Polr1a favorece la metástasis del melanoma: regulación de NF-κB no canónico y potencial como diana terapéutica
Contexto
Un estudio informa que reducir la expresión de Polr1a en células de melanoma disminuye la señalización no canónica de NF-κB, la migración y la invasión celular, y reduce la carga metastásica pulmonar en ratones. Publicado en Oncogene, combina experimentos celulares y animales con análisis de datos de pacientes para proponer una función de Polr1a en la regulación de la metástasis. No es un ensayo clínico que evalúe la eficacia de un tratamiento en pacientes con melanoma.
Los tratamientos del melanoma incluyen inmunoterapia e inhibidores de BRAF y MEK, pero no todos los pacientes responden. Para buscar nuevos genes reguladores de la metástasis, el equipo se centró en genes cuya expresión se asociaba con un pronóstico desfavorable. El cribado de todo el genoma en animales también plantea una dificultad: mantener suficientes células editadas para cada gen. Por ello, el equipo redujo la lista de candidatos a 348 genes y diseñó un cribado de inactivación génica mediante CRISPR in vivo.
Hallazgos principales
Los investigadores introdujeron en células de melanoma murino SW1 una biblioteca agrupada con seis ARN guía únicos (sgRNA) por gen diana. Trasplantaron las células a ratones C3H y compararon la distribución de sgRNA en los tumores primarios y las lesiones metastásicas pulmonares 38 días después. Este método evaluó conjuntamente poblaciones celulares dirigidas contra distintos genes; no eliminó los 348 genes en cada célula. Polr1a fue seleccionado entre los candidatos principales para su validación posterior.
También se observó una asociación en los datos de pacientes. Los análisis de 458 pacientes con datos clínicos y de expresión génica disponibles del Atlas del Genoma del Cáncer (TCGA), y del subgrupo de 353 pacientes con melanoma metastásico, mostraron que una expresión alta de POLR1A se asociaba con una peor supervivencia global. Estos análisis por sí solos no permiten establecer causalidad en pacientes ni determinar la respuesta al tratamiento.
En experimentos posteriores, se empleó ARN de horquilla corta (shRNA) para reducir la expresión de Polr1a. Esto no tuvo un efecto marcado en la supervivencia ni en la proliferación de las células de melanoma murino, pero redujo su migración e invasión. La invasión de las células SW1 cayó a menos de la mitad del nivel del grupo de control; también se observaron reducciones de la migración y la invasión en las células humanas de melanoma A375 y 451Lu.
Los análisis del mecanismo mostraron cambios selectivos en la síntesis de ciertas proteínas. El perfilado de ribosomas (Ribo-seq) en células SW1 no detectó cambios en la eficiencia global de traducción, y las cantidades de ARN ribosómico 28S y 18S, medidas por separado, se mantuvieron. En cambio, el análisis de polisomas mostró una menor traducción de NF-κB2 y RelB. En las células murinas disminuyeron los niveles de las proteínas RelB y p52, así como la actividad transcripcional de NF-κB. La reexpresión de RelB recuperó la migración celular que había disminuido, lo que respalda la interpretación de que la vía no canónica de NF-κB participa en la regulación de la migración mediada por Polr1a.
También es necesario distinguir los experimentos según el fármaco. BMH-21 y CX-5461 inhibieron la migración en experimentos celulares, mientras que CX-5461 se utilizó en los experimentos antimetastásicos en animales. CX-5461 redujo el crecimiento tumoral y las metástasis pulmonares; también se observó una reducción de las metástasis pulmonares en un modelo en el que se extirpó el tumor primario. Esto respalda un efecto antimetastásico que no se explica solo por la reducción del tumor primario.
Significado y perspectivas
El equipo propone Polr1a, un componente de la ARN polimerasa I, como diana para regular la metástasis del melanoma y plantea la posibilidad de usar inhibidores como tratamiento preoperatorio. Sin embargo, el mecanismo molecular preciso de la regulación selectiva de la traducción sigue sin resolverse, y hubo una gran variabilidad entre animales en el tamaño tumoral y el número de metástasis. Los autores señalan que CX-5461 podría tener un margen terapéutico estrecho, es decir, un intervalo reducido entre las dosis que producen un efecto y las que causan toxicidad.
El estudio tampoco demostró activación inmunitaria ni los efectos de combinar el tratamiento con inhibidores de puntos de control inmunitario. Lo observado fue una tendencia a una menor infiltración de células inmunitarias CD8⁺ y una reducción de la expresión de PD-L1, por lo que resulta difícil concluir que se potencie la respuesta inmunitaria. La experiencia clínica en otros tipos de cáncer tampoco garantiza eficacia en pacientes con melanoma ni un calendario para iniciar ensayos clínicos. El diseño y los resultados del estudio pueden consultarse en el artículo original.
Identification and characterization of novel mechanisms driving melanoma metastases and ways to target them are paramount for the development of effective treatment modalities. Here, we employed in vivo CRISPR knockout screening targeting the genes associated with poor prognosis to identify Polr1a as a potent driver of melanoma metastasis. High Polr1a levels correlate with increased metastasis and reduced survival in patients. Polr1a inhibition suppressed migration, invasion, and the ability of melanoma cells to colonize lungs. Ribo-seq analysis revealed that Polr1a is involved in regulating the non-canonical NF-κB pathway. Indeed, targeting Polr1a decreased levels of RelB and p52 and suppressed non-canonical NF-κB transcriptional activity; this suppression was responsible for the effects of Polr1a on melanoma cell migration. Accordingly, pharmacological inhibition of Polr1/Polr1a suppressed cell migration, tumor growth, and metastases. We discuss the potential utilization of Polr1 inhibitors for neoadjuvant treatment of melanoma.
Este estudio ofrece una base para evaluar por separado la capacidad metastásica, junto con el tamaño tumoral, al valorar candidatos terapéuticos para el melanoma. La reducción de las metástasis pulmonares en ratones tratados con CX-5461 incluso cuando se extirpó el tumor primario podría servir para la evaluación preclínica posterior de candidatos a tratamiento preoperatorio. Por ejemplo, medir por separado la respuesta del tumor primario y la carga metastásica posterior a la cirugía permitiría evaluar con mayor claridad el efecto antimetastásico de un fármaco. Sin embargo, antes de aplicarlo en pacientes deben investigarse más el margen terapéutico, la toxicidad, la seguridad a largo plazo y los efectos de las combinaciones. Tampoco se ha confirmado si la asociación entre una expresión alta de POLR1A y una peor supervivencia basta para seleccionar pacientes para el tratamiento.