Caos en la división celular: cómo surgen los defectos cromosómicos en las células cancerosas

Las células cancerosas a menudo tienen números aberrantes de cromosomas. Científicos del Centro Alemán de Investigación del Cáncer han descubierto ahora un nuevo mecanismo que juega un papel en estas aberraciones cromosómicas típicas. Los nuevos hallazgos cuestionan el concepto actual de cómo las células cancerosas sobreviven al caos durante la división celular. Esto también podría hacer que sea necesario repensar los enfoques de tratamiento específicos que interfieren con la distribución de los cromosomas.

División celular con exceso de centríolos en ambos polos del huso. El panel superior es una imagen de microscopía óptica; el panel inferior es una reconstrucción 3D basada en microscopía electrónica (FIB/SEM) de una célula mitótica. © Alwin Kramer/DKFZ

Cuando las células se dividen, el conjunto de cromosomas recién duplicados se distribuye uniformemente a las dos células hijas recién formadas. Este proceso está regulado por dos cuerpos polares llamados centrosomas. Entre los dos centrosomas, surgen fibras de proteínas que parecen una estructura en forma de huso bajo el microscopio. A lo largo de estas fibras, un juego de cromosomas cada uno es atraído hacia uno de los polos. Esto normalmente asegura que cada celda hija esté completamente equipada. En las células cancerosas, sin embargo, los científicos a menudo observan cantidades de cromosomas más altas o más bajas de lo normal. Esto se puede atribuir a una distribución desigual durante la división celular.

Una de las razones de esta distribución defectuosa se conoce desde hace algún tiempo: las células cancerosas a menudo exhiben más de dos centrosomas. Para evitar el caos total en la división celular, los centrosomas adicionales a menudo forman grupos. Esto asegura, al menos, que solo se formen dos células hijas en lugar de varias. Sin embargo, los cromosomas aún pueden estar distribuidos de manera aberrante. “Hasta ahora, hemos asumido que la agrupación ayuda a las células tumorales a sobrevivir”, dijo Alwin Krämer, quien realiza investigaciones en el Centro Alemán de Investigación del Cáncer (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) y el Hospital Universitario de Heidelberg. “Pero nuestras investigaciones muestran que muchas de estas células mueren a pesar de todo”. Por tanto, la causa de las aberraciones en la distribución de los cromosomas en los tumores debe buscarse antes.

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En colaboración con colegas del Laboratorio Europeo de Biología Molecular (EMBL), Heidelberg, Krämer y sus compañeros de trabajo observaron más de cerca la replicación de los centrosomas. Cada vez que una célula se divide, los cuerpos polares también deben duplicarse para garantizar que cada célula hija se equipe más tarde con dos copias. Cada centrosoma normalmente consta de dos centriolos, estructuras proteicas cilíndricas que forman una especie de pieza central. Después de cada división celular, solo se forma un nuevo centriolo hijo en cada centriolo, lo que resulta en la formación de dos nuevos cuerpos polares en ambas células hijas.

Krämer y sus compañeros de trabajo descubrieron que muchas cosas ya pueden salir mal en este paso. Los experimentos en la placa de Petri mostraron que las células cancerosas frecuentemente forman no solo un centríolo hijo, sino un par de ellos. “Esto sienta las bases para la formación de más de dos centrosomas en la próxima división celular”, explica Krämer. “Además, si los dos cuerpos polares contienen diferentes números de centriolos, esto provoca un desequilibrio en la división celular que también resulta en una distribución defectuosa de los cromosomas”. El cuerpo polar con el mayor número de centriolos también atraerá más cromosomas hacia él; ya no se garantiza su correcta distribución.

“Curiosamente, observamos que las células cancerosas con aberraciones cromosómicas que son el resultado de demasiados centríolos sobreviven y forman parte de la masa tumoral”, dijo Krämer. Por el contrario, las células cuyo defecto cromosómico se basa en centrosomas adicionales a menudo mueren. “Esto también arroja nueva luz sobre la terapia de tumores”, agregó el científico. Los enfoques de terapia más recientes han intentado evitar la agrupación de centrosomas adicionales para producir caos en la distribución cromosómica y, por lo tanto, evitar la supervivencia de las células hijas. “Si resulta cierto que las aberraciones cromosómicas típicas en los tumores surgen a través de un mecanismo diferente, también debemos buscar nuevos enfoques terapéuticos”, resumió Krämer.

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Marco R. Cosenza, Anna Cazzola, Annik Rossberg, Nicole L. Schieber, Gleb Konotop, Elena Bausch, Alla Slynko, Tim Holland-Letz, Marc S. Raab, Taronish Dubash, Hanno Glimm, Sven Poppelreuther, Christel Herold-Mende, Yannick Schwab y Alwin Krämer: Los números asimétricos de centríolos en los polos del huso causan la segregación cromosómica en el cáncer. Informes de celda 2017 DOI: 10.1038/onc.2012.310

Una imagen está disponible en:
http://www.dkfz.de/de/presse/pressemitteilungen/2017/bilder/Cosenza-et-al-COVER.jpg
Leyenda: División celular con exceso de centríolos en ambos polos del huso. El panel superior es una imagen de microscopía óptica; el panel inferior es una reconstrucción 3D basada en microscopía electrónica (FIB/SEM) de una célula mitótica.

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El Centro Alemán de Investigación del Cáncer (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) con sus más de 3.000 empleados es el instituto de investigación biomédica más grande de Alemania. En DKFZ, más de 1000 científicos investigan cómo se desarrolla el cáncer, identifican los factores de riesgo del cáncer y se esfuerzan por encontrar nuevas estrategias para evitar que las personas desarrollen cáncer. Desarrollan enfoques novedosos para hacer que el diagnóstico de tumores sea más preciso y el tratamiento de pacientes con cáncer sea más exitoso. El personal del Servicio de Información sobre el Cáncer (KID, por sus siglas en inglés) ofrece información acerca de la extendida enfermedad del cáncer para los pacientes, sus familias y el público en general. Junto con el Hospital Universitario de Heidelberg, DKFZ ha establecido el Centro Nacional de Enfermedades Tumorales (NCT) Heidelberg, donde los enfoques prometedores de la investigación del cáncer se traducen en la clínica. En el Consorcio Alemán para la Investigación Traslacional del Cáncer (DKTK), uno de los seis Centros Alemanes para la Investigación en Salud, DKFZ mantiene centros traslacionales en siete sitios universitarios asociados. La combinación de excelentes hospitales universitarios con investigación de alto perfil en un Centro Helmholtz es una contribución importante para mejorar las posibilidades de los pacientes con cáncer. DKFZ es miembro de la Asociación Helmholtz de Centros Nacionales de Investigación, con el noventa por ciento de su financiación procedente del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania y el diez por ciento restante del Estado de Baden-Württemberg. La combinación de excelentes hospitales universitarios con investigación de alto perfil en un Centro Helmholtz es una contribución importante para mejorar las posibilidades de los pacientes con cáncer. DKFZ es miembro de la Asociación Helmholtz de Centros Nacionales de Investigación, con el noventa por ciento de su financiación procedente del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania y el diez por ciento restante del Estado de Baden-Württemberg. La combinación de excelentes hospitales universitarios con investigación de alto perfil en un Centro Helmholtz es una contribución importante para mejorar las posibilidades de los pacientes con cáncer. DKFZ es miembro de la Asociación Helmholtz de Centros Nacionales de Investigación, con el noventa por ciento de su financiación procedente del Ministerio Federal de Educación e Investigación de Alemania y el diez por ciento restante del Estado de Baden-Württemberg.

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