estudio de inhibidores de la ruta pi3k/akt/mtor en líneas...

81
“Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2, resistentes a Trastuzumab” Trabajo de Fin de Máster Realizado por: Estefanía Alejandra Espín Armas Directora: Ph. D. Pilar Eroles Asensio Director UPV: Ph. D. José Ramón Murguía Ibáñez Valencia, 2014

Upload: phamcong

Post on 10-Jul-2019

218 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

“Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR

en líneas celulares de carcinoma de mama con

sobre-expresión de HER2, resistentes a

Trastuzumab”

Trabajo de Fin de Máster

Realizado por:

Estefanía Alejandra Espín Armas

Directora:

Ph. D. Pilar Eroles Asensio

Director UPV:

Ph. D. José Ramón Murguía Ibáñez

Valencia, 2014

Page 2: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas

celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2,

resistentes a Trastuzumab

Estefanía Alejandra Espín Armas

Trabajo de Investigación presentado como requisito parcial para optar al título de

Máster en Biotecnología Biomédica

Directora:

Ph. D. Pilar Eroles Asensio

Director UPV:

Ph. D. José Ramón Murguía Ibáñez

Línea de Investigación:

Identificación de mecanismos de resistencia a nuevos anticuerpos anti-HER2 en cáncer de

mama, Proyecto de Investigación en Salud, Expediente Nº

PI12/01421. Investigadora Principal: Ana Lluch Hernández

Grupo de Investigación:

Unidad de laboratorios del Servicio de Hematología y Oncología Médica pertenecientes a

la FIHCUV/INCLIVA, situados en la Unidad Central de Investigación, UCIM de la Facultad de

Medicina de Valencia.

Universidad Politécnica de Valencia

Máster Universitario en Biotecnología Biomédica

Departamento de Biotecnología

Valencia, España

2014

Page 3: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

AGRADECIMIENTOS

Agradezco en primer lugar a la Dra. Pilar Eroles, por su apoyo y asesoría durante la

dirección de este trabajo, y principalmente por su calidez humana durante mi estancia en

los laboratorios. A la Dra. Ana Lluch Hernández por esta oportunidad.

A mi tutor, el Dr. José Ramón Murguía por sus enseñanzas, consejos y apoyo

durante la realización de este trabajo.

A mi país y su gente, quiénes hicieron posible esto, mediante la Secretaria de

Educación Superior Ciencia, Tecnología e Innovación del Ecuador y su programa de becas.

A mis compañeros del laboratorio Begoña, Eduardo, Sandra y Ariadna, por

haberme acogido desde el inicio, por su apoyo diario, por el cariño, los consejos y todos

los buenos momentos compartidos. A Jaume, Enrique, Raymundo, Alberto y Joan por su

apoyo, compañía, preocupación y fundamentalmente por las risas compartidas.

A quiénes me acompañaron durante este tiempo de estancia en este país. A Sofía

por su apoyo y cariño. A Fernando por sus enseñanzas y soporte. A mis primos Iván,

Myriam y María José que compartieron importantes momentos de esta aventura con

nosotros. Y a mis amigos de varios rincones Oscar, Pablo, Elsa, Nicolás, Daniela, María,

Dani y Wanda.

A Daniel, mi compañero de vida, mi apoyo y felicidad. A mis padres, mi ejemplo y

razón de ser. A mi hermano, mi cómplice de vida. A Melissa e Inés mi segunda familia. A

mis hermanas y hermanos del camino, mi apoyo a la distancia, Pamela, Andrea, María Sol,

Elena, Andrés, Juan José, Cristian, Daniel A. y Daniel C.

A Susana, Ramiro, María Belén, Andrea y Sofía por su apoyo y cariño incondicional.

A María, Mariano y Carlos por habernos extendido una mano.

Al resto de mi familia, tíos/as, primos/as y amigos/as queridos/as y a toda la gente

que he podido conocer durante esta experiencia.

Page 4: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

AUTORIZACIÓN DE LA DIRECTORA

Certifico que el presente trabajo titulado “Estudio de inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de

HER2, resistentes a Trastuzumab” ha sido realizado por Estefanía Alejandra Espín Armas,

bajo mi dirección en la Unidad de laboratorios del Servicio de Hematología y Oncología

Médica pertenecientes a la FIHCUV/INCLIVA, situados en la Unidad Central de

Investigación, UCIM de la Facultad de Medicina de Valencia.

Y autorizo la presentación del Trabajo de Fin de Máster el cual se adecua plenamente a los

requisitos formales, metodológicos y de contenido que requiere un Trabajo de Fin de

Máster, de acuerdo con la normativa publicada por la Comisión Académica del Máster en

Biotecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Valencia.

Directora del Trabajo de Fin de Máster:

Ph. D. Pilar Eroles Asensio

En Valencia, 29 de Mayo del 2014

Page 5: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

AUTORIZACIÓN DEL TUTOR

Certifico que el presente trabajo titulado “Estudio de inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de

HER2, resistentes a Trastuzumab” ha sido realizado por Estefanía Alejandra Espín Armas,

bajo mi tutoría en la Unidad de laboratorios del Servicio de Hematología y Oncología

Médica pertenecientes a la FIHCUV/INCLIVA, situados en la Unidad Central de

Investigación, UCIM de la Facultad de Medicina de Valencia.

Y autorizo la presentación del Trabajo de Fin de Máster el cual se adecua plenamente a los

requisitos formales, metodológicos y de contenido que requiere un Trabajo de Fin de

Máster, de acuerdo con la normativa publicada por la Comisión Académica del Máster en

Biotecnología Biomédica de la Universidad Politécnica de Valencia.

Tutor del Trabajo de Fin de Máster:

Ph. D. José Ramón Murguía

En Valencia, 29 de Mayo del 2014

Page 6: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

Resumen

El carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2 es un subtipo agresivo y de mal

pronóstico, cuya terapia dirigida es el anticuerpo anti-HER2, Trastuzumab. A pesar de su

efectividad terapéutica, se han incrementado los casos de resistencia primaria y adquirida.

El mecanismo de resistencia más frecuente es la activación de la ruta de señalización

celular PI3K/AKT/mTOR. En este trabajo se evaluó la actividad de los inhibidores: BKM-120

(inhibidor de PI3K), MK-2206 (inhibidor de AKT), GDC-0980 (inhibidor dual de PI3K y

mTOR) y Everolimus (inhibidor de mTOR) combinados con Trastuzumab, como estrategia

para revertir la resistencia presente en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-

expresión de HER2. Los inhibidores mencionados redujeron significativamente la

viabilidad de la línea celular HCC1954 con una mutación en el dominio catalítico de PI3K y

de la línea celular HCC1569, con pérdida de PTEN. En la línea celular JIMT-1, con menor

sensibilidad a los inhibidores de la ruta PI3K, se evaluó el inhibidor de MEK1/2, GSK. Sin

embargo, GSK no demostró ser más efectivo que los inhibidores de la ruta PI3K,

sugiriendo la presencia de otras o múltiples alteraciones en esta línea celular.

Adicionalmente, BKM-120 y GDC-0980 potenciaron el efecto de Trastuzumab sobre la

viabilidad de la línea celular HCC1954. Los inhibidores estudiados además disminuyeron

los niveles de pAKTThr308 y pAKTSer473 y redujeron la expresión de microRNAs considerados

oncogénicos, relacionados con la ruta PI3K/AKT y con la resistencia a Trastuzumab: miR-

21, miR-221, miR-26a y miR-30b. Adicionalmente, GDC-0980 y Everolimus incrementaron

la expresión de miR-491-5p, considerado supresor tumoral, en la línea celular HCC1954. La

sobre-expresión de miR-21, miR-221 y miR-30b en la línea celular HCC1954, por

transfección transitoria con microRNAs miméticos, incrementó la viabilidad celular y

disminuyó la sensibilidad de las células a BKM-120. Esto apoya la idea de que estos

microRNAs favorecen la supervivencia celular, especialmente miR-30b. En conjunto,

nuestros resultados sugieren que el uso de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR podría

ser una estrategia válida para revertir la resistencia a Trastuzumab y resalta la necesidad

del estudio de microRNAs oncogénicos y supresores de tumores que podrían tener un

papel clave en la supervivencia celular y resistencia al anticuerpo anti-HER2.

Page 7: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

Abstract

HER2-overexpressing breast cancer has an aggressive phenotype and poor prognosis.

Trastuzumab, an anti-HER2 monoclonal antibody, has demonstrated therapeutic efficacy

on this breast cancer subtype. Nonetheless, primary and acquired resistance has

increased. The most common mechanism for Trastuzumab resistance is the activation of

the PI3K/AKT/mTOR signaling pathway. This study evaluated the efficacy of the PI3K

pathway inhibitors: BKM-120 (PI3K inhibitor), MK-2206 (AKT inhibitor), GDC-0980 (dual

inhibitor of PI3K and mTOR) and Everolimus (mTOR inhibitor) alone or in combination with

Trastuzumab as a strategy to reverse Trastuzumab resistance of HER2-overexpressing

breast cancer cell lines. Mentioned inhibitors significantly reduced the viability of

HCC1954 cell line, which has a mutation in the PI3K catalytic domain. Similar results were

obtained in HCC1569 cell line, which is PTEN null. On the other hand, we tested GSK, a

MEK 1/2 inhibitor in JIMT-1 cell line, which was less sensitive to PI3K pathway inhibitors.

Though, GSK was not more effective than PI3K inhibitors in this cell line, suggesting other

or multiple alterations present. Furthermore, BKM-120 and GDC-0980 potentiated

Trastuzumab activity over cell viability of HCC1954 cell line. PI3K/AKT pathway inhibitors

also reduced pAKTThr308 and pAKTSer473 levels. In addition, PI3K pathway inhibitors reduced

the expression of miR-21, miR-221, miR-26a and miR-30b, probable oncogenic miRNAs

related to PI3K/AKT pathway and Trastuzumab resistance. Moreover, GDC-0980 and

Everolimus increased expression of miR-491-5p, which is considered as tumor suppressor.

Induced transient over-expression of miR-221, miR-30b, and miR-21 in HCC1954 cell line,

increased cell viability and reduced its sensitivity to BKM-120. It supports the idea of a

probable oncogenic role of these microRNAs, in particular miR-30b. In brief, our results

suggest that inhibitors of PI3K/AKT/mTOR pathway combined with Trastuzumab could be

a valid strategy to overcome Trastuzumab resistance. This study additionally highlights the

importance of microRNAs related to PI3K pathway as they could have an essential role

over cell survival and Trastuzumab resistance.

Page 8: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

ÍNDICE

1. INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................... 1

1.1 Carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2 ........................................................... 2

1.2 Terapia Dirigida anti-HER2: ................................................................................................. 3

1.3 Mecanismos de Resistencia a Trastuzumab: ...................................................................... 4

1.3.1 Efectos estéricos: ........................................................................................................ 4

1.3.2 Incremento de expresión de otros receptores tirosina-quinasa................................. 4

1.3.3 Alteraciones en rutas de Señalización Intracelulares .................................................. 5

1.4 Señalización Intracelular de la ruta PI3K/AKT/mTOR .......................................................... 6

1.5 Alteraciones de la Ruta PI3K en carcinoma de mama con amplificación de HER2 ............. 8

1.6 Inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR ............................................................................... 9

1.7 MicroRNAs asociados a la ruta PI3K/AKT/mTOR y a la resistencia a Trastuzumab en

carcinoma de mama que sobre-expresa HER2 ............................................................................. 11

2. HIPÓTESIS .................................................................................................................................. 13

2.1 OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 13

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................... 13

3. MATERIALES Y MÉTODOS .......................................................................................................... 14

3.1 Líneas celulares ................................................................................................................. 14

3.2 Cultivos celulares ............................................................................................................... 15

3.3 Inhibidores de proteínas PI3K/AKT/mTOR y MEK1/2 ....................................................... 16

3.4 Ensayos de viabilidad celular............................................................................................. 16

3.5 Extracción y Cuantificación de Proteínas .......................................................................... 17

3.6 Western Blot ..................................................................................................................... 18

3.7 Extracción de microRNAs .................................................................................................. 19

3.8 PCR cuantitativa en Tiempo Real ...................................................................................... 20

3.9 Transfección transitoria con microRNAs miméticos en la línea celular HCC1954 ............ 21

3.10 Análisis Estadístico ............................................................................................................ 23

Page 9: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

4. RESULTADOS ............................................................................................................................. 24

4.1 Determinación del IC50 de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR............................ 24

4.2 Los inhibidores de la ruta PI3K reducen la viabilidad celular de las líneas celulares

resistentes a Trastuzumab ............................................................................................................ 25

4.2.1 Efecto de la Inhibición de PI3K con BKM-120 sobre la viabilidad celular ................. 25

4.2.2 Efecto de la Inhibición de AKT con MK-2206 sobre la viabilidad celular .................. 26

4.2.3 Efecto de la Inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 sobre la viabilidad

celular ................................................................................................................................... 28

4.2.4 Efecto de la Inhibición de mTOR con Everolimus sobre la viabilidad celular ............ 28

4.2.5 Efecto de la inhibición de MEK1/2 con GSK sobre la viabilidad de la línea celular

JIMT-1 ................................................................................................................................... 29

4.3 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR reducen la fosforilación de AKT ................... 30

4.3.1 Efecto de la inhibición de PI3K con BKM-120 sobre la fosforilación de AKT ............ 31

4.3.2 Efecto de la inhibición de AKT con MK-2206 sobre la fosforilación de AKT ............. 32

4.3.3 Efecto de la inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 sobre la fosforilación de

AKT ................................................................................................................................... 33

4.3.4 Efecto de la inhibición de mTOR con Everolimus sobre la fosforilación de AKT ....... 33

4.3.5 Efecto de Trastuzumab sobre la fosforilación de AKT ............................................... 33

4.4 Efecto de la inhibición de MEK1/2 sobre la fosforilación de ERK en la línea celular JIMT-1

........................................................................................................................................... 34

4.5 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR afectan la expresión de microRNAs

oncogénicos y supresores de tumores .......................................................................................... 35

4.5.1 Expresión basal de microRNAs oncogénicos y supresores de tumores .................... 36

4.5.2 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs oncogénicos miR-21 y miR-221 .............................................................................. 37

4.5.3 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs miR-26a y miR-30b ................................................................................................. 40

4.5.4 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs supresores tumorales miR-491-5p y miR-342-5p ................................................... 43

4.6 Efecto de la sobre-expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 sobre la viabilidad de la línea

celular HCC1954 ............................................................................................................................ 44

Page 10: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

5. DISCUSIÓN ................................................................................................................................. 50

5.1 Efecto de la Inhibición de PI3K con BKM-120 ................................................................... 50

5.2 Efecto de la inhibición de AKT con MK-2206 .................................................................... 53

5.3 Efecto de la inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 ............................................ 54

5.4 Efecto de la inhibición de mTOR con Everolimus .............................................................. 55

5.5 Efecto de la inhibición de MEK 1/2 con GSK en la línea celular JIMT-1 ............................ 56

5.6 Efecto de Trastuzumab sobre la fosforilación de AKT y ERK1/2 ....................................... 57

5.7 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de microRNAs

oncogénicos y supresores tumorales ............................................................................................ 58

5.7.1 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de miR-21 y

miR-221 ................................................................................................................................... 59

5.7.2 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de miR-26a y

miR-30b ................................................................................................................................... 61

5.7.3 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de miR-491-

5p y miR-342-5p ........................................................................................................................ 63

6. CONCLUSIONES ......................................................................................................................... 66

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................................. 69

Page 11: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

1

1. INTRODUCCIÓN

El carcinoma de mama es el tipo de cáncer más frecuente en mujeres a nivel

mundial1,2. En el 2012, se diagnosticaron 1,7 millones de casos nuevos en todo el mundo1.

En los últimos cinco años, la incidencia de esta enfermedad ha incrementado en un 20% y

la mortalidad en un 14%1. El carcinoma de mama es la principal causa de muerte por

cáncer, en mujeres de países desarrollados y en vías de desarrollo1,2.

El carcinoma de mama es una enfermedad heterogénea desde el punto de vista

clínico, morfológico y molecular2,3. Estudios recientes de expresión génica global han

establecido cinco subtipos moleculares: Basal, Luminal A, Luminal B, HER2 positivo y

normal2,3 . Los tumores HER2 positivos representan el 15-30% y se caracterizan por

amplificación del gen erbb2 que codifica para el receptor HER2 y genes relacionados con

su ruta de señalización intracelular. Son tumores altamente proliferativos, tienen un alto

grado histológico y el 70% de éstos sobre-expresan el receptor HER22-4. Este subtipo se

correlaciona con un mal pronóstico2,3. En este sentido, la terapia anti-HER2 con

anticuerpos monoclonales como Trastuzumab (Herceptin®, Genentech), ha mejorado la

supervivencia5 en estadios iniciales y metastásicos en un 33% y ha reducido la reincidencia

de la enfermedad en un 50%3. Sin embargo, algunos tumores presentan resistencia a

Trastuzumab y desarrollan metástasis 2-4. Por esta razón, la investigación actual tiende a

buscar nuevas dianas terapéuticas asociadas a la ruta de señalización intracelular de HER2

para mejorar la respuesta a la terapia anti-HER23. La ruta PI3K/AKT/mTOR puede estar

relacionada con esta resistencia debido a que está frecuentemente alterada por

mutaciones activadoras de las subunidades catalíticas de PI3K y AKT2,3. El desarrollo de

inhibidores de la ruta PI3K para revertir la resistencia a Trastuzumab demanda un mejor

conocimiento de los cambios moleculares que inducen estos inhibidores en las células.

Page 12: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

2

1.1 Carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2

El receptor HER2 pertenece a la familia de los receptores del factor de crecimiento

epidérmico humano, la cual incluye también HER1/EGFR, HER3 y HER46,7. HER2 es una

glicoproteína transmembrana de 185KDa con tres regiones: un dominio intracelular

tirosina quinasa, un dominio transmembrana de hélice alfa y un dominio extracelular de

unión a ligando, N terminal5,7,8. El dominio extracelular está compuesto por cuatro

subdominios, los dominios II y IV permiten su homo-dimerización y hetero-dimerización.

Cuando HER2 forma hetero-dímeros con los demás miembros de la familia HER, induce

una potente señal de transducción intracelular para regular funciones como

diferenciación, crecimiento y supervivencia celular5,7. Las rutas de señalización activadas

por HER2 son: PI3K (fosfatidilinositol-3-quinasa), MAPK (proteína quinasa activada por

mitogenos) y PLCγ (fosfolipasa Cγ)7,9. El patrón de dimerización de HER2 influye en las

cascadas de señalización subsecuentes. El hetero-dímero HER2/HER3 es el más potente y

activa selectivamente la ruta PI3K debido a que HER3 tiene varios sitios de unión a la

subunidad catalítica p85 de PI3K. Por el contrario, la ruta MAPK puede ser activada por los

homo-dímeros HER2/HER2 y hetero-dímeros HER1/HER2 y HER2/HER47.

