocondrial (ADNmt) como biomarcadores estables, novedosos y prometedores en carcinoma renal. Se han analizado para este estudio 140 fracciones (B-F) obtenidas por ultracentrifugación de muestras de sangre total de 28 individuos (13 pacientes y 15 controles). Se usaron sistemas específicos para caracterizar las fracciones exosomales (Nanoparticle Tracking Analysis). Posteriormente, se realizó un análisis de PCR digital (dPCR) para consecutivamente realizar la cuantificación del número de copias de ADNmt. De esta forma, se consiguió demostrar la importancia del ADNmt, en la fracción exosomal, como marcador de agresividad del carcinoma renal, siendo la primera vez que se describe esta relación.

Introducción

El carcinoma de células renales (CCR) es la tercera neoplasia maligna urológica más frecuente y sigue siendo una de las más letales entre las urológicas. La incidencia de CCR está aumentando a nivel mundial, con tasas que varían según el país, la edad, la raza y el sexo. Los principales problemas y escenarios en el manejo de esta enfermedad son principalmente: (i) Síntomas inespecíficos que causan diagnóstico en etapas avanzadaa; y (ii) Detección incidental de RCC mediante técnicas de imagen abdominal de nuevos tumores diagnosticados. Estos aspectos refuerzan la necesidad de identificar nuevos biomarcadores predictivos para el diagnóstico, la progresión y el pronóstico del CCR.

Uno de los mayores retos de la oncología personalizada radica en identificar biomarcadores predictivos de respuesta a la terapia para su uso directo en el ámbito clínico. Por ello, se realizan muchos esfuerzos en la búsqueda de biomarcadores para generar una adecuada estratificación que ayude a un tratamiento certero mediante la diferenciación de diversos subtipos. Hay datos que inician una correlación entre algunos patrones de expresión y un peor pronóstico en el CCR de célu n  las claras (ccRCC), como patrones de expresión más bajos en los genes AGXT, PTGER3 y SLC12A3, o una supervivencia reducida, con patrones de expresión más altos en el gen ALOX5; entre otros.

En relación con el papel de los biomarcadores no invasivos como el caso de los exosomas, hasta la fecha se han indicado como biomarcadores en este tipo de tumor patrones aumentados de la polimerasa I y el factor de liberación de transcripción (PTRF)/Cavin1 detectados en exosomas de orina de ccRCC. Además, los exosomas urinarios son una de las mejores opciones para la búsqueda de biomarcadores en este tumor. Estudios recientes sugieren que los cambios en los niveles de ARNm de las nanovesículas extracelulares urinarias reflejan el estado de enfermedad de los tejidos renales y sus alteraciones funcionales. De hecho, se ha publicado recientemente el papel del receptor de (pro)renina ((P)RR), una única proteína transmembrana codificada por el gen ATP6AP2, como un nuevo biomarcador para el diagnóstico del cáncer, la evaluación de la gravedad y la predicción del pronóstico.

No podemos olvidar también, el papel del ADN tumoral libre de células circulantes (ccfDNA) como una herramienta interesante en el campo de la oncología. El ccfDNA se ha investigado como un biomarcador potencial en el diagnóstico y pronóstico no invasivos, así como en el seguimiento de enfermedades. Se puede aislar fácilmente de fluidos corporales o sangre. Se cree que su origen se debe principalmente a la muerte celular apoptótica o necrótica, aunque también se han sugerido mecanismos de liberación activa. Todo esto, abre nuevas posibilidades para el desarrollo de aplicaciones clínicas: pruebas prenatales no invasivas (NIPT), diagnóstico de cáncer, medicina de trasplante y virología.

En relación con el ADNmt, se han encontrado variaciones en el número de copias del ADNmt circulante libre de células (ccf-ADNmt) en plasma y suero de pacientes con varios tumores como el de mama, renal, ovárico o pulmonar. Se conoce el papel del ADNmt y su susceptibilidad al estrés oxidativo y mutaciones y, por esa razón, hay muchas investigaciones centradas en esta molécula. Hay informes que indican que las variaciones en el número de copias de ADNmt en sangre periférica están asociadas con el riesgo de desarrollar varios tipos de cáncer, como el cáncer colorrectal o el adenocarcinoma ductal pancreático.

Metodologías novedosas

La evolución tecnológica en biología molecular hace posible cada vez una mayor disponibilidad de herramientas que nos permitan un mayor éxito en la detección de mutaciones poco frecuentes. Estas mutaciones poco frecuentes se definen, como aquellas con una frecuencia baja (menor al 1%, incluso llegando algunas a obtener éxito en rangos de hasta 0.1%). La tecnología de la PCR digital (dPCR) permite una subdivisión de la reacción en un chip compuesto por un número aproximado de 20.000 micropocillos; lo que le permite aumentar el éxito de la reacción y obtener información de mutaciones poco frecuentes. Esta metodología, nos permite tanto cuantificar como amplificar ADN, cDNA y ARN. Gracias a la elevada sensibilidad y precisión de esta metodología, sus aplicaciones están aumentando exponencialmente en estos años. Podemos destacar las siguientes aplicaciones:

-Pruebas de COVID-19 en aguas residuales.

-Detección de mutaciones poco frecuentes: (identificación de cáncer residual por debajo de los niveles de detección actuales; detección de nuevas mutaciones y duplicaciones de cáncer y supervisión de mutaciones resistentes a los fármacos).

-Variación en el número de copias: permite incluso detectar una variación inferior al 1,2 en un CNV (copy number variations) de cuatro a cinco copias.

-Expresión genética y análisis de miARNs: (análisis de eventos de metilación; cuantificación de niveles de transcripción y medición de cambios en niveles de miARNs).

-Terapia genética y celular. Con gran cantidad de aplicaciones como el desarrollo y la fabricación de terapias genéticas y de células T con receptores quiméricos de antígenos (Chimeric Antigen Receptor, CAR).

-Detección de microrganismos patógenos microbianos.

-Validación de NGS.

– Detección de GMO.

Conclusiones

Gracias a estudios de este tipo, se siguen encontrando nuevos marcadores no invasivos para el manejo de tumores, confirmando el alto contenido de ADNmt en los exosomas como un poderoso biomarcador. Por lo tanto, la aplicación de la biopsia líquida en el escenario clínico es una técnica no invasiva prometedora para la predicción, el diagnóstico precoz y el seguimiento del tratamiento del cáncer. Sería muy interesante estudiar cómo varía la cantidad de ADNmt en controles versus pacientes en fracciones enriquecidas en contenido exosomal. Genes mitocondriales como HV1 y CYB eran marcadores adecuados para detectar agresividad y metástasis. Estos nuevos biomarcadores tendrán implicaciones relevantes en el diagnóstico y manejo del CCR, donde actualmente no existen biomarcadores moleculares con aplicaciones directas en escenarios clínicos. Esta es la primera vez que se propone el ADNmt como un biomarcador estable en el CCR y el tratamiento del cáncer.

 

Autor: María Jesús Álvarez Cubero. Profesora Titular UGR e Investigadora Centro de Genómica e Investigación Genyo (Granada)

 

 

Referencias

Determination of Exosome Mitochondrial DNA as a Biomarker of Renal Cancer Aggressiveness. Elena Arance, Viviana Ramírez, Alejandro Rubio-Roldan, Francisco M Ocaña-Peinado, Catalina Romero-Cachinero, Ana Belén Jódar-Reyes, Fernando Vazquez-Alonso, Luis Javier Martinez-Gonzalez, Maria Jesus Alvarez-Cubero. Cancers (Basel). 2021 Dec 31;14(1):199. doi: 10.3390/cancers14010199.