Células madre del cáncer – ¿Esperanza para el futuro? Understand article

Traducido por Jorge J. Pérez-Maceira. El cáncer y las células madre son temas de actualidad. Pero, ¿Has oído hablar de las células madre del cáncer? Como explica Massimiliano Mazza, este concepto podría revolucionar el tratamiento del cáncer.

Cáncer: un concepto en evolución

The Edwin Smith papyrus,
the world’s oldest surviving
surgical document, was
written in hieratic script in
ancient Egypt around 1600
BC. It is believed to be a copy
of an older work attributed
to Imhotep. Plate 6 and 7 of
the papyrus, pictured here,
discuss facial trauma. Click
on image to enlarge

Public domain image; image
source: Wikimedia Commons

Si tú examinas a un hombre que tiene tumores en el pecho, (y) encuentras que el crecimiento se ha extendido por todo el pecho (…) tu dirías acerca de él: “Tiene tumores. Una dolencia contra la que voy a luchar.”

Esta primera referencia conocida sobre un tumor en un papiro egipciow1, es atribuida a Imhotep – visir, arquitecto, médico y astrónomo del faraón Djoser, en 2500 a.c.

Rudolph Ludwig Karl Virchow
(1821-1902), conocido como
“El padre de la patología
moderna”

Imagen cortesía de Instituto
Nacional de Salud (National
Institutes of Health); fuente de
la imagen: Wikimedia
Commons

Un tumor (del Latín tumor, significa inflamación) es una masa de tejido causada por la proliferación anormal de las células, pero no siempre se asocia con el cáncer. Los tumores que están confinados en una región específica del cuerpo se conocen como benignos – pueden causar problemas de salud pero no está en peligro la vida necesariamente.

Por el contrario, un tumor que se disemina por el cuerpo, invadiendo los tejidos adyacentes y a menudo con metástasis (diseminación a los tejidos y órganos de otras partes), es denominado maligno, esto es el cáncer. Aunque los seres humanos han sido conscientes de la existencia del cáncer desde hace más de 4000 años, nuestro entendimiento sólo ha mejorado significativamente en los últimos 200 años.

Una importante contribución al estudio del cáncer se hizo en el siglo XIX por el fisiólogo alemán Johannes Müller y su alumno Rudolf Virchow. Aprovechando los últimos avances en microscopía, ellos comprendieron que el cáncer es una aberración del comportamiento celular, mientras que estaban siendo generadas de novo. Virchow fue el primero en darse cuenta de que esto sucede a través de una combinación de predisposición genética y irritación crónica, como la causada por el tabaco o la radiación ultravioleta. Como sabemos hoy en día, el cáncer comienza cuando una sola célula pierde el control sobre su crecimiento debido a las mutaciones genéticas acumuladas – tanto espontáneas como resultado de factores ambientales – a veces durante un período de muchos años.

Cancer heterogeneity and cancer stem cells

Celulares de cáncer de mama
Imagen cortesía de Lutz
Langbein, German Cancer
Research Center (DKFZ)

La disección microscópica de tumores en el siglo XIX también reveló que la morfología de incluso un sólo tumor puede ser muy heterogénea. Un tumor siempre se origina de una sola célula, así que ¿Cómo pueden las células hijas variar tanto? Hay dos razones, en primer lugar, cuando se dividen, en las células cancerosas se acumulan mutaciones que las hacen genéticamente diferentes unas de otras y, segundo, el microambiente del tumor varía, esto influye en cómo cada célula cancerosa se comporta.

Echemos un vistazo a la genética primero. En ciertos tipos de cáncer de piel, por ejemplo, una célula epitelial acumula mutaciones, a menudo durante muchos años, y se vuelve cancerosa – proliferando hasta forma un grupo de células cancerígenas epiteliales. Al igual que en una población animal, esta población de células evoluciona a medida que se acumulan adicionales. Estas mutaciones dan a una célula una ventaja competitiva sobre otras células dando un clon de células similares, mientras que otras mutaciones pueden ser desventajosas y quizás matar a la célula. En el momento en que un tumor es detectado, los diferentes clones de células que componen la masa pueden haberse convertido en parientes lejanos.

La segunda influencia es el microambiente de la célula cancerosa: las células, moléculas y estructuras a su alrededor. Como las células del cáncer epitelial proliferan y el tumor crece, incorpora células del tejido que lo rodean, hasta que consiste no sólo en células cancerígenas, sino también de muchos tipos diferentes de células no cancerosas. Estos pueden incluir células de soporte del tejido conectivo, vasos sanguíneos que irrigan el tumor con nutrientes, y células inmunes que entran en el tumor de la sangre y proporcionan moléculas de señalización celular y de factores solubles. Además, hay células epiteliales normales que no son cancerosos, junto con la matriz extracelular – fibras estructurales de proteínas que contienen las células en su conjunto – y los fibroblastos que la sintetizan. Un tumor es por lo tanto un tejido complejo.

Es esta la historia completa de por qué las células del cáncer varían tanto dentro de un solo tumor? ¿Esta variación se debe exclusivamente a las mutaciones que las células cancerosas que se dividen rápidamente heredan y acumulan, más la influencia del microambiente sobre el tumor?. De acuerdo con el modelo estocástico de la formación del cáncer, lo es. Este modelo predice que todas las células cancerosas de un tumor son iguales en su capacidad para iniciar un nuevo tumor si se trasplantan a un huésped adecuado(Figura 1).

Frotis de médula ósea de
Leucemia linfoblástica aguda
de células T

Imagen cortesía de Hind
Medyouf, German Cancer
Research Center (DKFZ)

Los experimentos en la mitad del siglo 20, sin embargo, demostraron que a pesar de que una sola célula puede iniciar un tumor, tiene que ser la célula adecuada, lo que sugiere que existen diferentes tipos de células cancerosas en un tumor, cada una con diversas funciones. De hecho, en la década de 1960, dos grupos distintos de células cancerosas fueron identificados entre las células tumorales de pacientes con leucemia: un subgrupo más grande que se dividía cada 24 horas, y un subgrupo más pequeño de ciclo lento que no proliferaba durante semanas o meses.

Para tener en cuenta estos resultados, un segundo modelo – el modelo jerárquico o de células madre del cáncer – fue propuesto, según este modelo las células cancerosas están organizadas jerárquicamente, al igual que las células de los tejidos normales. El modelo predice que al menos existen dos subpoblaciones diferentes: una pequeña población de células madre del cáncer (CSCs) que se dividen lentamente y son responsables de mantener el tumor; y la gran mayoría de células cancerosas; las cuales se dividen más rápidamente y no son capaces de iniciar un nuevo tumor (Figura 1). El nombre “células madre del cáncer” fue elegido debido, a que de manera similar a las células madre en los tejidos normales del cuerpo, pueden producir más células iguales a ellas o pueden diferenciarse para formar diferentes tipos de células.

Los científicos todavía están debatiendo cuál de los dos modelos (estocástico o jerárquico) se adapta mejor a los resultados experimentales, pero existen evidencias crecientes de estudios sobre varios tipos de cáncer que un pequeño grupo de células son las responsables del mantenimiento del tumor y la iniciación. Si es así, se trata de CSCs.

Figura 1: Dos modelos de por qué las células del cáncer varían mucho dentro de un tumor: el modelo estocástico y el modelo de células madre del cáncer. Haga clic sobre la imagen para ampliarla
Imagen reproducida y editada por cortesía de la Sociedad Americana de Hematología – American Society of Hematology, de Dick JE (2008) Stem cell concepts renew cancer research. Blood 112(13): 4793-4807. doi: 10.1182/blood-2008-08-077941; permiso transmitido a través de Copyright Clearance Center, Inc

Las células madre del cáncer en el tratamiento del cáncer

Betsabé en el baño, de
Rembrandt Harmenszoon van
Rijn (1606-1669). La modelo
se cree que era Hendrickje, la
segunda esposa de
Rembrandt, y la decoloración
de su seno izquierdo se cree
que es por cáncer de mama

Imagen cortesía de The Yorck
Project: 10.000 Meisterwerke
der Malerei; image source:
Wikipedia

En la actualidad, a pesar del tratamiento con quimioterapia y radioterapia, muchos tipos de cáncer son recurrentes y sufren metástasis a otros órganos – estas son las circunstancias de la mayoría de pacientes de cáncer que mueren. ¿Por qué ocurre esto? La razón podrían ser las CSCs. Debido a que su ciclo células es lento, podrían sobrevivir al tratamiento, lo que permite que el tumor vuelva a crecer más tarde.

