Liuba Peñate es Bióloga y llegó al país desde Cuba en 2017 para integrarse al Doctorado en Ciencias mención Biología Celular y Molecular en la Universidad Austral de Chile, con el objetivo de volver a vincularse con las bases del trabajo científico después de cursar un primer doctorado en física nuclear y trabajar en modelaciones físico-matemáticas de radiaciones cósmicas y solares aplicadas a procesos biológicos como el cáncer.
“El Doctorado en Biología Celular y Molecular de la UACh es un programa muy organizado y estructurado en cuanto a la atención de los estudiantes y al desarrollo de sus etapas. Tras conocer las diferentes líneas de investigación disponibles, surgió la posibilidad de trabajar en Glioblastoma (cáncer neurológico) con la Dra. Claudia Quezada del Instituto de Bioquímica y Microbiología, tema que me resultaba muy motivante por todo lo que puedes aportar sobre una enfermedad que es tremendamente lamentable”, enfatizó Liuba.
Según lo explicado por la estudiante de doctorado, el Glioblastoma es uno de los cánceres más recurrentes y agresivos, en que, incluso después de procedimientos y tratamientos como la resección estándar, la radiación y la quimioterapia, solo el 5% de los pacientes sobreviven más de cinco años.
“Es por esta razón que mi trabajo científico se enfocó en indagar en una posible solución molecular que permitiera contrarrestar la quimiorresistencia en células tumorales, esto a través de la bioinformática y su alcance en el procesamiento y análisis de datos biológicos. El Dr. Carlos Spichiger colaboró de manera directa en esta investigación, siendo fundamentales los conocimientos enseñados y las sugerencias con relación a las estrategias a seguir”, agregó la Dra. Peñate.
Genómica y bioinformática
Tal como lo hacen las piezas de un dominó, lo que sucede con las células tumorales es una reacción en cadena, que tiene como resultado la resistencia por parte de los medicamentos en los tratamientos de quimioterapia.
En el caso de Glioblastoma, la baja efectividad de los procedimientos terapéuticos utilizados hasta el momento se debe fundamentalmente a la existencia de una subpoblación de células tipo stem, llamadas Glioblastoma stem-like cells (GSC), las cuales presentan una elevada quimiorresistencia y son además las responsables de la recurrencia del tumor. “En nuestro laboratorio hemos descrito que los altos niveles de adenosina extracelular generados por este tipo de célula provocan la activación del receptor de adenosina A3 (A3AR) con el subsiguiente aumento en la expresión y actividad del transportador MRP1, perteneciente a la familia de proteínas de resistencia a múltiples drogas, el cual impide que los fármacos que constituyen sus sustratos puedan ejercer su acción antitumoral. Por consiguiente, los estudios centrados en la regulación de la activación de esta bomba de eflujo representan actualmente una diana terapéutica fundamental”, explicó la investigadora.
A partir de esta problemática, Liuba se abocó a descifrar la solución molecular para evitar la expresión de esta bomba de flujo MRP1, fundamentalmente a través del bloqueo de los receptores de adenosina. “Eso es lo que hicimos, realizamos un análisis transcriptómico usando un RNAseq en GSCs tratadas con MRS1220, un antagonista de A3AR, para determinar los genes que aumentaron y disminuyeron a causa del bloqueo de este receptor de adenosina. Esto se realizó tanto en normoxia como en hipoxia, para el procesamiento de los datos se utilizaron varias plataformas de bioinformática y se determinó cuáles de estos genes desregulados están relacionados con la expresión de MRP1″, precisó.
En este línea, la Dra. Peñate indicó además que durante la última década la secuenciación de RNA (RNA-seq) ha emergido como una poderosa herramienta para caracterizar integralmente el transcriptoma de las células, entre ellas las que forman los tumores del Sistema Nervioso Central (SNC), lo que conduce a una mejor comprensión de la biología tumoral de este sistema y también sugiere nuevas rutas para terapias dirigidas.
Premio de la Sociedad de Bioquímicos de Chile
Los resultados de este trabajo fueron presentados en la XLIV Reunión de la Sociedad de Bioquímica y Biología Molecular de Chile (2021), instancia en la que Liuba Peñate fue premiada por su aporte al desarrollo de la ciencia en el ámbito de la bioquímica y la biología molecular.
“Para comenzar con este análisis identificamos genes regulados diferencialmente en condiciones de hipoxia frente a normoxia. En este caso se analizaron 42.455 genes, de los cuales se identificaron 17.459; con 2.956 (17%) genes aumentados en su expresión y 3.680 (21%) disminuidos. Posteriormente, se determinó la desregulación génica en las mismas condiciones anteriores, pero aplicando MRS1220 en ambas condiciones. Finalmente, se realizó un estudio más específico solo para células que fueron cultivadas en condiciones hipóxicas (con y sin tratamiento), considerando que esta condición aumenta la expresión de Stem-Cell Markers y promueve la clonogenicidad en las neuroesferas de Glioblastoma. En este sentido, es importante señalar que las regiones hipóxicas, ácidas y necróticas son un sello distintivo de los tumores sólidos agresivos y apoyan el mantenimiento de las GSCs y la resistencia terapéutica”, detalló.
Como primer resultado se observó que el bloqueo de A3AR por MRS1220 tuvo un efecto mucho menor en la desregulación de genes en condiciones hipóxicas que en condiciones normóxicas, siendo que en condiciones normóxicas se alcanzó una desregulación génica de casi 50% (46% específicamente), versus el 1% alcanzado en condiciones hipóxicas con un total de 101 genes desregulados, lo que indica que las células hipóxicas tienen una tendencia muy alta a anular cualquier acción que pueda destruirlas, haciéndolas resistentes a los tratamientos. Los genes de mayor interés para este estudio fueron aquellos con una disminución significativa en su expresión. “Uno de ellos es TWITS1, un gen máster que tiene un papel importante en los procesos que mantienen la tumorocidad en la célula”, agregó la investigadora.
Un segundo hallazgo relevante fue que las células sin tratamiento expuestas a condiciones hipóxicas generaron una mayor desregulación de genes comparadas con las células normóxicas también sin tratar, donde se observó un aumento en la expresión de genes oncogénicos y una disminución en los genes que codifican para proteínas que actúan como supresores tumorales. Estos resultados corroboran el notable efecto que tiene este estado de deficiencia de oxígeno en potenciar todos aquellos procesos que propicien una condición cancerígena a nivel celular.
Como tercer resultado relevante se estableció que para las células hipóxicas tratadas con MRS1220 los genes que disminuyeron su expresión después del tratamiento y que han sido descritos como genes relacionados con la resistencia a los medicamentos en diferentes tipos de cáncer son LIMD1, SH3BP1 y TRIP2. Por otro lado, los genes relacionados con la quimiorresistencia y que se sobrerregularon en las células tratadas con MRS1220 fueron SPRY2, NFE2L2, HAS2 y NOTCH2.
Finalmente, la investigadora quiso además hacer referencia a la situación que han experimentado algunos estudiantes de doctorado en el contexto del desarrollo de sus becas ANID. “Estoy segura de que hay muchos estudiantes con resultados tan buenos como los míos y quisiéramos llevar a término el doctorado de una manera feliz. Por temas de pandemia, no hemos podido terminar el proceso de investigación propio del doctorado a la par con nuestras becas, viéndonos complicados en la generación de recursos para poder concluir los estudios. Aprovecho este espacio para poder visibilizar una situación que nos ha afectado a todos en diferentes medidas y que de manera transversal se le ha solicitado a ANID que revise para generar alguna salida alternativa”, concluyó.