Regulación circadiana de los marcadores de células madre tumorales en el cáncer colorrectal

Abstract

El cáncer colorrectal (CCR) es uno de los tumores más frecuentes en los países desarrollados. Aunque su incidencia y mortalidad han disminuido, su pronóstico no ha cambiado, y un alto porcentaje de pacientes con CCR desarrollan recaídas, metástasis metacrónicas o recidivas locales, durante su enfermedad. Otra de las características que afectan a la progresión de la enfermedad es la existencia de metástasis distales en el momento del diagnóstico (metástasis sincrónica), y, además, algunas de ellas escapan a las técnicas de imagen actuales, las denominadas metástasis subclínicas. La identificación de estos pacientes es muy importante para su correcto manejo, pero la falta de marcadores pronósticos lo dificulta. Las células madre cancerígenas (CMCs) parecen ser las responsables del desarrollo y progresión del tumor, y lo que parece más importante, de la resistencia a tratamientos y por tanto el pronóstico del paciente. Dada la conexión entre la alteración circadiana y el desarrollo y la progresión del cáncer, nos propusimos analizar la importancia pronóstica de las proteínas circadianas centrales en el CCR, así como su relación con los marcadores de CMCs. Medimos la expresión de PER1-3, CRY1-2, BMAL1, NR1D2, CD44 y CD133 en una cohorte de pacientes con CCR mediante inmunohistoquímica (IHC) y analizamos su potencial pronóstico en esta enfermedad. Comparamos la expresión de la proteínas con tejidos normales, para identificar los patrones de alteración en los tumores, y a su vez los patrones de expresión entre tejidos tumorales de colon y recto. Para todas las proteínas estudiadas a excepción de BMAL1, CD44 y CD133 se encontró menos expresión en tumores, y las relaciones entre ellas cambian, modificando así los bucles esenciales de regulación del reloj circadiano. En algunos casos se asoció la disminución de la expresión con variables clínico-patológicas de tumores más agresivos, y además se encontraron algunas diferencias de expresión entre tumores de colon y recto. La baja expresión de PER2 y BMAL1 se asoció de forma significativa con la metástasis en el momento del diagnóstico de la enfermedad, mientras que la alta expresión de CRY1 apareció como un factor pronóstico independiente del desarrollo de metástasis distales tras el diagnóstico. La alta expresión de NR1D2 y baja expresión de CD44 apareció como factor pronóstico independiente del desarrollo de recidiva local tras el diagnóstico de la enfermedad. Los pacientes con baja expresión de CD44 y alta expresión de CRY1 mostraron una menor supervivencia libre de enfermedad. Además, los pacientes con baja expresión de CD44 y alta expresión de CRY1, así como alta expresión de CD133 y alta expresión de CRY1 mostraron una menor supervivencia global a tres y cinco años. Aunque estos marcadores necesitan ser validados en cohortes más grandes y de diferentes etnias, la simplicidad de la IHC hace que estas proteínas sean candidatas para personalizar el tratamiento del CCR.

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common tumours in developed countries. Although its incidence and mortality have decreased, its prognosis has not changed, and a high percentage of CRC patients develop relapses, metachronous metastases or local recurrences, during their disease. Another feature affecting disease progression is the existence of distal metastases at the time of diagnosis (synchronous metastases), and some of them escape current imaging techniques, the so-called subclinical metastases. The identification of these patients is very important for their correct management, but the lack of prognostic markers makes this difficult. Cancer stem cells (CSCs) appear to be responsible for tumour development and progression, and more importantly, for resistance to treatment and, therefore, the patient´s prognosis. Given the connection between circadian disruption and cancer development and progression, we set out to analyse the prognostic significance of core circadian proteins in CRC, as well as their relationship with markers of CSCs. We measured the expression of PER1-3, CRY1-2, BMAL1, NR1D2, CD44 and CD133 in a cohort of CRC patients by immunohistochemistry (IHC) and analysed their prognostic potential in this disease. We compared protein expression with normal tissues to identify patterns of alteration in tumours and patterns of expression between colon and rectal tumour tissues. All proteins studied except BMAL1, CD44 and CD133, were subexpressed in tumours, and the relationships between them changed, thus modifying the essential loops of circadian clock regulation. In some cases, decreased expression was associated with clinicopathological variables of more aggressive tumours, and some differences in expression were found between colon and rectal tumours. Low expression of PER2 and BMAL1 was significantly associated with synchronous metastases, while high expression of CRY1 appeared as an independent prognostic factor for the development of distal metastases after diagnosis. High expression of NR1D2 and low expression of CD44 appeared as an independent prognostic factor for the development of local recurrence after diagnosis. Patients with low CD44 expression and high CRY1 expression showed lower 3-year and 5-year DFS. In addition, patients with low CD44 expression and high CRY1 expression as well as high CD133 expression and high CRY1 expression showed lower 3-year and 5-year OS. Although these markers need to be validated in larger and ethnically diverse cohorts, the simplicity of IHC makes these proteins candidates for personalising CRC treatment.