Cáncer de mama, como se
muestra en una mamografía

Imagen cortesía de the
National Institutes of Health

Las quimio- y radioterapias convencionales para el cáncer van dirigidas específicamente contra las células que se dividen rápidamente, porque la mayoría de las células cancerosas proliferan mucho más rápidamente que las células normales. Los tratamientos están diseñados para no dañar las células que se dividen lentamente, como las células madre normales y la mayoría de las otras células de nuestro cuerpo. Después de que los pacientes con leucemia mieloide aguda son tratados con estas terapias, sus células madre hematopoyéticas (formadoras de sangre) comienzan a proliferar para reponen la reserva de células de la sangre. Sin embargo, los científicos han encontrado que las CSCs que han sobrevivido comienzan a proliferar entonces también, regenerando la mayor parte del tumor con células más agresivas y resistentes al tratamiento que antes.

La solución obvia, entonces, sería el desarrollo de terapias dirigidas específicamente a las CSCs. Esto no es fácil, sin embargo, dado que los científicos todavía están tratando de encontrar métodos fiables para detectar qué células en un tumor son las CSCs. La idea, sin embargo, es que esos tipos de cáncer donde el modelo de CSCs es cierto – como el cáncer de cerebro (tumor cerebral), mama, colon, ovario, pancreático y próstata – se combinen estrategias terapéuticas que se dirijan a las células que se dividen rápidamente, con estrategias que hagan que las CSCs de división lenta proliferen más rápido, para que puedan ser eliminadas también.

En los próximos años, los científicos esperan averiguar si la teoría de las CSCs es un gran avance para el tratamiento del cáncer, o si un modelo más preciso del cáncer sigue siendo necesario.

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Web References

Resources

  • El Centro Médico de la Universidad de Rochester ha elaborado una unidad para una actividad en secundaria sobre las células madre del cáncer. Véase la página web de la universidad (www.rochester.edu) o utilizar el enlace directo: http://tinyurl.com/633jfds
  • Científicos de Harvard han descubierto recientemente que las CSCs pueden ser generadas a partir de otro tipo de células cancerosas (no madre) – por lo que la erradicación de las CSCs puede no erradicar el cáncer. Véase “Células madre del Cáncer se hacen, no nacen (Cancer stem cells made, not born)” en la página web de la universidad (www.harvard.edu) o utilizando el enlace directo: http://tinyurl.com/6h9fyng
  • Nature ha recopilado una sección de recursos sobre CSCs, incluyendo podcast, enlaces y artículos de investigación actuales. Véase: www.nature.com/nature/focus/cancerstemcells
  • Para una actividad docente para detectar mutaciones de cáncer, véase:
  • Joan Massagué es un investigador del cáncer. Para ver una entrevista suya, véase:

Author(s)

Massimiliano Mazza ha estado haciendo su trabajo post-doctoral en el Departamento de Oncología Experimental del Instituto Europeo de Oncología (Istituto Europeo di Oncologia o European Institute of Oncology) en Milán, Italia, desde septiembre de 2007. El trabaja en modelos de leucemia mieloide aguda en ratones, y está particularmente interesado en las CSCs.


Review

Este artículo plantea la teoría actual de que hay células madre del cáncer de la misma forma que hay otras células madre. El artículo podría ser una buena base para una discusión general sobre el tema del cáncer, incluyendo la investigación del cáncer y los tratamientos, diagnóstico y tasas de supervivencia. ¿Por qué algunos cánceres son más tratables que los otros? Las diferencias entre los trasplantes de médula ósea, la quimioterapia, la inmunoterapia, la radioterapia y la vacunación pueden ser estudiados y discutidos. ¿Por qué no hay vacuna para el cáncer? ¿Cómo funciona la vacuna contra el virus del papiloma humano para prevenir algunos tipos de cáncer cervical (hay que recordad que esto no es una vacuna contra el cáncer en sí mismo)? Algunos tipos de cáncer implican reordenaciones cromosómicas – esto llevaría al tema de la citogenética. La mayoría de los estudiantes se han encontrado con alguien que tiene cáncer y que serán capaces de comprometerse con el tema.


Shelley Goodman, Reino Unido




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