Laboratorio de Alberto Muñoz Terol

Lineas de Investigación

Identificación y estudio de genes regulados por la vitamina D en células de cáncer de colon humano


Continuando estudios previos y basándonos en datos obtenidos en análisis transcriptómicos, hemos estudiado la regulación del gen KDM6B/JMJD3 por la 1alfa,25-dihidroxivitamina D3 (1,25(OH)2D3), el derivado más activo de la vitamina D en el organismo. KDM6B/JMJD3 es un regulador epigenético que codifica una demetilasa de histonas que revierte la acción represora del complejo Polycomb sobre la transcripción génica. La demetilasa KDM6B/JMJD3 elimina residuos metilo de la lisina 27 de la histona H3. Nuestros datos muestran que la 1,25(OH)2D3 induce la expresión de KDM6B/JMJD3 y que esta demetilasa media parcialmente los efectos de la 1,25(OH)2D3 sobre la expresión de diversos genes diana. Además, la represión de KDM6B/JMJD3 mediante knockdown genético aumenta los niveles de inductores de transición epitelio-mesénquima (SNAIL1, ZEB1), disminuye los de proteínas de adhesión intercelular y anula la exportación nuclear de beta-catenina inducida por la 1,25(OH)2D3 (Pereira et al., Hum Mol Genet, 2011). En colaboración con el grupo del Dr. Félix Bonilla (Hosp. Univ. Puerta de Hierro, Majadahonda, Madrid) hemos comprobado una relación directa de los niveles de expresión de KDM6B/JMJD3 y VDR en tumores de colon humanos. A la vista de estos resultados, un estudio en profundidad nos ha permitido comprobar que la 1,25(OH)2D3 modula de modo variable los niveles de expresión de diversos miembros de las familias de demetilasas de histonas Jumonji C (JmjC) y LSD (Pereira et al., Cell Cycle, 2012). Por otra parte, un análisis mediante técnicas de proteómica comparativa nos llevó a identificar nuevas proteínas cuya expresión en células de cáncer de colon humano está regulada por la 1,25(OH)2D3, entre ellas varias implicadas en el splicing, la síntesis de microRNAs y otros procesos (SFPQ, SMARCE, KHSRP, TARDBP, PARP1...) (Cristobo et al., J Proteomics, 2011). Utilizando microarrays de microRNAs caracterizamos varias especies como posibles dianas de la 1,25(OH)2D3, y seleccionamos el microRNA-22 (miR-22) para su estudio en profundidad. Confirmamos que miR-22 es inducido por la 1,25(OH)2D3 y que contribuye a los efectos de ésta sobre la proliferación y migración celulares y sobre la regulación de algunos genes diana (Álvarez-Díaz et al., Hum Mol Genet, 2012). Nuestros datos y todos los existentes en la literatura sobre la acción de la vitamina D y sus derivados en cáncer de colon han sido recogidos en una revisión invitada publicada recientemente (Pereira et al., Endocr-Rel Cancer, 2012). Al mismo tiempo, continuamos el estudio de la acción de varios genes previamente identificados como regulados por la 1,25(OH)2D3 en células de cáncer de colon humano como DICKKOPF-1, SPROUTY-2 o CST5/Cistatina D.


