Regulación circadiana del metabolismo y expresión de genes reloj en células tumorales : estudios in vivo y en cultivos celulares

Abstract

La regulación temporal de procesos celulares en una escala de 24 h probablemente haya surgido como una respuesta adaptativa a los ciclos día/noche y contribuido a la evolución de osciladores circadianos en diversos organismos, desde cianobacterias unicelulares fotosintéticas hasta animales heterótrofos multicelulares. Los ritmos circadianos (del latín, circa cercano, diem día) regulan numerosos procesos fisiológicos, incluyendo ciclos de sueño/vigilia, comportamiento y actividad locomotora, ciclos de temperatura corporal, funciones inmunes, metabólicas y del sistema endocrino y procesos cardiovasculares y digestivos. En consecuencia, los estilos de vida moderna (incremento de la luz en la noche, trabajos rotativos, jet lag, etc.) que alteran el equilibrio entre el sistema circadiano y el ambiente han sido asociados con un incremento en el riesgo de cáncer, desordenes metabólicos y enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares. Durante el trabajo de esta tesis nos planteamos estudiar la regulación temporal del metabolismo en células tumorales T98G provenientes de glioblastoma humano y la implicancia del sistema circadiano en la respuesta a drogas antitumorales. Los resultados evidenciaron oscilaciones metabólicas en el contenido endógeno de glicerofosfolípidos (GFLs) y actividad in vitro de la enzima fosfatidato fosfohidrolasa como también en el estado redox de las células T98G. A su vez, estas células exhibieron una respuesta diferencial en el tiempo al ser tratadas con el quimioterapéutico Bortezomib (inhibidor del proteosoma) con mayor susceptibilidad en una ventana temporal entre las 12 y 24 h luego de la sincronización con dexametasona. Luego de alterar la expresión del activador molecular Bmal1 mediante la tecnología CRISPR/Cas9, observamos una fuerte interacción entre el oscilador metabólico/redox y la maquinaria circadiana transcripcional, dado que los ciclos redox fueron sustancialmente alterados y la respuesta temporal a la susceptibilidad al Bortezomib mostró un adelanto de fase de 6 h respecto a las células T98G control. Por otro lado, la modulación farmacológica del reloj circadiano a través de agonistas sintéticos (SR9009) de los genes reloj represores REV-ERBs evidenció efectos antiproliferativos en células T98G alterando la progresión del ciclo celular y la acumulación de lípidos en células tumorales. Por último, evaluamos la velocidad de crecimiento de tumores provenientes de células A530 derivadas del sistema nervioso periférico o B16 de melanoma murino inyectadas en ratones C57BL/6 bajos distintas condiciones experimentales. Estos resultados evidenciaron una mayor tasa de crecimiento tumoral en aquellos ratones inyectados al comienzo de la noche respecto a los animales inyectados al comienzo del día que provenían de ciclos regulares de luz: oscuridad (LO). Resultados similares fueron observados cuando los animales fueron mantenidos en oscuridad constante (OO) luego de la sincronización a un ciclo regular de LO e inyectados al comienzo del día o noche subjetiva. Página | 2 Otra serie de experimentos evidenciaron una mayor tasa de crecimiento en los tumores provenientes de células A530 que tenían disminuida la expresión de Bmal1 respecto a las células control. En conjunto, los resultados de esta tesis sugieren una fuerte interacción entre el oscilador metabólico/redox y la maquinaria transcripcional, como así también una regulación temporal por parte del reloj circadiano sobre el crecimiento tumoral.