En cáncer de mama, HER2 actúa como un oncogen cuando está sobre-expresado

debido a que tiene un papel importante en la supervivencia celular6,7. La tumorogénesis

mamaria está directamente influenciada por la amplificación o sobre-expresión de HER2,

siendo éste un mecanismo de transformación celular6,7. Como se ha mencionado antes la

sobre-expresión de HER2 está presente en aproximadamente un 25% de los casos de

cáncer de mama7,9, está asociada a un fenotipo agresivo4 y resistencia a la terapia

hormonal. Adicionalmente, la sobre-expresión de HER2 en cáncer de mama se ha

detectado en células madre cancerígenas5 y tiene efectos importantes sobre otros

procesos tumorales. HER2 disminuye la expresión de receptores PR/ER, incrementa la

expresión de VEGF (factor de crecimiento del endotelio vascular), y suprime la expresión

de la proteína E-cadherina7. En consecuencia, la amplificación de HER2 se traduce en

Page 13: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

3

aumento de la proliferación y motilidad celular, invasión, metástasis, angiogénesis

acelerada, menor apoptosis y resistencia a la terapia antitumoral10.

1.2 Terapia Dirigida anti-HER2:

El receptor HER2 ha sido una diana terapéutica atractiva por su papel clave en la

tumorogénesis, por su expresión en membrana y ausencia de ligando natural, lo que

facilita el tratamiento dirigido mediante anticuerpos anti-HER25. El anticuerpo monoclonal

humanizado anti-HER2, Trastuzumab fue aprobado por la FDA en 1998 para el

tratamiento de carcinoma de mama metastásico con sobre-expresión de HER2.

Posteriormente, la FDA aprobó su uso como tratamiento adyuvante de mujeres con

carcinoma de mama con sobre-expresión de HER27,9. Trastuzumab se une al subdominio

IV del dominio extracelular de HER2 e impide así su dimerización y fosforilación del

dominio quinasa7. Este anticuerpo monoclonal tiene varios mecanismos de acción para

inducir apoptosis en células de carcinoma de mama9,10.

Trastuzumab induce la internalización y degradación de HER2 reclutando a la

tirosina-quinasa ubiquitina-ligasa c-Cbl, que ubiquitina HER2 y promueve su proteólisis9.

Otro mecanismo de acción de Trastuzumab es la citotoxicidad celular dependiente de

anticuerpo (ADCC)5,10. Se ha observado que el anticuerpo unido a HER2 atrae a células NK

(natural killer) y a proteínas citotóxicas11. Otras acciones de Trastuzumab son la

restitución de p27kip, la disminución de la expresión de VEGF, y por lo tanto, inhibición de

la angiogénesis y migración celular7,9. El principal mecanismo de acción de Trastuzumab es

la interrupción de la formación de hetero-dímeros HER2/HER3, independiente de ligando5.

En consecuencia, se inhibe la activación de las rutas de señalización intracelular PI3K/AKT,

MAPK y la proliferación celular10,11. Trastuzumab impide también la homo-dimerización de

HER2 evitando su fosforilación, bloquea a su vez la activación de la tirosina-quinasa Src, e

incrementa la cantidad y actividad fosfatasa del supresor tumoral PTEN (homólogo de

fosfatasa y tensina)9.

Page 14: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

4

A pesar de la efectividad de Trastuzumab para mejorar la supervivencia de

pacientes con carcinoma de mama HER2 positivo, la duración media de la respuesta es

baja9,11. Solamente el 35% de los tumores que sobre-expresan HER2 responden a la

terapia, lo cual sugiere una resistencia primaria alta. Adicionalmente, el 70% de los

pacientes que responden a la terapia inicial, desarrollan resistencia en el período de un

año9,10. Estos datos, subrayan la importancia de elucidar los mecanismos de resistencia al

anticuerpo.

1.3 Mecanismos de Resistencia a Trastuzumab:

Se han propuesto varios mecanismos moleculares responsables de la resistencia a

Trastuzumab, entre los que figuran: efectos estéricos por mutaciones en la proteína HER2,

incremento de expresión de otros receptores tirosina-quinasa, y alteraciones en las rutas

de señalización subsecuentes9-11.

1.3.1 Efectos estéricos:

Mutaciones en HER2 pueden inducir la proteólisis del dominio extracelular del

receptor, generando una isoforma p95HER2 truncada, que tiene actividad quinasa

constitutiva y carece de un dominio de unión a Trastuzumab4,5,9. Esta alteración se ha

detectado en pacientes con menor respuesta a Trastuzumab4. Otra alteración es la

expresión elevada de una proteína de membrana altamente glicosilada denominada

mucina MUC4 que recubre el dominio de unión de Trastuzumab al receptor HER25,9,12.

1.3.2 Incremento de expresión de otros receptores tirosina-quinasa

Uno de los receptores también involucrado en la resistencia a Trastuzumab es

HER3, debido a que el anticuerpo anti-HER2 no impide la hetero-dimerización

HER2/HER3 dependiente de ligando4,9. Este hetero-dímero activa las rutas de

señalización intracelular aún en presencia de Trastuzumab4,9. En líneas celulares

resistentes a Trastuzumab se han detectado altos niveles de EGF, ligando de

EGFR/HER1, otro receptor capaz de formar hetero-dímeros con HER24. Otro receptor

activo es el receptor de insulina (IGF-1R), cuya elevada expresión se relacionó con

menores niveles de p27Kip1, p21Cip1 y altos niveles de CDK2. Se ha observado que al

Page 15: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

5

suprimir la actividad de este receptor se revierte la resistencia a Trastuzumab4,9.

Adicionalmente, c-Met es un oncogen que codifica para el receptor tirosina-quinasa

HGFR (receptor del factor de crecimiento de hepatocitos). Se ha evidenciado que

HGFR interactúa con HER2 y su nivel de expresión se encuentra elevado en líneas

celulares y tejidos de carcinoma de mama que sobre-expresan HER2. La supresión de

la expresión de HGFR sensibiliza a las células frente a Trastuzumab, por lo que se

considera un receptor relacionado con la resistencia al anticuerpo9.

1.3.3 Alteraciones en rutas de Señalización Intracelulares

Entre los mecanismos de resistencia descritos, las alteraciones en la ruta de

señalización PI3K/AKT, es el más importante. Esta ruta es crítica en la respuesta a las

terapias anti-HER210,11. Existen varias alteraciones intracelulares en pacientes con

carcinoma de mama HER2 positivos. Una de ellas es la pérdida de PTEN, presente en el

36% de muestras de tumores HER2 positivas. Los pacientes con pérdida de PTEN

tienen menor sensibilidad al tratamiento con Trastuzumab que los pacientes con PTEN

normal4. Otra alteración es la activación constitutiva de PI3K por mutaciones en su

subunidad catalítica, el 25% de las pacientes con carcinoma de mama tiene

mutaciones en el gen PI3KCA13. Los pacientes con mutaciones activadoras de PI3K

tienen una menor supervivencia libre de progresión. Así mismo, las líneas celulares

con activación constitutiva de PI3K son resistentes a Trastuzumab9. La proteína Src

forma parte de la familia de tirosinas quinasas intracelulares que participan en la

traducción de señales de varias rutas de señalización, entre ellas las de los receptores

HER11. Se ha observado un interacción entre el dominio quinasa de HER2 y Src,

incrementando la actividad de esta última por fosforilación de Src en Y41614. La

activación de Src está asociada con la resistencia primaria y secundaria a Trastuzumab,

por lo tanto se considera un mediador central de las rutas de resistencia al anticuerpo

y una diana terapéutica importante9,15.

Page 16: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

6

1.4 Señalización Intracelular de la ruta PI3K/AKT/mTOR

La ruta PI3K/AKT/mTOR es central a varias funciones celulares y tiene un complejo

mecanismo de transducción de señales, en donde participan las tres proteínas

moduladoras principales: PI3K, AKT y mTOR.

PI3K es un hetero-dímero que consta de una subunidad catalítica p110 y una

subunidad reguladora p85, cada una con múltiples isoformas16. Las ocho isoformas de la

subunidad catalítica de PI3K se han dividido en tres clases de acuerdo a su estructura,

regulación y selectividad de sustrato17. La clase IA, que comprende las isoformas PIK3Cα,

PIK3Cβ y PIK3Cδ, es de particular interés en cáncer. En carcinoma de mama es frecuente la

activación constitutiva de PI3K a causa de mutaciones en el gen PI3KCA que codifica para

la isoforma PI3KCα de la subunidad catalítica p1105,16,18. La subunidad reguladora p85

estabiliza, inactiva y captura los residuos de tirosina fosforilados de los receptores

transmembrana o moléculas adaptadoras para inducir la activación de la subunidad

catalítica p11016. Por lo tanto, esta subunidad está regulada por la unión de factores de

crecimiento a los receptores tirosina-quinasas y receptores asociados a proteínas G16,19. Su

función es fosforilar 4,5-PIP2 (4,5-fosfo-inositol) y generar el segundo mensajero 3,4,5-PIP3

(3,4,5-fosfo-inositol trifosfato)10,17,20. El supresor de tumores PTEN actúa a este nivel como

regulador negativo de la ruta PI3K, defosforilando PIP3 en PIP213,19.

La función del segundo mensajero PIP3 es activar varias proteínas, entre ellas, las

proteínas AKT (serina/threonina quinasa) y PDK1 (quinasa dependiente de fosofo-inositol).

PDK1 activa parcialmente AKT fosforilándola en Thr308 (pAKTThr308) y PDK2 completa su

activación fosforilando AKT Ser473 (pAKTSer473)17,19,20. AKT tiene tres isoformas: AKT1 está

presente en todos los tejidos, AKT2 en tejidos de respuesta a insulina y AKT3 en el cerebro

y testículos16. AKT regula procesos de metabolismo, proliferación, supervivencia, invasión,

migración, apoptosis y reparación de DNA, modulando proteínas como mTOR, Bad,

Caspasa 9, Tuberina, GSK3b y factores de transcripción de la familia forkhead 17,20. AKT

libera a mTOR de sus reguladores negativos TSC1 y TSC2 (proteínas del complejo de

esclerosis tuberosa). AKT fosforila TSC2, inactivando la hidrólisis GTP-Rheb (homólogo de

Page 17: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

7

ras enriquecido en el cerebro), esta unión activa el dominio quinasa de mTOR13. mTOR es

una proteína importante en la tumorogénesis debido a que regula la síntesis de proteínas

y la biogénesis de ribosomas. AKT también inactiva por fosforilación a PRAS40 (sustrato de

AKT rico en prolina), otro regulador negativo de mTOR. El complejo TSC1/2 está regulado

a su vez por las rutas MAPK y LKB1-AMPK en función del estado nutricional celular17.

mTOR existe en dos complejos multi-proteicos: mTORC1 y mTORC2. mTORC1

consta de mTOR, raptor, LST8 de mamífero y PRAS40. El complejo mTORC1 controla la

síntesis de proteínas por fosforilación de 4EBP1 (proteína de unión al factor de iniciación

eucariótico) y S6K1 (quinasa ribosomal p70). Raptor se une a s6K y 4EBP1 para facilitar su

fosforilación por mTOR y promover la iniciación de la traducción de proteínas. Por su

parte, el complejo mTORC2 consiste en mTOR, mSIN-1, mLST-8, PRR5 (proctor) y rictor

(acompañante de mTOR insensible a rapamicina). La activación de este complejo parece

ser de forma independiente a AKT mediante factores de crecimiento. mTORC2 fosforila

AKTSer473, induciendo la activación de AKT y BAD. A su vez, regula la polaridad celular y el

citoesqueleto17. Los fármacos análogos a rapamicina inhiben mTORC1, pero no mTORC219.

La inhibición de mTORC1 puede producir activación de la ruta PI3K/AKT debido a que S6K1

(sustrato de mTORC1) regula negativamente PI3K, fosforilando el sustrato del receptor de

insulina IRS-1, para evitar la unión de éste a PI3K17,19. Por lo tanto, la inhibición de

mTORC1 puede bloquear esta regulación negativa induciendo la re-activación de

PI3K/AKT17. En la Figura 1 se resume la cascada de señalización de la ruta PI3K/AKT/mTOR.

Page 18: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

8

Figura 1. Señalización intracelular de la ruta PI3K/AKT/mTOR en respuesta a las activación de los receptores

HER. Modificado de Leary et al. 2013

1.5 Alteraciones de la Ruta PI3K en carcinoma de mama con amplificación de HER2

Las alteraciones en la ruta de señalización PI3K/AKT/mTOR son frecuentes en

carcinoma de mama y pueden ser: mutaciones en el gen PIK3CA que codifica para PI3K,

pérdida de expresión de PTEN por deleción o metilación en el cromosoma 10,

amplificación de AKT u otras proteínas de la ruta y modificaciones post-traduccionales de

las mismas como fosforilación o regulación epigenética16. La principal alteración en los

tumores HER2 positivos es la activación constitutiva de PI3K por pérdida de PTEN o por

mutaciones en el gen PIK3CA. La presencia de este tipo de alteraciones son marcadores de

resistencia al tratamiento con Trastuzumab. La respuesta a Trastuzumab depende de la

presencia de PTEN, por lo que es importante diferenciar entre tumores con mutaciones en

PI3K o con pérdida de PTEN. En líneas celulares sensibles a Trastuzumab, éste disminuye la

fosforilación de AKT y por lo tanto la proliferación celular4. En consecuencia, la activación

de la ruta PI3K tiene un papel fundamental en la resistencia a Trastuzumab. La

inactivación de esta ruta con inhibidores de la misma combinados con el anticuerpo,

Page 19: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

9

promete ser una estrategia terapéutica eficiente en células resistentes4,17. Sin embargo,

las interacciones entre las diferentes rutas de señalización celular dificultan el desarrollo

de una terapia efectiva.

1.6 Inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR

Las proteínas que componen la ruta PI3K/AKT/mTOR han sido dianas terapéuticas

ampliamente estudiadas en los últimos años. Los ensayos clínicos y pre-clínicos actuales

están evaluando la combinación de inhibidores de la ruta con tratamientos

convencionales como radioterapia, quimioterapia o terapias biológicas dirigidas como

Trastuzumab17. Los primeros resultados in vitro sugieren que la resistencia a Trastuzumab

es revertida en presencia de los inhibidores de la ruta11.

El primer inhibidor de PI3K, LY294002, apareció en 199013,17. En la actualidad,

varios inhibidores de PI3K con mayor especificidad y actividad farmacológica se

encuentran en ensayos clínicos de mujeres con carcinoma de mama13. BKM-120 o

Buparlisib es un inhibidor de múltiples isoformas de PI3K que se encuentra en estudios

clínicos13,17. El Grupo Internacional de Mama (BIG), el grupo Alemán (GBG) y el grupo

español de estudio de carcinoma de mama (SOLTI) están realizando un estudio en fase II

combinando BKM-120 con Trastuzumab y Paclitaxel en carcinoma de mama HER2

positivo13. La tendencia en el desarrollo de nuevos inhibidores es mejorar la especificidad

para isoformas de PI3K17.

Existen varios inhibidores de AKT en desarrollo, éstos pueden ser péptidos pseudo-

sustratos, análogos de PIP3, competidores de ATP e inhibidores alostéricos. MK-2206

(Merck) es un inhibidor alostérico de las tres isoformas de AKT que se encuentra en

estudios clínicos en fase II. Los inhibidores alostéricos son la estrategia más específica

debido a que impiden la fosforilación de AKT, por PDK1 bloqueando su sitio de unión17.

El primer inhibidor de mTOR, la Rapamycina descubierto en 1974, es un inhibidor

alostérico de mTORC1. La Rapamycina y sus análogos regulan la síntesis de proteínas,

impidiendo la fosforilación de S6K y 4EBP1/4EBP213,17. La inhibición de mTOR ha sido

Page 20: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

10

ampliamente estudiada debido a la aprobación de Temsirolimus para carcinoma renal13,17.

En cáncer de mama, la inhibición de mTOR mejora la respuesta a tratamientos

convencionales quimioterapéuticos como Paclitaxel17. Everolimus (RAD-001) es un

inhibidor de mTOR que está siendo usado en carcinoma de mama metastásico. Sin

embargo, la eficacia de estos inhibidores es limitada porque actúan sobre mTORC1 y no

sobre mTORC2, responsable de la fosforilación de AKTSer473 17. Por esta razón se están

desarrollando nuevos inhibidores que compitan con ATP para bloquear la actividad

quinasa de mTOR y en consecuencia inhibir mTORC1 y mTORC2 a la vez. Adicionalmente,

este tipo de inhibidores actúan sobre el dominio quinasa de PI3K, similar al de mTOR, y se

convierten en inhibidores duales de PI3K y mTOR13. Uno de estos inhibidores es GDC-0980

que tiene una mayor eficacia al evitar la activación de las ruta PI3K por

retroalimentación17. En la Figura 2 se representa el punto de actuación de los inhibidores

en la ruta PI3K/AKT/mTOR.

Los inhibidores de la ruta MEK no han sido tan estudiados como los de la ruta PI3K.

Selumetinib o GSK1120212 es un inhibidor no competitivo de ATP de MEK1/2, selectivo y

potente. Ha demostrado ser efectivo en estudios pre-clínicos de carcinoma de mama13.

Figura 2. Inhibidores de la ruta PI3K/Akt/mTOR. Modificado de Hernández-Aya & González-Angulo, 2011.

Page 21: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

11

1.7 MicroRNAs asociados a la ruta PI3K/AKT/mTOR y a la resistencia a Trastuzumab

en carcinoma de mama que sobre-expresa HER2

En los últimos años ha se ha empezado el estudio de las alteraciones epigenéticas

presentes en el carcinoma de mama. Un mecanismo importante de regulación de la

expresión génica es el de los microRNAs. Los microRNAs son RNAs no codificantes, de

aproximadamente 22 nucleótidos, que regulan la expresión génica a nivel post-

transcripcional21,22. Los microRNAs se unen a la región 3´UTR (región no traducida) del

RNA mensajero causando inestabilidad del mismo y reprimiendo su traducción21,22. La

secuencia de reconocimiento del microRNA es de apenas 7 nucleótidos22, por lo que es

difícil predecir con exactitud sus dianas. Se ha estimado que los microRNAs regulan la

expresión del 60% de los genes codificantes humanos22. En consecuencia, los microRNAs

están involucrados en procesos fisiológicos y patológicos, entre ellos el carcinoma de

mama21,22. Estudios previos de perfiles de expresión de microRNAs han identificado

microRNAs desregulados en carcinoma de mama, que funcionan como oncogenes o

supresores de tumores22,23.

En este sentido, se han descrito microRNAs que modulan el receptor HER2 y las

rutas de señalización celular PI3K y ERK. Algunos microRNAs inducen la activación de la vía

de señalización HER2, se consideran oncogénicos y están asociados a la resistencia a

Trastuzumab. Mientras que otros microRNAs inhiben la vía de señalización HER2,

considerándose supresores de tumores que favorecen la acción terapéutica de

Trastuzumab.

Entre los microRNAs oncogénicos se encuentran miR-21 y miR-221. Estos

favorecen la activación de la ruta PI3K/AKT y la supervivencia tumoral, disminuyendo la

expresión de PTEN23,24. Tanto miR-21 como miR-221 se han encontrado sobre-expresados

en líneas celulares y tejidos de pacientes con carcinoma de mama HER2 positivo y

resistencia a Trastuzumab24.

