Importancia de las células madre tumorales (CSCS) y de las metaloproteasas (MMPS) en respuesta a la radiación en cáncer de mama

Abstract

CONCLUSIONES 1. La expresión de los marcadores de CSCs de mama (ALDH1, CD44+ y CD24-/low) varía con la dosis de radiación administrada. En la subpoblación positiva (CSCs), a dosis altas (6 Gy) aumenta el CD44+, el cual se asocia con la EMT y un mal pronóstico en cáncer de mama. 2. En los estudios in vitro de cultivo 3D y 3D+lrECM, la expresión de MMPs, TIMPs y HDACs varía en función de la línea tumoral (MCF-7, MDA-MB-231 y SK-BR-3), la dosis de radiación (0, 2 y 6 Gy), la subpoblación celular (general, positiva o CSCs, y negativa o no-CSCs) y el modelo de cultivo 3D (esferas en suspensión o embebidas en Matrigel). 3. Tras la irradiación celular y en ambos modelos de cultivo 3D, la MMP-1 aumenta su expresión en la subpoblación positiva (CSCs) de la línea triple negativa MDA-MB-231, la cual es la más radioresistente. Este hecho sugiere la importancia de MMP-1 en el proceso de invasión y metástasis tras el tratamiento con radiación. 4. El microambiente tumoral también se altera tras el tratamiento con radiación, afectando a la expresión de MMPs, TIMPs y HDACs. 5. En el estudio in vitro de co-cultivo (líneas celulares tumorales con fibroblastos), en general, la mayoría de genes estudiados aumentan su expresión a dosis altas de radiación. Este comportamiento apoya la importancia de los componentes del microambiente tumoral (entre ellos, fibroblastos) en la progresión de la enfermedad. 6. En el estudio in vivo, los tumores formados a partir de células MDA-MB-231 irradiadas a 2 Gy previo a la inoculación han sido de mayor volumen con respecto al control en las subpoblaciones general y positiva. Este hecho pone de manifiesto que dosis bajas de radiación serían insuficientes para erradicar las CSCs debido a su radioresistencia, contribuyendo al crecimiento tumoral. 7. En el desarrollo tumoral in vivo, los tumores formados a partir de células MDA-MB-231 irradiadas a 6 Gy previo a la inoculación han sido los más pequeños dentro de cada subpoblación celular. Este resultado sugiere que a dosis altas de radiación (6 Gy) se reduce la velocidad de crecimiento tumoral y el volumen final del mismo. 8. El estudio piloto realizado en pacientes con cáncer de mama pone de manifiesto que la RT induce alteraciones en los niveles séricos de MMPs y TIMPs. 9. Las pacientes de cáncer de mama con recidiva tumoral muestran un aumento en los niveles séricos de todas las MMPs analizadas y una disminución en los niveles de TIMP-1. Este hecho apoya la teoría de que TIMP-1 es el principal inhibidor de las MMPs y el más afín a ellas. Es importante considerar que el tamaño muestral es pequeño y se requieren estudios adicionales para corroborar estos hallazgos. 10. Finalmente, los resultados obtenidos en este trabajo confirman la importancia del microambiente y sus componentes, y de las CSCs en el desarrollo tumoral y en la respuesta al tratamiento con radiación.

CONCLUSIONS 1. The expression of the BCSCs markers (ALDH1, CD44+ and CD24-/low) varies with the dose of radiation administered. In the positive subpopulation (CSCs), high doses of radiation (6 Gy) increases CD44+, which is associated with EMT and a poor prognosis in BC. 2. In the in vitro 3D and 3D+lrECM studies, the expression of MMPs, TIMPs and HDACs varies depending on the tumor line (MCF-7, MDA-MB-231 and SK-BR-3), the radiation dose (0, 2 and 6 Gy), the cell subpopulation (general, positive or CSCs, and negative or non-CSCs) and the 3D culture model (spheres suspended or embedded in Matrigel). 3. After cell irradiation and in both 3D culture models, MMP-1 increases its expression in the positive subpopulation (CSCs) of the MDA-MB-231 triple negative line, which is the most resistant. This fact suggests the importance of MMP-1 in the process of invasion and metástasis after radiation treatment. 4. The tumor microenvironment is also altered after radiation treatment, affecting the expression of MMPs, TIMPs and HDACs. 5. In the in vitro co-culture study (tumor lines with fibroblasts), in general, most of the genes studied increase their expression at high doses of radiation. This behavior supports the importance of the components of the tumor’s microenvironment (including fibroblasts) in the progression of the disease. 6. In the in vivo study, tumors formed from MDA-MB-231 cells irradiated at 2 Gy prior to inoculation have been of higher volume with respect to the control in the general and positive subpopulations. This fact shows that low doses of radiation would be insufficient to eradicate CSCs due to their radioresistance, contributing to tumor growth. 7. In tumor development in vivo, tumors formed from MDA-MB-231 cells irradiated at 6 Gy prior to inoculation dose have been the smallest within each cell subpopulation. This result suggests that at high doses of radiation (6 Gy) the tumor growth rate and the final volume of the tumor are reduced. 8. The pilot study carried out in BC patients shows that RT induces alterations in the serum levels of MMPs and TIMPs. 9. BC patients with tumor recurrence show an increase in serum levels of all MMPs analyzed and a decrease in TIMP-1 levels. This fact supports the theory that TIMP-1 is the main inhibitor of MMPs and the most related to them. The sample size is small and additional studies are required. 10. Finally, the results obtained in this work confirm the importance of the microenvironment and its components, and of the CSCs in tumor development and in the response to radiation treatment.