Efectos de la vitamina D sobre la vía Wnt/beta-catenina y en cáncer de vejiga


En base a resultados anteriores de nuestro grupo, confirmados por otros investigadores en diversos sistemas, que indican un antagonismo de la vía de señalización Wnt/beta-catenina por la 1,25(OH)2D3, hemos realizado estudios en animales para intentar verificar si dicho antagonismo tiene lugar también in vivo. Para ello, mediante cruces adecuados entre ratones Apcmin/+ y Vdr+/- generamos ratones con un alelo mutado del gen supresor tumoral Apc y dos, uno o ningún alelo del gen Vdr que codifica el receptor de la vitamina D: Apcmin/+ Vdr+/+ , Apcmin/+Vdr+/- y Apcmin/+Vdr-/-. Los resultados han mostrado que la deficiencia de Vdr no modifica el número de tumores de colon que desarrollan los ratones pero sí incrementa la carga/el crecimiento tumoral y también el número de focos de criptas aberrantes (Aberrant Crypt Foci, ACF). Además, la deficiencia de Vdr aumenta los niveles nucleares de beta-catenina y la expresión de genes diana de la vía Wnt/beta-catenina. De acuerdo con todo ello, la deficiencia de Vdr anula la capacidad de la 1,25(OH)2D3 de promover la relocalización de beta-catenina del núcleo a la membrana plasmática en células de carcinoma de colon en cultivo. En definitiva, demostramos que in vivo Vdr controla la expresión nuclear de beta-catenina y puede atenuar el impacto de mutaciones oncogénicas, como es la pérdida de Apc, que activan la vía Wnt/beta-catenina (Larriba et al., PLoS ONE, 2011).

En relación a la vía Wnt/beta-catenina, crucial en la aparición y progresión del cáncer colorrectal, en colaboración con el grupo del Dr. Héctor G. Pálmer y de otros del Vall'd Hebron Institute of Oncología (VHIO, Barcelona) hemos descrito cómo la presencia de beta-catenina en el núcleo celular en conjunción con FOXO3a confiere resistencia a los inhibidores de PI3K y AKT y también a la apoptosis inducida por FOXO3a, causa un profunda alteración en el perfil de expresión génica y promueve las metástasis en un modelo animal, asociándose en pacientes con metástasis y menor supervivencia (Tenbaum et al., Nat Med, 2012). A la vista de la acción de la 1,25(OH)2D3 reduciendo los niveles nucleares de beta-catenina, estos resultados apoyan su propuesto efecto protector frente a esta neoplasia.

Por otra parte, en colaboración con los grupos de los Dres. Nuria Malats y Francisco X. Real del Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO, Madrid) hemos extendido el estudio de la acción de la vitamina D al cáncer de vejiga. En un estudio poblacional combinado con análisis genetico-moleculares se ha observado la asociación de niveles bajos de vitamina D con un mayor riesgo cáncer urotelial de vejiga, especialmente en pacientes con tumores músculo-invasivos que expresan reducidos niveles de FGFR3. Además, en células en cultivo la 1,25(OH)2D3 aumenta la expresión de FGFR3, cuya mutación y sobre-expresión es marcador de buen pronóstico en este tipo de cáncer. Todo ello sugiere que individuos con bajos niveles de vitamina D (25(OH)D3 o calcidiol es el derivado que se mide en sangre) pueden tener un riesgo elevado de desarrollar tumores de vejiga agresivos (Amaral et al., J. Natl Cancer Inst, 2012).


Actividad biológica de nuevos derivados de la vitamina D


Continuando la colaboración con los grupos de los Dres. Antonio Mouriño y Miguel Maestro (Universidades de Santiago de Compostela y La Coruña, respectivamente), hemos estudiado la actividad de nuevos derivados de la vitamina D sintetizados por ellos. Nuestra contribución ha consistido en  el análisis de los efectos de dichos compuestos sobre la proliferación/supervivencia y fenotipo de células humanas de cáncer de colon, así como sobre la expresión de genes clave en esta neoplasia como CDH1/E-cadherina y c-MYC, u otros identificados como dianas de la 1,25(OH)2D3 en células de carcinoma de colon en cultivo como el probable gen supresor tumoral CST5/cistatina D. Además, se ha  analizado la capacidad de los diversos análogos de la vitamina D para inducir un aumento en la expresión del receptor VDR. Comprobada su acción calcémica, algunos compuestos son altamente interesantes por su relación actividad/toxicidad (Verlinden et al., ChemMedChem, 2011; Regueira et al., J Med Chem, 2011; Fraga et al., Chemistry, 2012; Carballa et al., J Med Chem, 2012).



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