Page 22: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

INTRODUCCIÓN

12

Por el contrario, miR-491-5p y miR-342-5p, se consideran supresores de tumores,

ya que disminuyen la expresión de HER2, suprimen la activación de AKT y ERK e inhiben el

crecimiento celular en líneas celulares de carcinoma de mama resistentes a

Trastuzumab22. Adicionalmente, un estudio con microarrays en líneas celulares sensibles a

Trastuzumab, identificó a miR-26a y miR-30b como microRNAs de respuesta al

anticuerpo25. Se observó un aumento de la expresión de miR-26a y miR-30b posterior al

tratamiento con Trastuzumab25.

Page 23: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

HIPÓTESIS Y OBJETIVOS

13

2. HIPÓTESIS

Alteraciones en la ruta de señalización celular PI3K/Akt/mTOR en líneas celulares

de carcinoma de mama que sobre-expresan HER2 son una de las causas de resistencia al

tratamiento con el anticuerpo anti-HER2, Trastuzumab. En consecuencia, inhibidores de

esta ruta, inducirían cambios moleculares a nivel de proteína y regulación génica que

sensibilizarían a las células en estudio, con resistencia primaria al anticuerpo.

2.1 OBJETIVO GENERAL

Estudiar el efecto de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR a nivel molecular en

células de carcinoma de mama que sobre-expresan HER2 y presentan resistencia primaria

al anticuerpo anti-HER2 Trastuzumab.

2.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Determinar la concentración mínima inhibitoria (IC50) de los inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR en líneas celulares de carcinoma de mama resistentes a

Trastuzumab.

Evaluar la acción de los inhibidores solos y en combinación con Trastuzumab, sobre

la viabilidad de las líneas celulares en estudio.

Determinar el estado de fosforilación de la proteína AKT para confirmar la

inhibición de la ruta PI3K/AKT/mTOR en las líneas celulares, por acción de los

inhibidores.

Evaluar los cambios de expresión de microRNA´s asociados a la ruta

PI3K/AKT/mTOR en las líneas celulares tratadas con los inhibidores y Trastuzumab.

Page 24: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

14

3. MATERIALES Y MÉTODOS

3.1 Líneas celulares

Se usaron líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2 y

resistencia a Trastuzumab. HCC1569 es una línea celular con ausencia de receptores de

estrógenos y progesterona en membrana10,26. Tiene una mutación en el gen FHIT26 y

carece de PTEN y p5310. HCC1954 es una línea celular tetraploide con 35 re-arreglos

estructurales en todos sus cromosomas excepto el 11 y el 16. Esta línea celular presenta

una mutación en la región que codifica para el dominio quinasa del gen PIK3CA (H1047R) y

no expresa el receptor de estrógenos, ni el receptor de progesterona10,27. La línea celular

JIMT-1 proviene de una paciente con carcinoma de mama con progresión del tumor en

presencia de Trastuzumab28. Carece de los receptores de estrógenos y progesterona.

Expresa normalmente PTEN y p5328. Adicionalmente, se ha descrito la sobre-expresión de

la mucina MUC4 en esta línea celular12.

Figura 3. Líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2 y resistencia a Trastuzumab.

A: HCC1569, B: HCC1954 y C: JIMT-1.

La resistencia primaria de las líneas celulares que sobre-expresan HER2, se

determinó en un estudio anterior a este trabajo. Para ello se sembraron las líneas

celulares en placas de 12 pocillos a una densidad de 8000-12000 células por pocillo y se

trataron con Trastuzumab durante 7 días. La respuesta a Trastuzumab se cuantificó por el

cambio en la tasa de crecimiento de las células en presencia o ausencia del fármaco. Se

calculó el tiempo de duplicación celular con la ecuación: ( ) (

) ( ) .

A B C

Page 25: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

15

En donde: N0 es el contaje inicial de células, Nt es el contaje de células en el segundo

punto, T es el tiempo entre ambos puntos y DT es el tiempo de duplicación celular. El

cambio en la tasa de crecimiento de cada línea celular, se obtuvo a partir de la razón entre

el tiempo de duplicación celular en presencia de la droga sobre el tiempo de duplicación

en ausencia de la droga. Se estableció un punto de corte para sensibilidad o resistencia al

fármaco del 20%. Las líneas celulares con un incremento en la tasa de crecimiento ≥ 1,2 o

una disminución en el número de colonias ≥ al 20% en respuesta a Trastuzumab, se

consideraron sensibles (Tabla 1)4.

Tabla 1. Panel de líneas celulares que sobre-expresan HER2 y su respuesta a Trastuzumab (O´Brien, et al. 2010).

3.2 Cultivos celulares

La línea celular JIMT-1 fue cultivada en medio DMEM (Dulbeco Modified Eagle

Medium) F/12, suplementado con 1% de L-glutamina 200mM, 10% de FBS (Suero Bovino

Fetal) y 1% de antibióticos (Penicilina-Estreptomicina). Las líneas celulares HCC1954 y

HCC1569 fueron cultivadas en medio RPMI 1640 (Roswell Park Memorial Institute

Medium) suplementado con 1% de L-glutamina 200mM, 10% de FBS y 1% de antibióticos.

Todas las líneas celulares se mantuvieron en sus respectivos medios de cultivo, en

Page 26: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

16

incubador a 37°C, con atmósfera húmeda y 5% de CO2. Las células se mantuvieron en

cultivo hasta sub-confluencia, realizando pases continuos. Los pases se realizaron lavando

las células con PBS, añadiendo tripsina al 0,05% e inactivando la misma con medio de

cultivo y FBS.

3.3 Inhibidores de proteínas PI3K/AKT/mTOR y MEK1/2

Los inhibidores provistos por la empresa Sellekchem se disolvieron en DMSO y se

almacenaron en alícuotas a una temperatura de -80°C (Tabla 2).

Tabla 2. Inhibidores de proteínas PI3K/AKT/mTOR y MEK1/2 usados y sus proteínas diana.

Inhibidor Diana

BKM-120 o Buparlisib (Novartis) PI3K (p110α/β/δ/γ)

MK-2206 (Merck) AKT1/2/3

GDC-0980 (Genentech, Inc.) PI3K (p110α/β/δ/γ) y mTOR

Everolimus (Novartis) mTOR

GSK1120212 o Trametinib (GlaxoSmithKline) MEK 1/2

3.4 Ensayos de viabilidad celular

Para evaluar la actividad de los inhibidores BKM-120, MK-2206, GDC-0980,

Everolimus y GSK1120212 en las líneas celulares resistentes a Trastuzumab, se realizaron

ensayos de viabilidad celular con MTT (3-[4,5-dimetiltiazol-2-yl]-2,5-bromuro de tetrazolio

difenilo). Este método determina la actividad de la deshidrogenasa mitocondrial de las

células viables, por la formación de cristales violetas de formazan insolubles en agua, que

se detectan por espectrofotometría a 570nm.

Se determinó el IC50 de cada uno de los inhibidores en las tres líneas celulares en

estudio: JIMT-1, HCC1954 y HCC1569. Se sembraron por triplicado, 8x103 células, en

placas de 96 pocillos. Tras 24 horas se trataron con varias concentraciones de cada uno de

los inhibidores (Tabla 3), o con medio conteniendo la misma concentración de DMSO

como control, durante 48 y 72 horas. Finalmente, se removió el medio de cultivo de las

Page 27: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

17

células y se añadió medio RPMI incoloro combinado con MTT al 10%. Se incubaron las

células durante 3 horas y se disolvieron los cristales formados en isopropanol acidificado.

Se determinó la viabilidad celular por espectrofotometría a 570nm, la absorbancia de

fondo del reactivo se detectó a 690nm y se restó de la absorbancia medida a 570nm. Se

determinó el IC50 en relación al porcentaje de viabilidad celular respecto del control.

Tabla 3. Concentraciones de inhibidores BKM-120, MK-2206, GDC0-980, Everolimus y GSK evaluadas en los

ensayos de viabilidad celular con las líneas celulares resistentes a Trastuzumab HCC1954, HCC1569 y JIMT1.

Inhibidor Concentraciones

BKM-120 1nM 5nM 10nM 50nM 100nM 500nM 1000nM 5000nM

MK-2206 0,005nM 0,05nM 0,5nM 500nM 5nM 50nM 500nM 5000nM 10000nM

GDC-0980 0,005nM 0,05nM 0,5nM 5nM 50nM 500nM 1000nM 5000nM

Everolimus 0,01nM 0,1nM 1nM 2nM 5nM 25nM 100nM 500nM 1000nM

GSK112021 0,01nM 0,1nM 1nM 10nM 50nM 100nM 500nM 1000nM 5000nM

Para determinar la actividad de los inhibidores en combinación con Trastuzumab

en las líneas celulares, se realizaron ensayos de viabilidad celular. En placas de 24 pocillos

se sembraron por triplicado, 10 x103 células de las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1 y

50x103 células de la línea celular HCC1569. Tras 24 horas se trataron las células con

Trastuzumab (15µg/mL) o medio. En el cuarto día se añadieron los inhibidores BKM-120

(1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980 (1000nM), Everolimus (25nM) y GSK1120212

(1000nM) solos, en combinación con Trastuzumab o con el medio conteniendo la misma

concentración de DMSO como control. Al completar 7 días se evaluó la viabilidad celular

por MTT.

3.5 Extracción y Cuantificación de Proteínas

Se sembraron 2,5 x 106 células de la línea celular HCC1954 en placas de 75cm2.

Transcurridas 24 horas, se lavaron las células con PBS y se privaron de suero bovino fetal

(0,5%) durante 7 horas. Se lavaron nuevamente las células con PBS y se trataron durante

24 horas con los inhibidores BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM), Everolimus (25nM) solos, en combinación con Trastuzumab o con el medio

Page 28: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

18

conteniendo la misma concentración de DMSO como control. Las línea celular JIMT-1 se

sembró en placas de 25cm2 (7 x 105 células). Transcurridas 24 horas, se lavaron las células

con PBS y se privaron de suero bovino fetal (0,5%) durante 24 horas. Se lavaron

nuevamente las células con PBS y se trataron con los inhibidores y Trastuzumab de igual

forma que con la primera línea celular.

Se recogieron las células y se re-suspendieron en un tampón de lisis (Hepes pH 7,4

200mM, NaCl 100mM, Tritón X-100 al 1%, NaF 50mM, β-glicerofosfato 10mM, PMSF

1mM, Ortovadanadato 30µL/mL e Inhibidor de proteasas 2µL/mL) en frío. Las proteínas

extraídas se cuantificaron por el método de Lowry/Folin que consiste en una detección

colorimétrica. Se preparó una curva patrón con albúmina de suero bovino (BSA) en

diluciones seriadas (0, 0,625, 1,25, 2,5, 5 y 10µg/µL). Se incubaron las muestras con el

reactivo de Lowry durante 20 minutos, posteriormente se incubaron con el reactivo de

Follin durante 30 minutos. Se usó el tampón de lisis como blanco para calibrar el

espectrofotómetro y se midió la absorbancia de la curva patrón y los extractos de

proteínas a una longitud de onda de 660nm.

3.6 Western Blot

Se separaron las proteínas (30µg) mediante electroforesis en gel de poliacrilamida

sodio dodecil sulfato (SDS/PAGE), al 12%. La electroforesis se realizó a 120V durante dos

horas. Se transfirieron las proteínas a membranas de nitrocelulosa, en frío, durante dos

horas a 118V. Se bloquearon las membranas durante 1 hora a temperatura ambiente con

BSA al 5% en TBS-T (TBS1X y Tween 0,5%) para AKT, AKT fosforilado en Ser473

(pAKTSer473), AKT fosforilado en Thr308 (pAKTThr308), ERK1/2 y ERK1/2 fosforilado en

Thr202/Tyr204 (pERK1/2) y en leche al 5% en TBS-T para la β-actina. Las membranas

bloqueadas se incubaron en agitación, con las diluciones apropiadas de los anticuerpos

primarios de cada proteína (Tabla 4), durante toda la noche a 4°C. Se lavaron las

membranas con BSA 1% y Leche 1% en TBS-T. Se incubaron las membranas lavadas con el

anticuerpo secundario conjugado con peroxidasa de rábano (HRP) durante 1 hora a

Page 29: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

19

temperatura ambiente. Finalmente se lavaron las membranas con TBS-T y se revelaron

por quimioluminiscencia usando el sistema ECL.

Tabla 4. Diluciones de los anticuerpos usados en los Western Blots.

Anticuerpo Dilución

Anti-AKT (Cell Signalling) 1:1000 BSA5% en TBS-T

Anti-pAKT Thr308

(Cell Signalling) 1:1000 BSA5% en TBS-T

Anti-pAKT Ser473

(Cell Signalling) 1:1000 BSA5% en TBS-T

Anti-β-Actina (Sigma) 1:4000 leche desnatada 5% en TBS-T

Anti-ERK1/2 (Cell Signalling) 1:1000 BSA5% en TBS-T

Anti-pERK1/2 (Cell Signalling) 1:1000 BSA5% en TBS-T

Anti-Mouse-HRP (Cell Signalling) 1:2000 leche desnatada 5% en TBS-T

Anti-Rabbit-HRP (Cell Signalling) 1:2000 BSA5% en TBS-T

3.7 Extracción de microRNAs

Se sembraron 1 x 105 células de las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1 y 3x105

células de la línea celular HCC1569 en placas de 25cm2. Transcurridas 24 horas, se trataron

las células con Trastuzumab o medio de cultivo. En el quinto día se trataron las células con

los inhibidores BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980 (1000nM), Everolimus

(25nM) solos, combinados con Trastuzumab o con el medio conteniendo la misma

concentración de DMSO como control. Se recogieron las células y se extrajo el RNA total

de acuerdo a las instrucciones del kit mirVana de aislamiento de microRNA (Ambion). Se

re-suspendieron las células en el tampón de lisis. Se incubaron las células en frío y se

añadió ácido-fenol cloroformo. Se recogió la fase acuosa, se le añadió etanol absoluto y se

pasó la mezcla a través de una columna. Se lavó la columna con los tampones de lavado y

se eluyó el RNA en 50µL de tampón de elución pre-calentado a 95°C. Se cuantificó el RNA

mediante Nanodrop y se almacenó en alícuotas a -80°C hasta su uso.

Page 30: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

20

3.8 PCR cuantitativa en Tiempo Real

En primer lugar se realizó la transcripción reversa de las muestras de RNA. Se

usaron 350ng de RNA en todas las muestras de las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1 y

155ng en las muestras de la línea celular HCC1569. Se usaron cebadores específicos para

los microRNAs: miR-21, miR-221, miR-26a, miR-30b, miR-491-5p, miR-342-5p y miR-

RNU43 como control endógeno. Se preparó la reacción de retro-transcripción de acuerdo

a la tabla 5. El programa térmico consistió en: anillamiento durante 30 minutos a 16°C,

extensión durante 30 minutos a 42°C e inactivación de la transcriptasa reversa durante 5

minutos a 85°C.

Tabla 5. Preparación de la reacciones de transcripción reversa y PCR cuantitativa en tiempo real.

RT-PCR PCR cuantitativa

Componente Volumen por Reacción

Componente Volumen por Reacción

RNA 2,00µL Sondas 20X TaqMan® MicroRNA Assay

0,35µL

Cebadores 0,05X 4,00µL cDNA proveniente de la retro-transcripción

0,16µL

dNTP´s con dTTP (100mM)

0,20µL

Mezcla Maestra TaqMan® Universal II, No AmpErasa® UNG (2x)

3,50µL

Trasncriptasa Reversa MultiScribe (50U/ µL)

2,00µL Agua libre de nucleasas

2,99µL

Tampón 10X RT 1,00µL Total 7,00µL

Inhibidor de RNAsas 0,13µL

Agua libre de nucleasas 0,67µL

Total 10,00µL

Posteriormente, con el cDNA obtenido, se preparó la reacción de la PCR

cuantitativa de acuerdo a la Tabla 5, en placas de 384 pocillos. Se usaron sondas Taqman

con marcaje FAM (6-carboxifluoresceina) para cada uno de los microRNAs. El programa

térmico consistió en denaturación inicial durante 10 minutos a 95°C, y posteriormente 40

ciclos de: denaturación a 95°C durante 15 segundos y anillamiento y extensión a 60°C

durante 1 minuto. Se cuantificaron los niveles de expresión de microRNAs por el método

de cuantificación relativa, normalizando los valores al RNA endógeno RNU-43 y

Page 31: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

21

relativizándolos a su calibrador o control (células sin tratamiento con inhibidores, ni

Trastuzumab). Los cambios de expresión se expresaron como fold change en relación al

control y se calcularon con la fórmula 2-ΔΔCT.

3.9 Transfección transitoria con microRNAs miméticos en la línea celular HCC1954

Para los ensayos de transfección, se usó el sistema de internalización celular

polimérico, no liposomal TransIT-X2TM de Mirus.

En una primera etapa de estandarización del protocolo de transfección en la línea

celular HCC1954 se usó como microRNA a transfectarse el CyTM3 Dye-Labeled Pre-miRTM

Negative Control #1, que consiste en una molécula de RNA de doble cadena, mimética de

una secuencia al azar de un microRNA endógeno, marcado con fluorescencia en el

extremo 5´. Este microRNA mimético permite monitorizar la eficiencia de transfección en

la célula mediante microscopio de fluorescencia.

En la etapa de estandarización del protocolo de transfección se probaron tres

concentraciones del agente de transfección TransIT-X2 (0,5X, 0,4X y 0,3X) y tres

concentraciones del microRNA mimético marcado con fluorescencia (25nM, 50nM y

100nM). Se utilizó el método de transfección directa, que consiste en sembrar las células

24 horas antes de la transfección. Se sembraron 8x103 células por pocillo en una placa de

96 pocillos. Transcurridas 24 horas, se realizó la transfección de acuerdo a las

instrucciones del kit TransIT-X2TM de Mirus. Se prepararon los complejos de transfección

en medio Opti-MEM I, añadiendo el microRNA marcado con fluorescencia (25nM, 50nM o

100nM) y el agente de transfección TransIT-X2TM (0,5X, 0,4X o 0,3X). Se homogeneizó la

mezcla y se dejó en reposo durante 30 minutos para permitir que se formen los complejos

de transfección. A continuación se añadió el medio de cultivo completo RPMI 1640 con

una mínima concentración de antibiótico (0,2%) a los complejos de transfección.

Posteriormente, se añadió esta mezcla a las células y se incubaron las mismas. Al cabo de

24 horas, se tiñeron los núcleos con el reactivo Hoechst y se observó la eficiencia de

transfección en las células mediante microscopio de fluorescencia. Se estableció una

Page 32: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

22

concentración de 0,5X de TransIT-X2TM TX y 50nM de microRNA como las mejores

condiciones para los posteriores ensayos.

Una vez estandarizado el protocolo, se transfectó la línea celular HCC1954, como

se ha descrito previamente, usando 0,5X de TransIT-X2TM y 50nM de cada uno de los

microRNAs miméticos de interés en este estudio: miR-221, miR-30b y miR-21, en placas de

6 pocillos. Se comprobó la eficiencia de la transfección por PCR cuantitativa en tiempo real

para determinar la expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 en las células transfectadas y

no transfectadas usadas como control. Se usaron dos tipos de controles, uno con el medio

de cultivo sin agentes de transfección y un control de transfección con los reactivos de

transfección sin los microRNAs miméticos. A continuación se extrajeron los microRNAs de

las células transfectadas y células control, con la metodología descrita previamente en el

apartado 3.7. Posteriormente se llevó a cabo la transcripción reversa y la PCR cuantitativa

en tiempo real mediante el protocolo descrito en el apartado 3.8.

Para determinar el efecto de los microRNAs miR-221, miR-30b y miR-21 sobre la

viabilidad de la línea celular HCC1954 se estableció un ensayo de transfección y posterior

tratamiento de las células con el inhibidor BKM-120 y Trastuzumab. Se sembraron 3x103

células HCC1954 por pocillo en placas de 96 pocillos. Tras 24 horas, se transfectaron las

células con los miRNAs miméticos de miR-221, miR-30b y miR-21 mediante el protocolo

estandarizado previamente descrito. Se partió entonces de cinco grupos de células: 1)

transfectadas con miR-221, 2) transfectadas con miR-30b, 3) transfectadas con miR-21, 4)

control con medio de cultivo sin reactivos de transfección y 5) control con reactivos de

transfección sin microRNAs miméticos. A cada grupo de células, se trató con Trastuzumab,

BKM-120, la combinación de ambos y medio con DMSO como control. Trastuzumab se

añadió en el primer día posterior a la transfección y en el cuarto día se añadió el inhibidor

BKM-120. Se determinó la viabilidad celular mediante MTT (descrito previamente en el

apartado 3.4) en el primero, cuarto y séptimo día.

Page 33: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

MATERIALES Y MÉTODOS

23

3.10 Análisis Estadístico

Se realizaron pruebas T de student para dos muestras independientes, para

determinar diferencias significativas. Se consideraron diferencias estadísticamente

significativas de dos colas, desde un valor de p <0,05. Los niveles de significancia

estadística fueron *p <0,05, **p <0,01 y ***p <0,001.

Page 34: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

24

0

50

100

150

200

% d

e v

iab

ilid

ad c

elu

lar

BKM-120 HCC1954

JIMT-1

020406080

100120140160

% d

e vi

abili

dad

cel

ula

r MK-2206

HCC1954

JIMT-1

0

20

40

60

80

100

120

140

% d

e vi

abili

dad

cel

ula

r

GDC-0980*

0

20

40

60

80

100

120

% d

e vi

abili

dad

cel

ula

r

Everolimus HCC1954

JIMT-1

4. RESULTADOS

4.1 Determinación del IC50 de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR

Se determinó el IC50 de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR: BKM-120 (Fig.

4, A), MK-2206 (Fig. 4, B), GDC-0980 (Fig. 4, C) y Everolimus (Fig. 4, D) en las líneas

celulares HCC1954 y JIMT-1 a las 72 horas y 48 horas (datos no presentados). Las curvas

del porcentaje de viabilidad celular se establecieron en relación al control con DMSO. Se

observó una mayor actividad de los inhibidores a las 72 horas, por lo que se estableció

este período para los ensayos en las tres líneas celulares. Se establecieron los siguientes

valores de IC50: BKM-120: 1000nM, MK-2206: 5000nM, GDC-0980: 1000nM y Everolimus:

25nM.

Figura 4. Determinación de los IC50 de los inhibidores en las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1. A BKM-120

(1000nM), B MK-2206 (5000nM), C GDC-0980 (1000nM) (*se calculó el IC50 únicamente en base a la línea

celular JIMT-1) y D Everolimus (25nM). Medición de viabilidad celular por MTT a las 72 horas en placas de 96

pocillos, densidad celular inicial de 8x103 células por pocillo. Se trataron las células con varias

concentraciones de los inhibidores y con medio de cultivo y DMSO como control. Se observa el porcentaje

de viabilidad celular respecto al control con DMSO en cada punto.

A B

C D

Page 35: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

25

4.2 Los inhibidores de la ruta PI3K reducen la viabilidad celular de las líneas celulares

resistentes a Trastuzumab

Las alteraciones de la ruta PI3K/Akt/mTOR se consideran el principal mecanismo

de supervivencia y resistencia a Trastuzumab en las líneas celulares que sobre-expresan

HER211. Con el objetivo de determinar si el uso de inhibidores de esta ruta revierte la

resistencia a Trastuzumab, se evaluó la viabilidad de las células tratadas con los

inhibidores específicos de PI3K, AKT y mTOR solos o en combinación con Trastuzumab.

4.2.1 Efecto de la Inhibición de PI3K con BKM-120 sobre la viabilidad celular

En la línea celular HCC1954, la inhibición de PI3K con BKM-120 redujo

significativamente su viabilidad (***p<0,0001), comparada con el control (Fig. 5, A). La

combinación de BKM-120 con Trastuzumab tuvo un mayor efecto que el inhibidor sólo

(***p<0,0001), sobre la viabilidad de las células HCC1954 (Fig. 5, A). Esta línea celular

tiene una mutación activadora en el dominio catalítico de PI3K10, por lo que la

inhibición de PI3K resulta efectiva y potencia el efecto de Trastuzumab.

En la línea celular HCC1569, la inhibición de PI3K con BKM-120, tuvo un menor

efecto sobre la viabilidad celular, que en la línea HCC1954. BKM-120 por sí solo, no

redujo significativamente la viabilidad celular respecto al control (Fig. 5, B). La

combinación de BKM-120 con Trastuzumab redujo la viabilidad celular (*p=0,04)

respecto al control pero no tuvo un efecto significativo al compararlo con el efecto de

BKM-120 sólo. Esto sugiere que Trastuzumab no presenta un sinergismo con BKM-120

sobre la viabilidad de la línea celular HCC1569.

En la línea celular JIMT-1 la inhibición de PI3K no resultó ser efectiva (Fig. 5, C).

La viabilidad celular no disminuyó significativamente respecto al control, en presencia

de BKM-120 solo o combinado con Trastuzumab. Por lo tanto, es posible que en ésta

línea se encuentren varias rutas de señalización activas en paralelo que compensan la

inhibición de PI3K.

Page 36: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

26

En conjunto, estos datos sugieren que la inhibición de PI3K para re-sensibilizar

las células a Trastuzumab es efectiva en la línea celular HCC1954, que tiene una

mutación activadora en PI3K como mecanismo de resistencia. No ocurre lo mismo en

las líneas celulares JIMT-1, ni HCC1569 que carece de PTEN.

4.2.2 Efecto de la Inhibición de AKT con MK-2206 sobre la viabilidad celular

La inhibición de AKT1/2/3 con el inhibidor alostérico MK-2206 redujo la

viabilidad celular de las tres líneas celulares respecto al control.

En la línea celular HCC1954 se observó un efecto pronunciado de MK-2206 sólo

(***p<0,001) o combinado con Trastuzumab (***p<0,001) sobre la viabilidad celular,

respecto al control (Fig. 5, A).

De igual forma, en la línea celular HCC1569 se observó un efecto significativo

de MK-2206 solo (*p=0,02) o combinado con Trastuzumab (*p=0,03) sobre su

viabilidad, respecto al control (Fig.5, B).

En la línea celular JIMT-1 se obtuvieron similares resultados. MK-2206 sólo

(*p=0,01) o combinado con Trastuzumab (*p=0,01) redujo la viabilidad de las células,

respecto al control (Fig. 5, C).

Estos resultados sugieren que la inhibición de AKT tiene un mayor efecto sobre

la viabilidad de las líneas celulares resistentes a Trastuzumab, que la inhibición de

PI3K. Sin embargo, no se observó un efecto sinérgico del inhibidor MK-2206 con

Trastuzumab en ninguna de las líneas celulares.

Page 37: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

27

Figura 5. Los inhibidores de la ruta PI3K/Akt/mTOR: BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM) y Everolimus (25nM) afectan la viabilidad de las tres líneas celulares A HCC1954 B HCC1569 y C

JIMT-1. Se midió la viabilidad celular por MTT a los 7 días de tratamiento con Trastuzumab. Los inhibidores

se añadieron en el cuarto día. Se trataron las células con los inhibidores solos o combinados con

Trastuzumab y el control con medio de cultivo con DMSO. Se observa la viabilidad celular respecto al control

con DMSO. Las barras de error representan la desviación estándar de 6 réplicas. La línea representa las

diferencias estadísticamente significativas respecto al control y la línea representa las diferencias

estadísticamente significativas entre el inhibidor sólo y su combinación con Trastuzumab. (Test T: *p<0,05

**p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM-120 MK-2206 GDC-0980 Everolimus

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

HCC1954 A

***

**

***

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM-120 MK-2206 GDC-0980 Everolimus

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol HCC1569 B

*

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM-120 MK-2206 GDC-0980 Everolimus

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

JIMT-1 C

* * ** ** **

Page 38: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

28

4.2.3 Efecto de la Inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 sobre la viabilidad

celular

El inhibidor dual de PI3K y mTOR, GDC-0980, demostró ser más efectivo que los

demás inhibidores sobre la viabilidad celular de las tres líneas en estudio.

En la línea celular HCC1954, GDC-0980 sólo (***p<0,001) y combinado con

Trastuzumab, disminuyó significativamente la viabilidad celular respecto al control

(***p<0,001). Además, la combinación de GDC-0980 con Trastuzumab demostró ser

más efectiva que GDC-0980 sólo (**p=0,005) (Fig. 5, A). Esto sugiere que GDC-0980

potencia la actividad de Trastuzumab en la línea celular HCC1954.

En la línea celular HCC1569, GDC-0980 sólo y combinado con Trastuzumab

redujo la viabilidad de las células respecto al control (*p=0,01) (Fig. 5, B).

De igual forma, en la línea celular JIMT-1 se observó una reducción de la

viabilidad celular en presencia de GDC-0980 solo (**p=0,001) y en combinación con

Trastuzumab (**p=0,001) (Fig. 5, C).

Estos resultados evidencian que la inhibición de la ruta PI3K/AKT/mTOR en

varios niveles es más efectiva, ya que podría suprimir la reactivación de la misma por

retroalimentación o intercomunicación con otras vías de señalización.

4.2.4 Efecto de la Inhibición de mTOR con Everolimus sobre la viabilidad celular

Everolimus, el inhibidor de mTOR, mostró un menor efecto que los demás

inhibidores sobre la viabilidad de las tres líneas celulares (Fig. 5, A, B y C).

En la línea celular HCC1954 se observó una reducción significativa de la

viabilidad celular respecto al control en presencia de Everolimus (***p<0,001) y de su

combinación con Trastuzumab (***p<0,001) (Fig. 5 A).

Por otro lado, en la línea celular HCC1569 no se observó un efecto significativo

de Everolimus sobre la viabilidad celular (Fig. 5 B).

Page 39: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

29

En la línea celular JIMT-1 se observó una reducción de la viabilidad celular

respecto al control solamente en presencia de Everolimus (**p=0,007) (Fig. 5, C) y no

en combinación de éste con Trastuzumab.

Estos resultados sugieren que la inhibición de mTOR no sería la estrategia más

efectiva y tampoco potenció la actividad de Trastuzumab, independientemente de las

alteraciones presentes en las células como mecanismos de resistencia al anticuerpo.

4.2.5 Efecto de la inhibición de MEK1/2 con GSK sobre la viabilidad de la línea

celular JIMT-1

Se observó una menor sensibilidad de la línea celular JIMT-1 a la inhibición de

la ruta PI3K/AKT/mTOR comparada con las demás líneas celulares. Se desconocen las

alteraciones en la ruta PI3K de las células JIMT-1. Se ha descrito en esta línea celular,

que la sobre-expresión de la mucina MUC4 podría impedir la unión de Trastuzumab al

receptor HER212. Adicionalmente, se ha relacionado la expresión de MUC4 con la

activación de la ruta Raf/MEK/ERK29,30. Por lo tanto, nos planteamos la hipótesis de

que la supervivencia y resistencia a Trastuzumab de las células JIMT-1 podría depender

de la ruta Raf/MEK/ERK. Evaluamos la sensibilidad de estas células al inhibidor de

MEK1/2, GSK sólo o combinado con Trastuzumab. Se probaron dos concentraciones de

GSK: 500nM (Fig. 6, A) y 1000nM (Fig. 6, B) pero no se consiguió reducir la viabilidad

celular en un porcentaje mayor al 40%. Adicionalmente, el inhibidor GSK no potenció

la acción de Trastuzumab sobre las células. Se probó la inhibición simultánea de las

dos rutas, PI3K/AKT y MEK/ERK, combinando MK-2206 con GSK. La combinación de los

dos inhibidores tuvo un mayor efecto sobre la viabilidad celular, que cada uno de ellos

por separado (Fig. 6, A); sin embargo, no resultó ser estadísticamente significativo.

Estos resultados sugieren que en esta línea celular se encuentran presentes varias

alteraciones, en las dos rutas de señalización evaluadas o en otras rutas, que aseguran

la supervivencia celular.

Page 40: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

30

Figura 6. La línea celular JIMT-1 no presenta mayor sensibilidad al inhibidor de MEK 1/2, GSK, que al

inhibidor de AKT, MK-2206. Las barras de error representan la desviación estándar de 3 réplicas. Se midió la

viabilidad celular por MTT a los 7 días. Se trataron las células con Trastuzumab desde el primer día, y en el

cuarto día se añadieron los inhibidores MK-2206 (5000nM) y GSK (A 500nM, B 1000nM). El control se trató

con medio de cultivo y DMSO. Se sembraron las células en placas de 24 pocillos, con una densidad celular

inicial de 10x103 células por pocillo. Se observa la viabilidad celular respecto al control con DMSO.

4.3 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR reducen la fosforilación de AKT

La activación de la ruta PI3K se traduce en la fosforilación de AKT como señal de

supervivencia celular y posible resistencia a Trastuzumab. En las líneas celulares HCC1954

y JIMT-1, se evaluó mediante Western Blot la fosforilación de AKT, tras 24 horas de

tratamiento con los inhibidores de PI3K, AKT y mTOR y su combinación con Trastuzumab.

Se detectó AKT total, AKT fosforilado en Thr308 o pAKTThr308 y AKT fosforilado en Ser473 o

pAKTSer473.

Se compararon los niveles basales pAKTThr308 y pAKTSer473 de las dos líneas celulares

(Fig. 7). Se observaron niveles más altos de pAKTSer473 en la línea celular HCC1954. Los

niveles de pAKTThr308 fueron similares para las dos líneas celulares.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

_ T _ T _ T

Control MK-2206 GSK MK+GSKVia

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

Inhibidor AKT vs Inhibidor MEK en JIMT-1 A

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T

Control GSK

Via

bili

dad

cel

ula

r (r

elat

iva

al

con

tro

l)

GSK en JIMT-1 B

Page 41: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

31

Figura 7. Niveles basales de pAKTSer473

y pAKTThr308

respecto a AKT total de las líneas celulares HCC1954 y

JIMT-1. Se cuantificaron las imágenes del Western Blot por densitometría de imagen en Image J. Se

referenció inicialmente pAKTSer473

y pAKTThr308

a su β-actina y luego esos valores de pAKTSer473

y pAKTThr308

respecto a AKT total referenciado a su β-actina también.

4.3.1 Efecto de la inhibición de PI3K con BKM-120 sobre la fosforilación de AKT

En la línea celular HCC1954, la inhibición de PI3K con BKM-120 redujo los

niveles de pAKTThr308 y pAKTSer473 (Fig. 8, A y B). Se observó menor fosforilación de AKT

con la combinación de BKM-120 con Trastuzumab, que con BKM-120 solo. Los niveles

de AKT total se mantuvieron estables y la disminución de fosforilación de AKT

concuerda con el efecto del inhibidor sobre la viabilidad de esta línea celular.

En la línea celular JIMT-1, el inhibidor BKM-120 no redujo la fosforilación de

pAKTThr308 ni de pAKTSer473. La combinación de BKM-120 con Trastuzumab redujo la

fosforilación de pAKTThr308 e incrementó la fosforilación de pAKTSer473 (Fig. 8, C y D). El

incremento en la fosforilación de pAKTSer473 en presencia de BKM-120 y Trastuzumab

podría ser causado por una activación compensatoria de AKT mediante otras rutas de

supervivencia implicadas en la resistencia al anticuerpo. En general, BKM-120 no

disminuye globalmente la fosforilación de AKT en la línea celular JIMT-1. Estos

resultados concuerdan con los datos de viabilidad celular, en donde no se observó una

sensibilidad significativa de JIMT-1 al inhibidor BKM-120.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

pAKT Ser pAKT Thr

Inte

nsi

dad

rel

ativ

a

Niveles basales de fosforilación de AKT

HCC1954

JIMT-1

Page 42: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

32

4.3.2 Efecto de la inhibición de AKT con MK-2206 sobre la fosforilación de AKT

La inhibición directa de AKT con MK-2206 disminuyó considerablemente los

niveles de pAKTThr308 y pAKTSer473 en ambas líneas celulares (Fig. 8, A, B, C y D). El

inhibidor MK-2206 sólo o en combinación con Trastuzumab bloqueó la fosforilación de

AKT y esta inhibición tuvo efecto sobre la viabilidad de ambas líneas celulares.

Figura 8. Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR: BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM) y Everolimus (25nM) afectan la fosforilación de AKT en las líneas celulares resistentes a

Trastuzumab: A, B HCC1954 y C, D JIMT-1. Se trataron las células durante 24 horas con los inhibidores solo o

en combinación con Trastuzumab y el control con medio de cultivo con DMSO. Se cuantificaron las imágenes

del Western Blot por densitometría. Se observa la intensidad relativa de pAKTSer473

y pAKTThr308

respecto a

AKT total, referenciada al control. Para esto se calculó previamente la intensidad relativa de AKT respecto a

su β actina, de pAKTSer473

respecto a su β actina y de pAKTThr308

respecto a su β actina también. Abreviaturas:

C: control con DMSO, T: Trastuzumab, B: BKM-120, M: MK-2206, G: GDC-0980, E: Everolimus, B+T: BKM-120

con Trastuzumab, M+T: MK-2206 con Trastuzumab, G+T: GDC-0980 con Trastuzumab y E+T: Everolimus con

Trastuzumab.

0,0

0,2

0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

C T B M G E B+T M+T G+T E+TIn

ten

sid

ad r

elat

iva

Cuantificación de pAKT/AKT en HCC1954

pAKT Ser/AKT

pAKT Thr/AKT

B

0

0,5

1

1,5

2

2,5

C T B M G E B+T M+T G+T E+T

Inte

nsi

dad

rel

ativ

a

Cuantificación de pAKT /AKT en JIMT-1

pAKT Ser/AKTpAKT Thr/AKT

D

A HCC1954

C T B M G E B+T M+T G+T E+T

AKT

β actina

pAKT Thr

β actina

pAKT Ser

β actina

AKT

β actina

pAKT Thr

β actina

pAKT Ser

Β-actina

C JIMT-1

C T B M G E B+T M+T G+T E+T

Page 43: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

33

4.3.3 Efecto de la inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 sobre la

fosforilación de AKT

En la línea celular HCC1954, GDC-0980, el inhibidor dual de PI3K y mTOR,

redujo la fosforilación tanto de pAKTSer473 como de pAKTThr308 (Fig. 8, A y B). La

disminución de la fosforilación de AKT se evidenció en la reducción significativa de la

viabilidad de esta línea celular.

Al contrario, en la línea celular JIMT-1, GDC-0980 no redujo la fosforilación de

pAKTSer473 ni de pAKTThr308 (Fig. 8, C y D). La combinación de GDC-0980 con

Trastuzumab en esta línea celular aumentó la fosforilación de pAKTSer473. El estado de

fosforilación de AKT en presencia de GDC-0980, detectado en el Western Blot, no

coincide con el efecto del inhibidor sobre la viabilidad celular. Estos resultados

aparentemente contradictorios podrían sugerir, como se ha mencionado antes que

JIMT-1 interacciona con otras vías para asegurar la fosforilación de AKT. Sin embargo,

la inhibición downstream de mTOR con GDC-0980, afecta la viabilidad celular,

independientemente de la activación de AKT.

4.3.4 Efecto de la inhibición de mTOR con Everolimus sobre la fosforilación de AKT

Por otro lado, Everolimus (inhibidor de mTOR) disminuyó pAKTThr308 y pAKTSer473

en ambas líneas celulares (Fig. 8, A, B, C y D), y este efecto en la fosforilación de AKT se

vio reflejado en la viabilidad celular de las dos líneas celulares.

4.3.5 Efecto de Trastuzumab sobre la fosforilación de AKT

Si bien la fosforilación de AKT por acción de Trastuzumab disminuyó en ambas

líneas celulares, especialmente en pAKTThr308 (Fig. 8, A, B, C y D), estos cambios no

fueron suficientes para afectar la viabilidad de las células que presentaron resistencia

al anticuerpo anti-HER2. Es relevante mencionar que en la línea celular JIMT-1,

Trastuzumab en combinación con BKM-120 y con GDC-0980, aumentó la fosforilación

Page 44: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

34

de pAKTSer473, sugiriendo que la inhibición de PI3K combinada con Trastuzumab induce

en las células una respuesta de compensación, todavía por elucidar.

4.4 Efecto de la inhibición de MEK1/2 sobre la fosforilación de ERK en la línea celular

JIMT-1

Se probó el efecto de la inhibición de MEK1/2 con el inhibidor GSK, en la línea

celular JIMT-1, para comprobar una posible activación de la vía Ras/MEK/ERK como

mecanismo de resistencia a Trastuzumab. Sin embargo, no se observó una disminución

de la fosforilación de ERK1/2 en presencia del inhibidor GSK sólo o combinado con

Trastuzumab (Fig. 9, A y B). El estado de activación de ERK1/2 concuerda con los datos

de viabilidad celular que tampoco mostraron una mayor sensibilidad al inhibidor GSK

que los inhibidores de la ruta PI3K/AKT. Se observó que la presencia de Trastuzumab

disminuye la fosforilación de ERK1/2.

Figura 9. Se trató la línea celular JIMT-1 durante 24 horas con Trastuzumab, el inhibidor de MEK1/2 GSK

(1000nM), la combinación de Trastuzumab con GSK y el control con medio de cultivo y DMSO. Se

cuantificaron las imágenes del Western Blot por densitometría. B Intensidad de las bandas de pERK1/2

respecto a ERK total y relativo al control. Para esto se calculó previamente la intensidad relativa de ERK1/2 y

de pERK1/2 respecto a β actina. Abreviaturas: C: control con DMSO, T: Trastuzumab, GSK+T: GSK con

Trastuzumab.

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

C T GSK GSK+T

Inte

nsi

dad

rel

ativ

a

Cuantificación de pERK/ERK en JIMT-1 B

pERK1/2

β actina

A JIMT-1

C T GSK GSK+T

ERK1/2

Page 45: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

35

4.5 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR afectan la expresión de microRNAs

oncogénicos y supresores de tumores

Se determinó el efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en la

expresión de microRNAs relacionados con la misma, y consecuentemente con la respuesta

o resistencia a Trastuzumab. Se trataron las células con Trastuzumab durante 6 días y se

añadieron los inhibidores de la ruta PI3K en el quinto día. Se determinaron por PCR

cuantitativa los niveles de expresión de los microRNAs: miR-21, miR-221, miR-26a, miR-

30b, miR-491-5p y miR-342-5p en las tres líneas celulares HCC1954, JIMT-1 y HCC1569. Se

expresaron los cambios de expresión génica como fold change normalizados al RNA

endógeno RNU43 y relativizados al control.

Los cambios de expresión de los microRNAs estudiados se resumen en la siguiente

tabla (Tabla. 6), y se explicarán a detalle en los siguientes apartados.

miR-21 miR-221 miR-26a miR-30b miR-491-5p miR-342-5p HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

HCC 1954

JIMT -1

HCC 1569

Control ND ND

Trastuzumab ↑ ↓ ↓ ↑ ND ND

BKM-120 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ND ND ↓

BKM-120 + T ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ND ND

MK-2206 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ND ND

MK-2206 + T ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ND ND

GDC-0980 ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ND ND ↓

GDC-0980 + T ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ND ND

Everolimus ↓ ↓ ↑ ND ND

Everolimus + T ↓ ↑ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↑ ND ND

Tabla 6. Resumen global de cambios de expresión estadísticamente significativos de microRNAs miR-21,

miR-221, miR-26a, miR-30b, miR-491-5p y miR-342-5p en presencia de los inhibidores: BKM-120 (1000nM),

MK-2206 (5000nM), GDC-0980 (1000nM) y Everolimus (25nM) solos y en combinación con Trastuzumab, en

las líneas celulares. Se representa ↑ incremento de expresión o ↓ disminución de la expresión de los

microRNAs en relación al control, ND: no detectado. El color resalta los puntos en los que también se

redujo la viabilidad celular por acción de los inhibidores.

Page 46: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

36

4.5.1 Expresión basal de microRNAs oncogénicos y supresores de tumores

Se compararon los niveles basales de expresión de los microRNAs: miR-21, miR-

221, miR-26a, miR-30b y miR-491-5p en las tres líneas celulares (Fig. 10). miR-342-5p

no se detectó en las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1, por lo que no se incluyó en

esta comparación.

Se observaron mayores niveles de expresión de miR-21 (Fig. 10) en la línea

celular HCC1954 respecto a HCC1569 (***p<0,001) y a JIMT-1 (***p<0,001). A su vez,

la línea celular JIMT-1 tiene mayores niveles de expresión de miR-21 que HCC1569

(***p<0,001). Se encontraron resultados similares para miR-221 (Fig. 10). La línea

celular HCC1954 tiene mayores niveles de expresión de miR-221 respecto a HCC1569

(*p=0,01) y a JIMT-1 (*p=0,01). La línea celular JIMT-1 presentó también mayores

niveles de expresión de miR-221 comparada con HCC1569 (**p=0,003).

Figura 10. Niveles de expresión basal de los microRNAs miR-21, miR-221, miR-26a, miR-30b y miR-491-5p en

las líneas celulares HCC1954, HCC1569 y JIMT-1. Se observa el fold change normalizado al microRNA

endógeno RNU43 y relativizado la línea celular HCC1954. Las barras representan la desviación estándar de 3

réplicas. Se muestran las diferencias significativas del Test T (*p<0,05 **p<0,01, *** p<0,001).

Los niveles de expresión de miR-26a fueron similares para las tres líneas

celulares (Fig. 10). En cuanto a miR-30b (Fig. 10), la línea celular HCC1569 mostró altos

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

miR-21 miR-221 miR-26a miR-30b miR-491-5p

Fold

ch

ange

Niveles basales de expresión de miRNAs en estudio

HCC1954

HCC1569

JIMT-1***

***

***

*

*

**

*

* *

*

Page 47: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

37

niveles de expresión del microRNA respecto a las líneas celulares HCC1954 (*p=0,04) y

JIMT-1 (*p=0,04). Ocurre lo mismo con la expresión de miR-491-5p (Fig. 10). La línea

celular HCC1569 mostró altos niveles de expresión del microRNA, comparada con la

línea celular HCC1954 (*p=0,01) y con JIMT-1 (*p=0,01).

4.5.2 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs oncogénicos miR-21 y miR-221

Se ha descrito que en líneas celulares de carcinoma de mama, miR-21 y miR-

221, están relacionados con la resistencia a Trastuzumab, regulando la expresión de

PTEN31,32.

En la línea HCC1954 se observó una disminución significativa de la expresión

de miR-21 en relación al control (Fig. 11, A), en presencia de los inhibidores BKM-120

(***p<0,01), MK-2206 (***p<0,01), GDC-0980 (***p<0,001) y Everolimus

(***p<0,001). También se redujo la expresión de miR-21 respecto al control, en

presencia de Trastuzumab con los inhibidores BKM-120 (**p<0,01), MK-2206

(**p<0,01), GDC-0980 (**p<0,01) y Everolimus (***p<0,001). Trastuzumab por sí solo

no alteró la expresión de miR-21 en esta línea celular. La disminución de la expresión

de miR-21 en presencia de los inhibidores solos o combinados con Trastuzumab,

coincide con la inhibición de la fosforilación de AKT y la reducción de la viabilidad en

las células HCC1954.

Se observó además que la expresión de miR-221 (Fig. 11, B) en esta línea

celular disminuyó, respecto al control, únicamente en presencia de Trastuzumab

combinado con los inhibidores MK-2206 (*p=0,03), GDC-0980 (*p=0,02) y Everolimus

(**p=0,007) y no en presencia de los inhibidores solos.

En la línea celular HCC1569, el tratamiento con los inhibidores BKM-120

(**p=0,005) y MK-2206 (*p=0,01) disminuyó la expresión de miR-21 en relación a su

control (Fig. 11, C). La expresión de miR-21 se redujo a su vez, con la combinación de

Page 48: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

38

Trastuzumab con los inhibidores BKM-120 (*p=0,03), MK-2206 (*p=0,01), GDC-0980

(*p=0,02) y Everolimus (*p=0,02). En adición, la expresión de miR-221 (Fig. 11, D) en

relación al control, disminuyó en presencia de los inhibidores BKM-120 (*p=0,01) y

GDC-0980 (*p=0,03) por si solos y en la combinación de Trastuzumab con los

inhibidores BKM-120 (*p=0,03), MK-2206 (*p=0,01), GDC-0980 (*p=0,03).

Trastuzumab por sí solo no afectó a la expresión de miR-21, ni de miR-221 en esta

línea celular.

En la línea celular JIMT-1 se detectó una reducción de la expresión de miR-21

(Fig. 11, E) respecto al control, en presencia del inhibidor GDC-0980 combinado con

Trastuzumab. Adicionalmente, Trastuzumab por sí solo y combinado con Everolimus

incrementó significativamente la expresión de miR-21 (***p<0,001). La expresión de

miR-221 (Fig. 11, F) disminuyó significativamente, respecto al control, en presencia de

Trastuzumab (*p=0,04), BKM-120 (**p=0,005) y GDC-0980 (*p=0,03) por sí solos y con

las combinaciones de Trastuzumab con BKM-120 (**p=0,002), MK-2206 (**p=0,006),

GDC-0980 (**p=0,006) y Everolimus (*p=0,01).

Page 49: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

39

Figura 11. Los inhibidores de la ruta PI3K/Akt/mTOR: BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM) y Everolimus (25nM) afectan la expresión de microRNAs oncogénicos miR-21 y miR-221 en las

líneas celulares. Cambios en la expresión de A miR-21 y B miR-221 en HCC1954. Cambios en la expresión de

C miR-21 y D miR-221 en HCC1569. Cambios en la expresión de E miR-21 y F miR-221 en JIMT-1. Se trataron

las células durante 6 días con Trastuzumab, los inhibidores se añadieron en el quinto día. Las células control

se trataron con medio de cultivo con DMSO. Se observa el fold change normalizado al microRNA endógeno

RNU43 y relativizado al control. Las barras representan la desviación estándar de 3 réplicas. En todos los

casos se muestra la significancia estadística respecto al control y la línea representa las diferencias

estadísticamente significativas entre el inhibidor sólo y su combinación con Trastuzumab. (Test T: *p<0,05

**p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-21, HCC1954 A

*** *** *** ***

** *** ** ***

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

ch

ange

miR-221, HCC1954 B

* **

*

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-21, HCC1569 C

*

* **

* * *

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-221, HCC1569 D

* * *

*

*

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-21, JIMT-1 E

**

*** ***

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-221, JIMT-1 F

* *

** **

** * **

Page 50: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

40

4.5.3 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs miR-26a y miR-30b

Se ha descrito que miR-26a y miR-30b están relacionados con la respuesta a

Trastuzumab en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2,

sensibles al anticuerpo25. En el presente trabajo se evaluó la expresión de estos

microRNAs en las tres líneas celulares resistentes a Trastuzumab.

En la línea celular HCC1954 la expresión de miR-26a (Fig. 12, A) respecto al

control, decreció en respuesta a BKM-120 (***p<0,001) solo o combinado con

Trastuzumab (**p=0,002). Además, se observaron menores niveles de expresión de

miR-26a, al ser tratado con la combinación de Trastuzumab con los inhibidores MK-

2206 (***p<0,001), GDC-0980 (**p=0,002), y Everolimus (***p<0,001), que con los

inhibidores solamente. En cuanto a miR-30b, éste disminuyó significativamente (Fig.

12, B), respecto al control, en presencia de los inhibidores BKM-120 (*p=0,04) y GDC-

0980 (*p=0,03) solos. Así mismo, miR-30b se redujo significativamente con la

combinación de Trastuzumab y los inhibidores MK-2206 (*p=0,04) y GDC-0980

(*p=0,02). Al tratar las células HCC1954 con Trastuzumab y Everolimus en conjunto, se

observaron menores niveles de expresión de miR-30b que con el tratamiento con

Everolimus solo (*p=0,02).

En la línea celular HCC1569 se observó el mismo patrón de cambios en la

expresión de miR-26a y miR-30b (Fig. 12, C y D), respecto al control. Los inhibidores

BKM-120 y MK-2206 disminuyeron significativamente la expresión de miR-26a y miR-

30b solos y combinados con Trastuzumab. BKM-120 redujo la expresión de miR-26a

solo y en conjunto con Trastuzumab (*p=0,01 para ambos casos). MK-2206 disminuyó

la expresión de miR-26a combinado con Trastuzumab (*p=0,02) y por sí solo

(**p=0,003). En cuanto a miR-30b, BKM-120 redujo su expresión en relación al control,

combinado con Trastuzumab y por sí solo (*p=0,02 para ambos). De forma similar, MK-

2206 disminuyó la expresión de miR-30b (*p=0,01) sólo y en conjunto con

Trastuzumab (*p=0,03). Por otro lado, los inhibidores GDC-0980 y Everolimus

Page 51: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

41

combinados con Trastuzumab redujeron la expresión de miR-26a (**p=0,004 y

*p=0,02 respectivamente) y de miR-30b (**p=0,006 y *p=0,03, respectivamente).

Trastuzumab no afecto la expresión de miR-26a y de miR-30b.

En la línea celular JIMT-1 se detectó también una disminución de la expresión

de miR-26a y miR-30b (Fig. 12, E y F) respecto a sus controles, en presencia de los

inhibidores y de Trastuzumab. MK-2206 y Trastuzumab por sí solos, redujeron

significativamente la expresión de miR-26a, respecto al control (*p=0,01 y **p=0,001).

Los niveles de expresión de miR-26a disminuyeron por acción de los inhibidores BKM-

120 y Everolimus solos (*p=0,03 y **p=0,008) y combinados con Trastuzumab

(**p=0,003 y ***p<0,001). En el caso de miR-30b, los inhibidores BKM-120 y GDC-

0980 solos (*p=0,01 y **p=0,004) o combinados con Trastuzumab (**p=0,004 ambos),

redujeron su expresión respecto al control. Se observó además que las combinaciones

de Trastuzumab con MK-2206 (*p=0,04) y con Everolimus (*p=0,02) disminuyeron la

expresión de miR-30b, significativamente respecto a los inhibidores solos.

Page 52: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

42

Figura 12. Los inhibidores de la ruta PI3K/Akt/mTOR: BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM) y Everolimus (25nM) afectan la expresión de microRNAs supresores de tumores en las líneas

celulares. Cambios en la expresión de A miR-26a y B miR-30b en HCC1954. Cambios en la expresión de C

miR-26a y D miR-30b en HCC1569. Cambios en la expresión de E miR-26a y F miR-30b en JIMT-1. Se trataron

las células durante 6 días con Trastuzumab, los inhibidores se añadieron en el quinto día. Las células control

se trataron con medio de cultivo con DMSO. Se observa el fold change normalizado al microRNA endógeno

RNU43 y relativizado al control. Las barras representan la desviación estándar de 3 réplicas. En todos los

casos se muestra la significancia estadística respecto al control y la línea representa las diferencias

estadísticamente significativas entre el inhibidor sólo y su combinación con Trastuzumab. (Test T: *p<0,05

**p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

ch

ange

miR-26a, HCC1954 A ***

** ***

*** **

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

ch

ange

miR-30b, HCC1954 B

* * * * *

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-26a, HCC1569 C

** * ** ** ** **

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-30b, HCC1569 D

** * ** ** ** **

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

ch

ange

miR-26a, JIMT-1 E

* * ** ** **

***

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

ch

ange

miR-30b, JIMT-1 F

* * *

** **

**

Page 53: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

43

4.5.4 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs supresores tumorales miR-491-5p y miR-342-5p

En un estudio con técnicas de alto rendimiento se identificaron los microRNAs:

miR-491-5p y miR-342-5p como supresores tumorales y moduladores de la

señalización celular vía HER2, que se encuentran infra-expresados en líneas celulares y

tumores de pacientes resistentes a Trastuzumab22.

En la línea celular HCC1954, se observó una sobre-expresión de miR-491-5p

(Fig. 13, A) respecto al control, en presencia de todos los inhibidores y de

Trastuzumab. Sin embargo, el incremento de la expresión fue estadísticamente

significativo solamente al tratar con Trastuzumab (*p=0,01), Everolimus (*p=0,03) y

Everolimus combinado con Trastuzumab (*p=0,04).

En la línea celular HCC1569, se observó una disminución significativa de la

expresión de miR-491-5p (Fig. 13, B), respecto al control, en presencia de MK-2206

(*p=0,04). En contraste, el inhibidor GDC-0980 incrementó significativamente la

expresión de miR-491-5p (*p=0,03).

En la línea celular JIMT-1 se observó una disminución significativa de la

expresión de miR-491-5p (Fig. 13, C), respecto al control en presencia de Trastuzumab

combinado con BKM-120 (**p=0,007) y con GDC-0980 (*p=0,03).

En el presente trabajo, microRNA-342-5p fue indetectable en repetidos

experimentos en las líneas celulares HCC1954 y JIMT-1. En consecuencia, es posible

que miR-342-5p se encuentre infra-expresado en estas líneas celulares. Sin embargo,

en la línea celular HCC1569, miR-342-5p fue detectable (Fig. 13, D) y se determinó una

reducción significativa de miR-342-5p en presencia de BKM-120 (*p=0,01) y GDC-0980

(*p=0,01).

Page 54: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

44

Figura 13. Los inhibidores de la ruta PI3K/Akt/mTOR: BKM-120 (1000nM), MK-2206 (5000nM), GDC-0980

(1000nM) y Everolimus (25nM) afectan la expresión de microRNAs supresores de tumores en las líneas

celulares. Cambios en la expresión de miR-491-5p A HCC1954, B HCC-1569 y C JIMT-1. D Cambios en la

expresión de miR-342-5p en HCC1569. miR-342-5p no fue detectable en las líneas celulares JIMT-1 y

HCC1954. Se trataron las células durante 6 días con Trastuzumab, los inhibidores se añadieron en el quinto

día. Las células control se trataron con medio de cultivo con DMSO. Se observa el fold change normalizado al

microRNA endógeno RNU43 y relativizado al control. Las barras representan la desviación estándar de 3

réplicas. En todos los casos se muestra la significancia estadística respecto al control. (Test T: *p<0,05

**p<0,01, *** p<0,001).

4.6 Efecto de la sobre-expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 sobre la viabilidad de

la línea celular HCC1954

Considerando, que los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR combinados con

Trastuzumab afectaron la expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 de forma común en las

tres líneas celulares, nos planteamos profundizar su estudio. Para determinar el efecto de

los microRNAs miR-221, miR-30b y miR-21 sobre la viabilidad celular, se realizó una

transfección transitoria con microRNAs miméticos en la línea celular HCC1954.

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-491-5p, HCC1954 A

* * *

0

0,5

1

1,5

2

2,5

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-491-5p HCC1569 B

*

*

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-491-5p, JIMT-1 C

** *

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

_ T _ T _ T _ T _ T

Control BKM MK GDC Eve

Fold

Ch

ange

miR-342-5p, HCC1569 D

* *

Page 55: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

45

Partimos de la hipótesis de que estos microRNAs favorecen la proliferación celular.

En paralelo, BKM-120 demostró reducir la viabilidad de la línea celular HCC1954 sólo y en

combinación con Trastuzumab. Por lo tanto, propusimos que al transfectar las células con

miR-221, miR-30b y miR-21, y tratarlas con BKM-120, la sobre-expresión de estos

microRNAs reduciría el efecto de BKM-120 sobre la viabilidad celular.

En primer lugar se comprobó la eficiencia de la transfección mediante PCR

cuantitativa en tiempo real, determinando la expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 en

las células transfectadas, en las células control no transfectadas y en las células control

con reactivos de transfección sin microRNAs miméticos. Se observó un incremento

significativo en la expresión de miR-221 (***p<0,001), miR-30b (***p<0,001) y miR-21

(***p<0,001) de las células transfectadas, respecto a los dos tipos de células control. En

consecuencia, se comprobó la eficiencia de la transfección en la línea celular HCC1954

(Fig. 14).

Figura 14. Expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 en la línea celular HCC1954 transfectadas con los

microRNAs miméticos. Se observa el fold change normalizado al microRNA endógeno RNU43 y relativizado

al control sin transfección. Abreviaturas: C: control sin transfección, CTr: control con reactivos de

transfección sin microRNAs miméticos y Tr: células transfectadas con uno de los microRNAs miméticos. Las

barras representan la desviación estándar de 3 réplicas. (Test T: *p<0,05 **p<0,01, *** p<0,001).

0

0,5

1

1,5

2

2,5

3

3,5

4

C C Tr. Tr. C C Tr. Tr. C C Tr. Tr.

miR-221 miR-30b miR-21

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Fold

Ch

ange

*** ***

***

Page 56: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

46

Para monitorizar la viabilidad de la línea celular HCC1954 después de la

transfección con los microRNAs miméticos de miR-221, miR-30b y miR-21, se determinó la

misma en tres puntos posteriores a la transfección, en el primer, cuarto y séptimo día. En

el primer día se observó una menor viabilidad de las células transfectadas con los

microRNAs miméticos, posiblemente por la presencia de los complejos de transfección. En

el cuarto día se incrementó la viabilidad de las células transfectadas con miR-30b y miR-21

(Fig. 15). En el séptimo día, la viabilidad de las células transfectadas con miR-221 también

aumentó, llegando a ser igual a la de las células control no transfectadas, a la de las células

con reactivos de transfección sin miRNAs y a la de las células transfectadas con miR-30b y

miR-21 (Fig. 15). Por lo tanto, se seleccionó este último punto para medir la viabilidad

celular en el posterior experimento de transfección de la línea celular HCC1954 con los

miRNAs miméticos de miR-221, miR-30b y miR-21 y tratamiento con el inhibidor BKM-120.

Figura 15. Viabilidad de la línea celular HCC1954 en el primer, cuarto y séptimo día posterior a la

transfección con los microRNAs miméticos: miR-221, miR-30b y miR-21. Se midió la viabilidad celular por

MTT. Se observa la viabilidad celular respecto al control sin reactivos de transfección. Las barras de error

representan la desviación estándar de 3 réplicas. Abreviaturas: C: control sin transfección, CTr: control con

reactivos de transfección sin microRNAs miméticos.

Finalmente, se observó el efecto de los microRNAs miR-221, miR-30b y miR-21

sobre la viabilidad de línea celular HCC1954 tratada con Trastuzumab y BKM-120. Se

transfectaron las células con los microRNAs miméticos de miR-221, miR-30b y miR-21. A

continuación, se trataron las células transfectadas, células control (sin transfectar) y

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

C CTr miR-221 miR-30b miR-21

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

Día 1

Día 4

Día 7

Page 57: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

47

células control de transfección (con reactivos de transfección sin microRNAs miméticos),

con medio de cultivo con DMSO como control, con Trastuzumab, BKM-120 y la

combinación de ambos.

En las células transfectadas con el microRNA mimético miR-221 se observó un

menor efecto de BKM-120 sobre la viabilidad celular, comparado con su efecto sobre las

células del control de transfección (con reactivos de transfección pero sin miRNA-221)

(Fig. 16). Adicionalmente, se determinó un incremento significativo (**p=0,002) de la

viabilidad de las células transfectadas con miR-221 tratadas con BKM-120 combinado con

Trastuzumab, respecto a las células del control de transfección tratadas con la misma

combinación de fármacos (Fig. 16). Estos resultados sugieren que miR-221 favorece la

supervivencia celular y por lo tanto reduce la sensibilidad celular a BKM-120, aunque no

de manera tan marcada como para observarse su efecto respecto al control sin reactivos

de transfección.

Figura 16. Viabilidad de la línea celular HCC1954 en el séptimo día posterior a la transfección transitoria con

el microRNA mimético miR-221. Se midió la viabilidad celular por MTT. En el primer día posterior a la

transfección, se trataron las células transfectadas y no transfectadas con medio de cultivo con DMSO como

control, con Trastuzumab, con BKM-120 (1000nM, añadido en el cuarto día) y con la combinación de BKM-

120 con Trastuzumab. Abreviaturas: Control: células sin transfección Control Transf: control con reactivos

de transfección sin miRNA-221, BKM+T: combinación de BKM-120 con Trastuzumab. Se observa la viabilidad

celular respecto al control con medio de cultivo con DMSO. Las barras representan la desviación estándar de

3 réplicas. (Test T: *p<0,05 **p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Control Control Transf. miR-221

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

Control mediocon DMSO

Trastuzmab

BKM-120

BKM+T

**

Page 58: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

48

Por otro lado, se incrementó significativamente la viabilidad de las células

transfectadas con miR-30b en presencia BKM-120, comparada con la viabilidad de las

células control (**p=0,004) y de las células del control de transfección (**p=0,007) (Fig.

17). De forma análoga, se observó una mayor viabilidad de las células transfectadas con

miR-30b y tratadas con BKM-120 combinado con Trastuzumab, respecto a las células del

control y del control de transfección tratadas con los mismos fármacos (Fig. 17). Estos

datos sugieren que miR-30b favorece en gran medida la supervivencia celular y por lo

tanto revierte el efecto de BKM-120 sobre la viabilidad de la línea celular HCC1954.

Figura 17. Viabilidad de la línea celular HCC1954 en el séptimo día posterior a la transfección transitoria con

el microRNA mimético miR-30b. Se midió la viabilidad celular por MTT. En el primer día posterior a la

transfección, se trataron las células transfectadas y no transfectadas con medio de cultivo con DMSO como

control, con Trastuzumab, con BKM-120 (1000nM, añadido en el cuarto día) y con la combinación de BKM-

120 con Trastuzumab. Abreviaturas: Control: células sin transfección Control Transf: control con reactivos

de transfección sin miRNA-30b, BKM+T: combinación de BKM-120 con Trastuzumab. Se observa la viabilidad

celular respecto al control con medio de cultivo con DMSO. Las barras representan la desviación estándar de

3 réplicas. (Test T: *p<0,05 **p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

Control Control Transf. miR-30b

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

Control mediocon DMSO

Trastuzmab

BKM-120

BKM+T

**

**

**

**

Page 59: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

RESULTADOS

49

Se observó también un incremento significativo (*p=0,04) en la viabilidad de las

células transfectadas con miR-21 tratadas con BKM-120 respecto a la viabilidad de las

células del control de transfección tratadas con el mismo inhibidor (Fig. 18). Estos

resultados sugieren también un posible papel de miR-21 sobre la supervivencia de la línea

celular HCC1954.

Figura 18 Viabilidad de la línea celular HCC1954 en el séptimo día posterior a la transfección transitoria con

el microRNA mimético miR-21. Se midió la viabilidad celular por MTT. En el primer día posterior a la

transfección, se trataron las células transfectadas y no transfectadas con medio de cultivo con DMSO como

control, con Trastuzumab, con BKM-120 (1000nM, añadido en el cuarto día) y con la combinación de BKM-

120 con Trastuzumab. Abreviaturas: Control: células sin transfección Control Transf: control con reactivos

de transfección sin miRNA-21, BKM+T: combinación de BKM-120 con Trastuzumab. Se observa la viabilidad

celular respecto al control con medio de cultivo con DMSO. Las barras representan la desviación estándar de

3 réplicas. (Test T: *p<0,05 **p<0,01, *** p<0,001).

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

1,4

1,6

1,8

Control Control Transf. miR-21

Via

bili

dad

cel

ula

r re

lati

va a

l co

ntr

ol

Control mediocon DMSO

Trastuzmab

BKM-120

BKM+T

*

Page 60: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

50

5. DISCUSIÓN

Existe una creciente necesidad de estudiar los mecanismos de resistencia a

Trastuzumab del carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2, para mejorar la

respuesta a la terapia anti-HER2. Entre los mecanismos de resistencia, el más frecuente es

la activación constitutiva de la ruta PI3K/AKT/mTOR33. En paralelo, en los últimos años se

han desarrollado moléculas inhibidoras específicas de las proteínas PI3K, AKT y mTOR,

debido a su importancia en un amplio rango de malignidades. En el presente trabajo

hemos evaluado el uso de los inhibidores de la ruta de señalización PI3K/AKT (BKM-120,

MK-2206, GDC-0980 y Everolimus) como estrategia para revertir la resistencia a

Trastuzumab en líneas celulares con sobre-expresión de HER2 y resistencia primaria al

anticuerpo. Se evaluó el efecto de los inhibidores sobre la viabilidad celular, la

fosforilación de AKT y la expresión de micro-RNAs relacionados con la ruta PI3K/AKT.

5.1 Efecto de la Inhibición de PI3K con BKM-120

La inhibición de PI3K podría ser una estrategia válida para revertir la resistencia a

Trastuzumab debido a que la alteración más frecuente en carcinoma de mama HER2

positivo es la activación constitutiva de PI3K por mutaciones en su subunidad catalítica o

como consecuencia de la pérdida de su regulador negativo PTEN33.

En el presente trabajo, la inhibición de PI3K con BKM-120 potenció el efecto de

Trastuzumab en la línea celular HCC1954. La combinación de BKM-120 con Trastuzumab

fue significativamente más efectiva que BKM-120 por sí solo. La combinación de ambos

agentes mostró un mayor efecto sobre la viabilidad celular y menores niveles de

pAKTThr308 y pAKTSer473. Estos resultados coinciden con el estudio de Chakrabarty y

colaboradores, en donde se observó un efecto sinérgico de los inhibidores de PI3K: XL-147

y BKM-120 combinados con Trastuzumab en la misma línea celular10. La línea celular

HCC1954 tiene una mutación activadora en el dominio catalítico de PI3K4,10 como

mecanismo de resistencia a Trastuzumab. Por lo tanto, la inhibición de PI3K revierte la

resistencia al anticuerpo en esta línea celular.

Page 61: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

51

Por otro lado, en las células HCC1569 con PTEN nulo4,10, la inhibición de PI3K con

BKM-120 redujo la viabilidad celular aunque el efecto no fue potenciado con

Trastuzumab. Otro estudio en líneas celulares de carcinoma de mama corrobora la

sensibilidad de la línea celular HCC1569 a la inhibición de PI3K con otro inhibidor: GDC-

094134, aunque no se evaluó el efecto combinado con Trastuzumab. Es relevante señalar

que en un trabajo en un panel de líneas celulares de carcinoma de mama, se determinó

que la sensibilidad celular a la inhibición de PI3K con GDC-0941, se correlaciona con

mutaciones en PI3K y amplificación de HER2 pero no con la pérdida de PTEN35. Estos

trabajos, junto con el nuestro, sugieren que aunque la línea celular HCC1569 es sensible a

la inhibición de PI3K, las células con mutaciones en PI3K como HCC1954, tienen mayor

sensibilidad a la inhibición de PI3K que las células con pérdida de PTEN.

Por otra parte, en nuestro estudio la inhibición de PI3K con BKM-120 potenció el

efecto de Trastuzumab en la línea celular HCC1954 con mutación en PI3K, pero no

potenció la actividad de Trastuzumab en la línea celular HCC1569, con pérdida de PTEN.

Posiblemente, esto se debe a que la actividad de PTEN es necesaria para la respuesta a

Trastuzumab17.

La actividad anti-proliferativa de Trastuzumab se da mediante varios mecanismos

independientes que contribuyen al bloqueo de PI3K14. Uno de ellos es la internalización y

degradación de HER29 que disminuye la activación de PI3K. Otro mecanismo es el

incremento en la actividad fosfatasa de PTEN que elimina un fosfato del mensajero PIP3, y

así evita que éste active a PI3K. Estos dos mecanismos de acción de Trastuzumab para

inactivar PI3K tienen lugar de forma independiente, siendo la activación de PTEN un

mecanismo inmediato y la degradación de HER2 un mecanismo que requiere varias

horas14. Por lo tanto, es posible que en la línea celular HCC1569, con PTEN nulo, no se

adicione el efecto de Trastuzumab sobre PTEN, a la inhibición de PI3K con BKM-120, y no

se observe un sinergismo de ambos agentes.

Otro hecho que podría influir en la menor sensibilidad de las células con PTEN nulo

a la inhibición de PI3K es el descrito por Jia y colaboradores en carcinoma de próstata.

Page 62: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

52

Ellos han descrito que los tumores PTEN deficientes dependen preferencialmente de la

isoforma p110β de PI3K para su supervivencia13,36,37. En un modelo animal de carcinoma

de próstata y en líneas celulares del mismo, se observó que la tumorogénesis depende de

p110β y no de p110α37. Por lo tanto, es posible que el inhibidor BKM-120, por ser un

inhibidor de amplio espectro para varias isoformas de PI3K, tenga un menor efecto

específico sobre la isoforma p110β en carcinoma de mama y esto contribuya a una menor

actividad sobre las células HCC1569. Este posible hecho sobre BKM-120 mercería un

estudio más profundo.

En conjunto, estos resultados señalan que la inhibición de PI3K con BKM-120 no

fue efectiva para revertir la resistencia a Trastuzumab, en las células HCC1569, cuyo

mecanismo de resistencia al anticuerpo es la pérdida de PTEN.

En cuanto a la línea celular JIMT-1, la inhibición de PI3K con BKM-120 no redujo la

viabilidad celular, ni la fosforilación de AKT. Se ha señalado que en las células con sobre-

expresión de HER2 se encuentra activa preferencialmente la ruta PI3K/AKT, pero pueden

co-existir mutaciones en la ruta Raf/MEK/ERK13. Estas rutas interaccionan en varios niveles

y en respuesta a la inhibición de una de ellas13. Posiblemente, en esta línea celular existen

varias vías de señalización activas involucradas en la resistencia a Trastuzumab. En el

presente trabajo, al comparar los niveles basales de pAKTThr308 y pAKTSer473 de las líneas

celulares HCC1954 y JIMT-1, se observó que ambas tienen similares niveles de pAKTThr308,

pero HCC1954 tiene mayores niveles basales de pAKTSer473. Esto sugiere que la línea

celular HCC1954 mantiene activa AKT porque posiblemente depende de esta ruta para su

supervivencia, pero la línea celular JIMT-1 sólo activa AKT en función de las condiciones

celulares.

Adicionalmente, se observó que la fosforilación de pAKTSer473 aumentó en

presencia de BKM-120 y Trastuzumab en la línea celular JIMT-1. Se ha descrito que la

fosforilación de pAKTThr308 mediada por PDK1 depende de PI3K30, mientras que la

fosforilación de pAKTSer473 podría depender también de otras proteínas o de la auto-

fosforilación de AKT30. En consecuencia, la inhibición de PI3K en las células JIMT-1 reduce

Page 63: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

53

pAKTThr308, dependiente de PI3K, pero a su vez esta inhibición podría activar rutas

compensatorias para mantener la actividad de AKT, incrementando la fosforilación de

pAKTSer473.

5.2 Efecto de la inhibición de AKT con MK-2206

La inhibición de AKT podría ser también una estrategia efectiva para revertir la

resistencia a Trastuzumab en un punto inferior a PI3K en la ruta PI3K/AKT. AKT se activa

en las células por acción de PI3K o por alteraciones propias de la proteína AKT, que

aunque con menor frecuencia, se han descrito en la resistencia a Trastuzumab17.

En este trabajo, la inhibición de AKT con MK-2206 afectó significativamente la

viabilidad de las tres líneas celulares, independientemente de las alteraciones presentes

en cada una de estas. Se confirmó la inactivación de AKT mediante Western Blot

observándose niveles reducidos de pAKTThr308 y pAKTSer473. Estos resultados coinciden con

un estudio en líneas celulares de carcinoma de mama con PTEN nulo o mutaciones en

PI3K, que detectó sensibilidad de estas células a la inhibición de AKT con MK-2206,

comparadas con líneas celulares con alteraciones en la ruta Raf/MEK/ERK que fueron

resistentes a MK-220638.

Se observó en el presente trabajo que MK-2206 fue más efectivo que el inhibidor

de PI3K, BKM-120 sobre la viabilidad de las tres líneas celulares. Por lo tanto, se podría

inferir que la inhibición de AKT tiene un mayor efecto anti-proliferativo que la inhibición

de PI3K. Esto posiblemente se debe a que la activación de AKT depende también de otras

rutas de supervivencia celular. Por lo tanto, la inhibición de PI3K no es suficiente para

inactivar AKT que puede reactivarse por interacción con otras proteínas. En consecuencia,

la inhibición de AKT con MK-2206, bloquea la posible activación de AKT por otras rutas de

señalización celular y reduce la viabilidad celular.

Adicionalmente, en este trabajo se determinó que la inhibición de AKT con MK-

2206 no potenció la actividad de Trastuzumab en las tres líneas celulares. Probablemente,

Page 64: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

54

esto sucede porque el efecto de Trastuzumab en última instancia es la inactivación de AKT

y MK-2206 directamente realiza esta función en las células.

En este sentido, en un estudio clínico en fase I, en tumores sólidos HER2 positivos

que progresaron inicialmente con Trastuzumab, se observó una mejor respuesta y

tolerabilidad de los pacientes frente al tratamiento con MK-2206 combinado con

Trastuzumab, aunque no se concluyó si su efectividad es mayor, comparada con la del

inhibidor sólo 39.

5.3 Efecto de la inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980

El inhibidor dual de PI3K y mTOR, GDC-0980 redujo significativamente la viabilidad

celular de las tres líneas celulares. Esto sugiere que independientemente del mecanismo

de resistencia presente en las líneas celulares resistentes a Trastuzumab, la inhibición de

la ruta PI3K/AKT en varios niveles es más efectiva debido a que suprime los bucles de

reactivación y la intercomunicación con otras vías de señalización celular.

GDC-0980 potenció la actividad de Trastuzumab e inhibió la fosforilación de AKT en

la línea celular HCC1954, subrayando que la inhibición de PI3K revierte la resistencia al

anticuerpo en las células con mutaciones activadoras en PI3K. Adicionalmente, en un

estudio se determinó que el boqueo de mTORC1 fue también efectivo en líneas celulares

de carcinoma de mama con mutaciones en PI3K13. Por lo tanto, la inhibición dual de PI3K y

mTOR tiene un efecto sustancial sobre la línea celular HCC1954.

Por otro lado, un estudio determinó que las células de carcinoma de mama con

mutaciones activadoras en PI3K estimulan la producción de ligandos de los receptores de

la familia HER para asegurar su activación y la de AKT33. Uno de esos ligandos es la

heregulina, que induce la formación de hetero-dímeros HER2/HER3. En el mismo estudió

se observó que al tratar las células con otro inhibidor dual de PI3K y mTOR: BEZ235, se

eliminó la expresión de heregulina, la formación de hetero-dímeros HER2/HER3 y en

consecuencia disminuyó la supervivencia celular33. A pesar de que no se ha estudiado aún

este posible efecto del inhibidor usado en nuestro estudio: GDC-0980, análogo a BEZ235,

Page 65: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

55

este podría ser un efecto sinérgico adicional del inhibidor GDC-0980 sobre la línea celular

HCC1954.

En conjunto estos resultados sugieren que la inhibición simultánea de PI3K y mTOR

afecta considerablemente la viabilidad celular de células resistentes a Trastuzumab y

potencia la actividad del anticuerpo en la línea celular HCC1954 con mutación en PI3K.

Un efecto diferente se observó en línea celular JIMT-1, en donde la viabilidad

celular disminuyó pero pAKTSer473 se incrementó en presencia de GDC-0980 y

Trastuzumab. Este hecho podría resultar de la activación de rutas compensatorias que

mantienen la fosforilación de AKT15, como se ha mencionado anteriormente. Se conoce

que mTORC2 induce la fosforilación de pAKTSer473 40, considerando que GDC-0980 actúa

sobre mTORC1 pero no sobre mTORC2, podría ser que mTORC2 aumente la fosforilación

de pAKTSer473 en esta línea celular. Adicionalmente, en pacientes con tumores sólidos y en

líneas celulares se ha observado que la inhibición de mTOR reactiva la vía Raf/MEK/ERK13 y

esto a su vez podría reactivar AKT por inter-señalización. Sin embargo, aunque se

mantenga la fosforilación de pAKTSer473, como se ha mencionado, GDC-0980 inhibe

también mTOR proteína en donde convergen ambas rutas de señalización13 y esto afecta

finalmente la supervivencia de la línea celular JIMT-1.

5.4 Efecto de la inhibición de mTOR con Everolimus

Por otro lado, la inhibición de mTOR con Everolimus afectó la viabilidad celular de

las tres líneas en estudio y redujo la fosforilación de AKT. Sin embargo, Everolimus fue

menos efectivo que los demás inhibidores, en reducir la viabilidad celular. El menor efecto

de Everolimus podría explicarse porque éste inhibe mTORC1 pero no mTORC2, cómo se ha

mencionado antes, mTORC2 reactiva la ruta PI3K/AKT, fosforilando AKT17,33. A su vez la

inhibición de mTORC1 ejerce un bucle de reactivación de la ruta mediante PI3K. Al inhibir

mTORC1 se inhibe también el sustrato de éste S6K1. Este último regula negativamente a

PI3K. S6K1 fosforila el sustrato del receptor de insulina: IRS-1, y así impide la activación de

PI3K por acción del receptor de insulina17,19. En consecuencia, la inhibición de mTORC1

con Everolimus puede bloquear la regulación negativa de PI3K, induciendo su re-

Page 66: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

56

activación17. Este hecho podría explicar a su vez el mejor efecto del inhibidor dual de PI3K

y mTOR, GDC-0980 sobre la viabilidad de las líneas celulares.

Everolimus no presentó una actividad sinérgica con Trastuzumab en ninguna de las

líneas celulares estudiadas. Estos resultados contrastan con otros trabajos que

determinaron un efecto sinérgico de Everolimus con Trastuzumab en pacientes de

carcinoma de mama con resistencia al anticuerpo33,41. El efecto sinérgico Everolimus con

Trastuzumab se debe a que mTOR puede ser modulado también por la proteína quinasa C,

de forma independiente de AKT. Por lo tanto, Trastuzumab, que inactiva AKT, por sí solo

no puede inhibir totalmente mTOR y requiere de Everolimus para mejorar la respuesta al

tratamiento41.

5.5 Efecto de la inhibición de MEK 1/2 con GSK en la línea celular JIMT-1

El inhibidor de MEK1/2, GSK sólo o combinado con Trastuzumab, no mostró un

efecto mayor que los inhibidores de la ruta PI3K/AKT, sobre la viabilidad de la línea celular

JIMT-1. Por lo tanto, es posible que la resistencia a Trastuzumab tampoco dependa

directamente de la ruta Raf/MEK/ERK en la línea celular JIMT-1. Posiblemente, esta línea

celular no depende de una sola ruta para su supervivencia. Al combinar el inhibidor de

AKT, MK-2206 con GSK se observó una menor viabilidad celular que con cada uno de los

inhibidores por separado; sin embargo, estas diferencias no fueron estadísticamente

significativas.

Es posible también que la resistencia a Trastuzumab en la línea celular JIMT-1 se

deba a la activación de una proteína que anteceda a las rutas PI3K/AKT y Raf/MEK/ERK y

active a ambas o una de las dos, dependiendo de las condiciones celulares. Un estudio en

líneas celulares de carcinoma de mama, resistentes a Trastuzumab, señala que los

inhibidores de PI3K no tienen efecto sobre las células con activación aberrante de Src15. En

nuestro estudio el inhibidor de PI3K, BKM-120 no mostró efecto sobre la viabilidad de la

línea celular JIMT-1. Por esta razón, especulamos que es posible que la proteína quinasa

Src se encuentre activa en esta línea celular y sea posiblemente responsable de la

Page 67: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

57

resistencia al anticuerpo. Como se ha mencionado antes, Src se activa por interacción

directa con HER2 y se ha identificado como una proteína nodal, que puede activar las

rutas PI3K/AKT y MEK/ERK15 y causar resistencia a Trastuzumab.

Adicionalmente, en la bibliografía se ha descrito la sobre-expresión de la mucina

MUC4 en la línea celular JIMT-112. Se cree que MUC4 impide la unión de Trastuzumab al

receptor HER212, y se ha señalado también que MUC4 es una unidad oncogénica que

activa HER2, estabiliza el hetero-dímero HER2/HER3 y activa las rutas PI3K/AKT y

Raf/MEK/ERK42. Por lo tanto, en esta línea celular es necesario profundizar el estudio del

mecanismo de resistencia a Trastuzumab para identificar una diana terapéutica clave.

5.6 Efecto de Trastuzumab sobre la fosforilación de AKT y ERK1/2

En cuanto a Trastuzumab, como era de esperarse, éste no afectó la viabilidad de

las tres líneas celulares HCC1954, HCC1569 y JIMT-1 identificadas como resistentes. Por

otro lado, se observó una disminución de la fosforilación de AKT en las líneas celulares,

especialmente de pAKTThr308. Esto sugiere que Trastuzumab puede reducir un poco la

fosforilación de pAKTThr308, dependiente de PI3K, en las células resistentes, pero requiere

de un mecanismo de respuesta de las células para reducir también la fosforilación de

AKTSer473 y así inactivar completamente a AKT. Por lo tanto, es necesaria la inactivación

completa de AKT, es decir tanto de pAKTThr308 como de AKTSer473, para afectar la viabilidad

celular.

Existen estudios que señalan que Trastuzumab impide la formación de hetero-

dímeros HER2/HER3, independiente de ligando, y bloquea principalmente la formación de

homo-dímeros HER2. Los homo-dímeros HER2 activan selectivamente la ruta de

señalización Ras/MEK/ERK18, mientras que los hetero-dímeros HER2/HER3 activan a Src y

en mayor medida a la ruta PI3K/AKT. En la línea celular JIMT-1, Trastuzumab disminuyó los

niveles de pERK1/2. Probablemente en esta línea celular se encuentren presentes tanto

hetero-dímeros HER2/HER3 como homo-dímeros HER2 que activan la ruta Ras/MEK/ERK.

En consecuencia, Trastuzumab reduciría la fosforilación de pERK1/2, al inhibir los homo-

Page 68: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

58

dímeros HER2, pero la presencia de hetero-dímeros HER2/HER3 activaría la ruta PI3K y Src

para asegurar la supervivencia celular.

En conjunto estos resultados podrían sugerir que el uso de inhibidores de la ruta

PI3K/AKT es efectivo en líneas celulares con diferentes mecanismos de resistencia a

Trastuzumab y que por lo tanto podría ser efectiva la monoterapia con los inhibidores. Sin

embargo, varios estudios destacan la necesidad de combinar un inhibidor de la ruta

PI3K/AKT con un inhibidor de HER2 para mejorar la terapia anti-tumoral. En células con

carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2, la inhibición de PI3K/AKT induce la

activación de otros receptores tirosina quinasa, principalmente HER3, que pueden

interactuar con HER2 y reactivar la ruta o activar rutas paralelas como Raf/MEK/ERK. Por

esta razón es necesario combinar los inhibidores de la ruta PI3K/AKT con inhibidores de

los receptores tirosina quinasa20,36. Se ha observado en un estudio que la combinación de

los inhibidores de PI3K: XL147 o BKM-120, con Trastuzumab en células resistentes al

anticuerpo, disminuye la reactivación de HER3 como respuesta a la inhibición de PI3K20. En

particular, en las líneas celulares con sobre-expresión de HER2 y PTEN nulo es necesario el

uso de Trastuzumab, ya que estas dependen fuertemente de la activación de HER236.

5.7 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

microRNAs oncogénicos y supresores tumorales

Un elemento a estudiar es el hecho de que la activación de la ruta PI3K/AKT en

células resistentes a Trastuzumab no sólo se debe a mutaciones de las proteínas, sino

también a alteraciones epigenéticas de la ruta10. En este sentido los microRNAs han

demostrado tener un papel importante en las mencionadas alteraciones y en la

carcinogénesis24.

Considerando le heterogeneidad tumoral, la presencia de múltiples mutaciones y

las posibles interacciones entre las rutas de señalización celular, la inhibición de una sola

diana no es la mejor estrategia para eliminarlos. Es por esta razón que es de gran interés

Page 69: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

59

el estudio de los microRNAs asociados a la ruta PI3K/AKT y a la resistencia a Trastuzumab,

ya que estos regulan la expresión de varios genes simultáneamente, y en ocasiones

relacionados con la misma ruta22. En el presente trabajo hemos determinado los cambios

de expresión de microRNAs asociados a la ruta PI3K/AKT y a la resistencia a Trastuzumab,

en respuesta al tratamiento con los inhibidores de la ruta.

Además de reducir la viabilidad celular y la fosforilación de AKT, los inhibidores de

PI3K, AKT y mTOR indujeron cambios de expresión de microRNAs relacionados con la

resistencia a Trastuzumab por modulación de la ruta de señalización HER2/PI3K.

5.7.1 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

miR-21 y miR-221

En general, los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR: BKM-120, MK-2206, GDC-

0980 y Everolimus solos y en combinación con Trastuzumab redujeron la expresión miR-

21, en las líneas celulares HCC1954 y HCC1569.

En la línea celular JIMT-1, la expresión de miR-21 no se alteró en presencia de los

inhibidores, disminuyendo únicamente en presencia de GDC-0980 combinado con

Trastuzumab. Esta disminución coincide en cierta medida con los resultados de viabilidad

celular de estas células, en donde GDC-0980 tuvo un mayor efecto que los demás

inhibidores, sobre la viabilidad celular.

De igual forma la disminución de la expresión de miR-21 en las líneas celulares

HCC1954 y HCC1569 coinciden con una reducción de la viabilidad celular. Por el contrario

al incrementar la expresión de miR-21 en la línea celular HCC1954, con un miRNA

mimético, se observó un incremento significativo de la viabilidad celular respecto a las

células sin transfectar, en presencia del inhibidor BKM-120. Estos resultados sugieren que

miR-21 favorece la supervivencia celular aún en presencia de inhibidores de la ruta PI3K,

recalcando su posible papel oncogénico y su relación con la resistencia a Trastuzumab. En

este sentido, Han y colaboradores determinaron, en líneas celulares de carcinoma de

mama, que miR-21 reduce la expresión de PTEN, activa las vías PI3K/AKT, MEK/ERK e

Page 70: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

60

incrementa la proliferación, migración e invasión celular dependiente de estas vías43.

Varios estudios confirman a PTEN como diana de miR-2132,44-47. Adicionalmente, un

estudio en células de carcinoma de mama, señaló que la expresión de miR-21 se

incrementó a medida que se inducía resistencia a Trastuzumab y que el bloqueo de miR-

21 sensibilizó a las células al anticuerpo23.

Considerando que la pérdida de PTEN en carcinoma de mama con sobre-expresión

de HER2 se debe a mutaciones, sólo en el 3% de los casos24, es posible que en la línea

celular HCC1569, la sobre-expresión de microRNAs que modulan PTEN como miR-21, sean

la causa de la pérdida de PTEN. En el presente trabajo se observó que BKM-120, MK-2206

solos o combinados con Trastuzumab, y GDC-0980 y Everolimus combinados con

Trastuzumab, disminuyeron en gran medida la expresión de miR-21, en esta línea celular.

En conjunto, estos resultados sugieren que los inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR reducen la expresión de miR-21, en las líneas celulares en estudio y que a

su vez miR-21 podría estar relacionado con una mayor viabilidad celular y resistencia a

Trastuzumab.

En cuanto a miR-221, en las líneas celulares JIMT-1 y HCC1954 se redujo su

expresión en presencia de BKM-120, MK-2206, GDC-0980 y Everolimus combinados con

Trastuzumab, en mayor medida que con los inhibidores solos. Esto sugiere un papel clave

de miR-221 en la resistencia a Trastuzumab. En este sentido, Ye y colaboradores

identificaron altos niveles de miR-221 en líneas celulares de carcinoma de mama

resistentes a Trastuzumab24. Otro estudio detectó sobre-expresión de miR-221 en tejidos

de pacientes con carcinoma de mama. En el mismo estudio, se observó una mayor

proliferación celular y capacidad de invasión de líneas celulares transfectadas con miR-

22148. En el presente trabajo se observó un incremento de la viabilidad en las células

HCC1954 transfectadas con miR-221 respecto de las células no transfectadas,

especialmente en presencia de BKM-120 combinado con Trastuzumab. En conjunto, estos

estudios y nuestro trabajo recalcan la idea de que miR-221 es clave en la supervivencia y

resistencia a Trastuzumab en las líneas celulares estudiadas.

Page 71: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

61

Adicionalmente, varios estudios han confirmado a PTEN como diana de miR-

22124,31. Otra diana validada de miR-221 es el regulador del ciclo celular p27kip, sugiriendo

un efecto anti-apoptótico de miR-221, independiente de la regulación de PTEN49. Se ha

descrito que la infra-expresión de p27kip y su secuestro en el citoplasma por AKT, están

relacionados con la resistencia a Trastuzumab4,9,49. Por lo tanto, miR-221 tiene un papel

importante en la modulación de la resistencia al anticuerpo no sólo por regulación de

PTEN, sino también de otras dianas como p27kip.

Como se ha mencionado anteriormente, estos estudios en conjunto con nuestros

resultados subrayan la importancia de la modulación de miR-221 para revertir la

resistencia a Trastuzumab.

5.7.2 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

miR-26a y miR-30b

La expresión de miR-26a y miR-30b disminuyó en presencia de los inhibidores de la

ruta PI3K/AKT/mTOR en las tres líneas celulares en estudio, coincidiendo con una menor

viabilidad celular. En la línea celular JIMT-1 se observaron menores niveles de expresión

de miR-30b en presencia de Trastuzumab combinado con MK-2206 y GDC-0980 que con

los inhibidores solos. Estos resultados sugieren que miR-26a y miR-30b podrían tener un

papel oncogénico en estas células resistentes a Trastuzumab, antagónico al que tienen en

células sensibles al anticuerpo, en las que miR-26a y miR-30b incrementaron su expresión

en respuesta al tratamiento con Trastuzumab según Ichikawa y colaboradores25.

Se considera que la desregulación de miR-26a depende del tipo celular ya que

actúa como microRNA oncogénico o supresor de tumores en diferentes tipos de cáncer.

En carcinoma pancreático y de mama, miR-26a tiene un papel supresor de tumores ya que

reduce la expresión de ciclinas como CDK2 y por lo tanto impide la proliferación

celular50,51. Al contrario, en un estudio en carcinoma de ovario, altos niveles de miR-26a

en tejidos y líneas celulares, se correlacionaron con una mayor proliferación celular52. En

carcinoma de pulmón, miR-26a se detectó sobre-expresado en tumores metastásicos e

infra-expresado en tumores primarios. En el mismo estudio se determinó que miR-26a no

Page 72: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

62

afecta la proliferación celular, pero incrementa la migración e invasión celular, mediante

regulación de PTEN y la vía PI3K/AKT53. Estos estudios sugieren un papel oncogénico de

miR-26a en algunos tipos de cáncer y coinciden con nuestros resultados en las tres líneas

celulares de carcinoma de mama, en donde se observó que la disminución de la expresión

de miR-26a, por acción de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT, concuerda con una menor

viabilidad celular. Es posible que el papel oncogénico de miR-26a en las líneas celulares de

nuestro trabajo esté relacionado con la modulación de PTEN.

En cuanto a miR-30b, éste disminuyó en presencia de los inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR en las tres líneas celulares de nuestro estudio, coincidiendo con una

menor viabilidad celular. En este sentido, un estudio en líneas celulares de carcinoma de

pulmón, determinó que la expresión tanto de miR-30b como de miR-221, depende de la

activación de EGFR y MET54. Considerando que EGFR y MET activan, entre otras rutas de

señalización, la ruta PI3K/AKT/mTOR54, es lógico que los inhibidores de esta ruta reduzcan

los niveles de expresión de miR-30b y miR-221, tal y como se observó en nuestro estudio.

Adicionalmente, el mismo estudio en carcinoma de pulmón determinó que miR-30b y

miR-221 reducen la expresión de las proteínas pro-apoptóticas BIM y APAF-154, señalando

su papel oncogénico. Otro estudio relacionó a miR-30b con la resistencia a inhibidores de

receptores tirosina quinasa, en muestras de pacientes con carcinoma de pulmón55.

Aunque las funciones de los microRNAs dependen del tipo celular, en conjunto estos

datos sugieren que miR-30b, podría tener un papel oncogénico también en las líneas

celulares de carcinoma de mama de nuestro estudio, resistentes a Trastuzumab. En el

presente trabajo se observó que al sobre-expresar miR-30b en la línea celular HCC1954, se

aumentó significativamente la viabilidad celular de las células transfectadas con miR-30b,

respecto a las células no transfectadas, en presencia del inhibidor BKM-120 y de su

combinación con Trastuzumab. Esto sugiere que efectivamente miR-30b favorece la

supervivencia celular. Por lo tanto, la reducción de la expresión de miR-30b en presencia

de los inhibidores PI3K, podría contribuir a revertir la resistencia a Trastuzumab en estas

líneas celulares.

Page 73: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

63

Considerando el estudio antes mencionado de Ichikawa y colaboradores, que

identifica a miR-30b como un micro-RNA de respuesta a Trastuzumab en líneas celulares

sensibles al anticuerpo25, es relevante lo encontrado en el presente estudio. Nuestros

resultados sugieren a miR-30b como un posible responsable de la resistencia a

Trastuzumab, por lo tanto podrían existir funciones antagónicas de miR-30b entre líneas

celulares resistentes y sensibles a Trastuzumab. Adicionalmente, estos resultados

subrayan que el papel de los microRNAs depende del contexto celular y proponen a miR-

30b como un microRNA importante en la supervivencia celular y la resistencia a

Trastuzumab.

5.7.3 Efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR sobre la expresión de

miR-491-5p y miR-342-5p

En un estudio con líneas celulares de carcinoma de mama resistentes a

Trastuzumab se determinó que miR-491-5p y miR-342-5p reducen los niveles de HER2, la

fosforilación de AKT y ERK, la proliferación celular e inducen apoptosis22. Ambos

microRNAs se detectaron infra-expresados tanto en las líneas celulares, como en tumores

de mama de pacientes con sobre-expresión de HER2 y resistencia a Trastuzumab22. En el

presente trabajo, en la línea celular HCC1954, miR-491-5p mostró un patrón de expresión

que coincide con el estudio mencionado. Los niveles de expresión de miR-491-5p

aumentaron en presencia de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT y el incremento de la

expresión de miR-491-5p concuerda con una menor viabilidad celular en presencia de los

mismos inhibidores.

Por otro lado, en las líneas celulares HCC1569 y JIMT-1 el patrón de expresión de

miR-491-5p en presencia de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT fue muy variable. En la

línea celular HCC1569, la expresión de miR-491-5p aumentó únicamente en presencia de

GDC-0980 y disminuyó en presencia de MK-2206, aunque ambos inhibidores reducen la

viabilidad de estas células. De igual forma en la línea celular JIMT-1, se observó una

disminución de la expresión de miR-491-5p en presencia GDC-0980 y BKM-120

Page 74: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

64

combinados con Trastuzumab, pese a que BKM-120 no redujo la viabilidad celular y GDC-

0980 si lo hizo. Por lo tanto, no se encontró un patrón de cambios en la expresión de miR-

491-5p concluyente en estas líneas celulares.

miR-491-5p ha sido poco estudiado, trabajos previos lo relacionan con EGFR y

recalcan su papel como supresor de tumores en células de glioblastoma56. Otro estudio

determinó que miR-491-5p induce apoptosis e inhibe la ruta PI3K/AKT, pero no la ruta

Raf/MEK/ERK en células de carcinoma pancreático57. Los estudios realizados junto con los

resultados de nuestro trabajo en la línea celular HCC1954 sugieren que miR-491-5p

tendría un papel supresor de tumores en esta línea celular y su modulación podría

favorecer la actividad terapéutica de Trastuzumab.

Por otro lado, miR-342-5p no fue detectable en las líneas celulares HCC1954 y

JIMT-1, sugiriendo que posiblemente este microRNA se encuentre infra-expresado en

estas líneas celulares. En la línea celular HCC1569, la expresión de miR-342-5p disminuyó

en presencia de BKM y GDC-0980. Pérez-Rivas y colaboradores identificaron a miR-342-5p

como un biomarcador de recurrencia en carcinoma de mama cuando se encuentra infra-

expresado y sugirieron a AKT como una posible diana de este microRNA58. En conjunto,

estos resultados sugieren que miR-342-5p podría tener un papel supresor de tumores,

aunque en el presente trabajo no se hayan encontrado datos concluyentes que soporten

esa hipótesis.

En cuanto a Trastuzumab, éste no afectó los niveles de expresión de los microRNAs

en la línea celular HCC1569. En la línea celular HCC1954, Trastuzumab incrementó la

expresión de miR-491-5p. En la línea celular JIMT-1, el anticuerpo incrementó la expresión

de miR-21 y miR-491-5p y disminuyó la expresión de miR-221 y miR-26a.

En conjunto estos resultados sugieren que la inhibición de la ruta PI3K/AKT/mTOR

puede regular la expresión de microRNAs asociados a procesos de supervivencia,

apoptosis y resistencia a Trastuzumab en las células estudiadas. En general, los inhibidores

Page 75: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

DISCUSIÓN

65

de la ruta PI3K/AKT/mTOR reducen la expresión de miR-21, miR-221, miR-26a y miR-30b.

Asimismmo la sobre-expresión de miR-221, miR-30b y miR-21 incrementa la viabilidadde

la línea celular HCC1954. Por lo tanto, estos microRNAs podrían tener un papel

oncogénico y estar relacionados con la resistencia Trastuzumab. Por el contrario miR-491-

5p tendría un papel supresor de tumores en las líneas celulares resistentes a Trastuzumab.

En este contexto, la modulación, tanto de la ruta, como de los microRNAs resultaría

interesante para mejorar la respuesta a la terapia anti-HER2.

Considerando, que la inhibición de la ruta PI3K/AKT/mTOR altera la expresión de

microRNAs, podría plantearse que estos microRNAs regulan la ruta, pero a su vez son

regulados por la misma. En un estudio se ha comprobado un bucle de expresión de miR-22

el cuál activa AKT pero a su vez depende de este para mantener su expresión59. En este

sentido, el uso de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR para revertir la resistencia a

Trastuzumab en líneas celulares de carcinoma de mama con sobre-expresión de HER2, no

sólo inhibe la ruta de señalización, sino que induce cambios a nivel epigenético con una

importante actividad anti-proliferativa. A su vez, estos inhibidores han destacado la

importancia de profundizar en el estudio de los microRNAs asociados a la resistencia a

Trastuzumab para mejorar la terapia.

Page 76: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

CONCLUSIONES

66

6. CONCLUSIONES

6.1 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR: BKM-120, MK-2206, GDC-0980 y

Everolimus afectaron la viabilidad celular de las líneas celulares de carcinoma de

mama con sobre-expresión de HER2, resistentes a Trastuzumab: HCC1954, HCC1569 y

JIMT-1. El efecto de los inhibidores de la ruta PI3K/AKT fue mayor sobre la línea celular

HCC1954 con mutación PI3K, que sobre la línea celular HCC1569 con pérdida de PTEN

y sobre la línea celular JIMT-1, que posiblemente tiene alteraciones en otras rutas de

señalización como mecanismo de resistencia a Trastuzumab.

6.2 La inhibición de PI3K con BKM-120 no resultó ser efectiva en la línea celular JIMT-1, y

fue menos efectiva en la línea celular HCC1569, sugiriendo que la estrategia de

inhibición de PI3K en células resistentes a Trastuzumab funciona mejor cuando el

mecanismo celular de resistencia al anticuerpo es la presencia de mutaciones en PI3K,

como en la línea celular HCC1954.

6.3 Tanto el inhibidor de PI3K, BKM-120, como el inhibidor dual de PI3K y mTOR, GDC-

0980 demostraron un efecto sinérgico con Trastuzumab en la línea celular HCC1954.

La combinación de estos inhibidores con Trastuzumab fue más efectiva que cada

fármaco por separado, sobre la viabilidad de esta línea celular. Por lo tanto, BKM-120 y

GDC-0980 pueden revertir la resistencia a Trastuzumab en las células HCC1954.

6.4 La inhibición de AKT con MK-2206 fue más efectiva que la inhibición de PI3K en las tres

líneas celulares resistentes a Trastuzumab, aunque este inhibidor no mostró

sinergismo con Trastuzumab.

6.5 La inhibición dual de PI3K y mTOR con GDC-0980 demostró ser la estrategia más

efectiva para reducir la viabilidad de las tres líneas celulares resistentes a

Trastuzumab, independientemente de sus mecanismos de resistencia al anticuerpo.

Esto subraya que la inhibición de mTOR es efectiva por ser un punto de convergencia

Page 77: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

CONCLUSIONES

67

de varias rutas de señalización. Adicionalmente, la inhibición dual de PI3K y mTOR

evita la reactivación de la ruta, que se observó con el inhibidor de mTOR, Everolimus.

6.6 La línea celular JIMT-1 demostró menor sensibilidad a los inhibidores de la ruta

PI3K/AKT estudiados, y tampoco fue sensible al inhibidor de MEK1/2, GSK. La

combinación de MK-2206 y GSK redujo en mayor medida la viabilidad celular de las

células JIMT-1. Por lo tanto, esta línea celular tiene posiblemente alteraciones en

varias rutas de señalización o en una proteína upstream de las rutas PI3K/AKT y

MEK/ERK que aseguran su supervivencia.

6.7 La menor efectividad de los inhibidores BKM-120, MK-2206, GDC-0980 y Everolimus

para revertir la resistencia a Trastuzumab en la línea celular HCC1569, con ausencia de

PTEN, subraya la importancia de la actividad fosfatasa de PTEN en la respuesta a

Trastuzumab.

6.8 La fosforilación de pAKTSer473 y pAKTThr308 disminuyó en presencia de los inhibidores de

la ruta PI3K/AKT/mTOR: BKM-120, MK-2206, GDC-0980 y Everolimus en la línea celular

HCC1954, en concordancia con una menor viabilidad celular. En la línea celular JIMT-1

la inhibición directa de AKT con MK-2206 y la inhibición de mTOR con Everolimus

redujo la fosforilación de AKT y la viabilidad celular.

6.9 Trastuzumab redujo los niveles de pAKTThr308, pero no redujo los niveles de pAKTSer473

en la línea celular HCC1954. Por lo tanto, es necesaria la inactivación completa de AKT

(pAKTSer473 y pAKTThr308) para reducir la viabilidad celular en la línea celular HCC1954

que depende de la ruta PI3K. En el caso de la línea celular JIMT-1 Trastuzumab redujo

los niveles de ambos, pAKTSer473 y pAKTThr308, pero esto no se reflejó en la viabilidad

celular, subrayando que posiblemente esta línea celular tiene otros mecanismos de

supervivencia paralelos.

Page 78: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

CONCLUSIONES

68

6.10 Los inhibidores de la ruta PI3K/AKT: BKM-120, MK-2206, GDC-0980 y Everolimus

combinados con Trastuzumab influyeron en la expresión de microRNAs relacionados

con la ruta en las líneas celulares estudiadas. Los inhibidores incrementaron la

expresión de miR-491-5p que podría tener un efecto supresor de tumores en la línea

celular HCC1954. Por otro lado, se redujo la expresión de miR-21, miR-221, miR-26a y

miR-30b en presencia de los fármacos. Adicionalmente, la sobre-expresión de miR-

221, miR-30b y miR-21 en la línea celular HCC1954 incrementó la viabilidad celular,

subrayando su posible papel oncogénico e implicación en la resistencia a Trastuzumab,

en especial de miR-30b. En consecuencia, es fundamental profundizar el estudio de

estos microRNAs en las células de carcinoma de mama resistentes a Trastuzumab, que

permitan en el futuro plantear estrategias terapéuticas que contemplen su

modulación.

6.11 Finalmente, la terapia anti-HER2 tiene una ventaja sobre las moléculas que actúan

directamente sobre vías de señalización celular, ya que afectará en mayor medida a las

células que sobre-expresen HER2. Esto permite, en cierta medida, direccionar el

tratamiento hacia las células tumorales con sobre-expresión de HER2 y disminuir los

efectos secundarios. Por lo tanto, es importante el estudio de moléculas que puedan

ser administradas en conjunto con Trastuzumab, como los inhibidores de la ruta

PI3K/AKT/mTOR evaluados en este trabajo. Adicionalmente, el estudio de los

microRNAs relacionados con la resistencia a Trastuzumab, abre una posibilidad

terapéutica de combinar sintéticamente al anticuerpo anti-HER2 con antagonistas de

los micro-RNAs oncogénicos o miméticos de los micro-RNAs supresores de tumores

para direccionar estas moléculas a las células con sobre-expresión de HER2 y mejorar

la efectividad del tratamiento.

Page 79: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

69

7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

1. Latest world cancer statistics. Global cancer burden rises to 14.1 million new cases in 2012: Marked increase in breast cancers must be addressed. (World Health Organization, Geneve, 2013).

2. Rivenbark, A.G., O'Connor, S.M. & Coleman, W.B. Molecular and cellular heterogeneity in breast cancer: challenges for personalized medicine. Am J Pathol 183, 1113-1124 (2013).

3. Eroles, P., Bosch, A., Perez-Fidalgo, J.A. & Lluch, A. Molecular biology in breast cancer: intrinsic subtypes and signaling pathways. Cancer Treat Rev 38, 698-707 (2012).

4. O'Brien, N.A., et al. Activated phosphoinositide 3-kinase/AKT signaling confers resistance to trastuzumab but not lapatinib. Mol Cancer Ther 9, 1489-1502 (2010).

5. Nahta, R. & O'Regan, R.M. Evolving strategies for overcoming resistance to HER2-directed therapy: targeting the PI3K/Akt/mTOR pathway. Clin Breast Cancer 10 Suppl 3, S72-78 (2010).

6. Freudenberg, J.A., et al. The role of HER2 in early breast cancer metastasis and the origins of resistance to HER2-targeted therapies. Exp Mol Pathol 87, 1-11 (2009).

7. Tai, W., Mahato, R. & Cheng, K. The role of HER2 in cancer therapy and targeted drug delivery. J Control Release 146, 264-275 (2010).

8. Shojaei, S., Gardaneh, M. & Rahimi Shamabadi, A. Target points in trastuzumab resistance. Int J Breast Cancer 2012, 761917 (2012).

9. Vu, T. & Claret, F.X. Trastuzumab: updated mechanisms of action and resistance in breast cancer. Front Oncol 2, 62 (2012).

10. Chakrabarty, A., et al. Trastuzumab-resistant cells rely on a HER2-PI3K-FoxO-survivin axis and are sensitive to PI3K inhibitors. Cancer Res 73, 1190-1200 (2013).

11. Rexer, B.N. & Arteaga, C.L. Optimal targeting of HER2-PI3K signaling in breast cancer: mechanistic insights and clinical implications. Cancer Res 73, 3817-3820 (2013).

12. Nagy, P., et al. Decreased accessibility and lack of activation of ErbB2 in JIMT-1, a herceptin-resistant, MUC4-expressing breast cancer cell line. Cancer Res 65, 473-482 (2005).

13. Saini, K.S., et al. Targeting the PI3K/AKT/mTOR and Raf/MEK/ERK pathways in the treatment of breast cancer. Cancer Treat Rev 39, 935-946 (2013).

14. Nagata, Y., et al. PTEN activation contributes to tumor inhibition by trastuzumab, and loss of PTEN predicts trastuzumab resistance in patients. Cancer Cell 6, 117-127 (2004).

15. Zhang, S., et al. Combating trastuzumab resistance by targeting SRC, a common node downstream of multiple resistance pathways. Nat Med 17, 461-469 (2011).

16. Bartlett, J.M. Biomarkers and patient selection for PI3K/Akt/mTOR targeted therapies: current status and future directions. Clin Breast Cancer 10 Suppl 3, S86-95 (2010).

17. Hernandez-Aya, L.F. & Gonzalez-Angulo, A.M. Targeting the phosphatidylinositol 3-kinase signaling pathway in breast cancer. Oncologist 16, 404-414 (2011).

18. Ghosh, R., et al. Trastuzumab has preferential activity against breast cancers driven by HER2 homodimers. Cancer Res 71, 1871-1882 (2011).

19. Leary, A., Auclin, E., Pautier, P. and Lhommé, C. The PI3K/Akt/mTOR Pathway in Ovarian Cancer: Biological Rationale and Therapeutic Opportunities. (INTECH, 2013).

20. Chakrabarty, A., Sanchez, V., Kuba, M.G., Rinehart, C. & Arteaga, C.L. Feedback upregulation of HER3 (ErbB3) expression and activity attenuates antitumor effect of PI3K inhibitors. Proc Natl Acad Sci U S A 109, 2718-2723 (2012).

Page 80: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

70

21. Xu, M. & Mo, Y.Y. The Akt-associated microRNAs. Cell Mol Life Sci 69, 3601-3612 (2012). 22. Leivonen, S.K., et al. High-throughput screens identify microRNAs essential for HER2

positive breast cancer cell growth. Mol Oncol 8, 93-104 (2014). 23. Gong, C., et al. Up-regulation of miR-21 mediates resistance to trastuzumab therapy for

breast cancer. J Biol Chem 286, 19127-19137 (2011). 24. Ye, X., et al. MiR-221 promotes trastuzumab-resistance and metastasis in HER2-positive

breast cancers by targeting PTEN. BMB Rep (2013). 25. Ichikawa, T., et al. Trastuzumab produces therapeutic actions by upregulating miR-26a and

miR-30b in breast cancer cells. PLoS One 7, e31422 (2012). 26. Gazdar, A.F., et al. Characterization of paired tumor and non-tumor cell lines established

from patients with breast cancer. Int J Cancer 78, 766-774 (1998). 27. Kao, J., et al. Molecular profiling of breast cancer cell lines defines relevant tumor models

and provides a resource for cancer gene discovery. PLoS One 4, e6146 (2009). 28. Tanner, M., et al. Characterization of a novel cell line established from a patient with

Herceptin-resistant breast cancer. Mol Cancer Ther 3, 1585-1592 (2004). 29. