Caracterización de EMX1 y EMX2 como nuevos genes supresores de tumores en sarcoma

Resumen

En esta tesis se estudia la biología de los genes EMX1 y EMX2 y se proponen como los factores de transcripción responsables de la reducción de las poblaciones de las células madre del cáncer (CSCs) que intervienen en el proceso de sarcomagénesis, independientemente del origen embriológico neural o mesodérmico de cada sarcoma. Nuestro trabajo muestra que EMX1/EMX2 actúan como supresores tumorales en los sarcomas reprimiendo la actividad de los genes reguladores de las propiedades de las células madre (OCT4, SOX2, KLF4, MYC, NANOG, NES y PROM1) y los efectores de la vía canónica de Wnt (CTNNB1, TCF4, MYC, WNT1 y CCDN1). Se ha comprobado que la sobreexpresión de EMX1 y/o EMX2 reduce las propiedades tumorigénicas mientras que la reducción de sus niveles aumentan dichas propiedades. Concretamente, en el contexto de sobreexpresión de los genes EMX se produce una reducción de la capacidad proliferativa, de la clonabilidad, del número de holoclones (CSCs) y de la capacidad de formación de tumoresferas. Indicando que se reducen las capacidades de autorrenovación y mantenimiento de las CSCs en líneas primarias de sarcoma y en los xenotransplantes de las mismas in vivo. Además, se ha observado que existen niveles de expresión nulos o muy reducidos de EMX1/EMX2 en las células madre del cáncer en el tejido origen del sarcoma, permitiendo la autorrenovación del tumor. Estos resultados se han validado en modelos murinos knock out (KO) de Emx1 y Emx2, en los que se ha realizado un modelo de sarcomagénesis in vivo. Se ha observado que el sarcoma inducido del KO de Emx1 y Emx2 es más agresivo, más infiltrativo y con mayor capacidad de autorrenovación tumoral, ya que existe un incremento de la expresión de los genes de célula madre. Por tanto, se ha demostrado que los genes EMX disminuyen la expresión de los genes reguladores de las propiedades de las células madre y el fenotipo de celula madre. Adicionalmente, se ha demostrado que la vía canónica de Wnt es uno de los posibles mecanismos que explica la relación de EMX1/EMX2 y los genes de las células madre en sarcoma. Esta relación se comprobó demostrando la correlación negativa entre EMX1/EMX2 y los efectores positivos de la vía de Wnt in silico, en bases de datos de pacientes de sarcoma e in vitro, en líneas primarias de sarcoma. Además, se comprobó la reversión a un fenotipo más agresivo en la sobreexpresión de EMX1 y/o EMX2 y la activación constitutiva de la vía de Wnt. Ello correlacionaba con la reversión a un fenotipo con mayores propiedades de célula madre, estableciendo la relación entre la vía de Wnt, los genes de las células madre y los factores de transcripción EMX. Por último, en términos generales los genes EMX no se expresan en tumores y en sarcoma debido posiblemente a una mayor metilación de los promotores de EMX1 y EMX2. Esto, unido a otras referencias en cáncer de pulmón y gástrico, permite sugerir a los genes EMX1 y EMX2 como posibles biomarcadores predictivos de respuesta en sarcoma. En bases de datos de sarcoma se ha comprobado que los grupos de pacientes con altos niveles de EMX son los que presentan una mejor supervivencia global, por lo que su sobreexpresión se relaciona con un mejor pronóstico. Estos resultados permiten establecer que las poblaciones autorrenovadoras del sarcoma se originan de precursores neurales o mesodérmicos donde la expresión de EMX1 y/o EMX2 se encontraba silenciada. En el desarrollo ontogénico tras los procesos de diferenciación celular se produce el silenciamiento de los genes EMX por hipermetilacion de sus promotores. Esto permitiría la constitución del sarcoma a partir de las poblaciones celulares NESTINA (NES) positivas u otros genes de célula madre y la activación de la vía de Wnt, en un contexto neoplásico donde se den los mecanismos genéticos y/o epigenéticos necesarios. Todo ello es indicativo de que los genes EMX1 y EMX2 regulan negativamente estas poblaciones renovadoras del tumor o células madre del cáncer, ejerciendo como supresores tumorales en sarcoma.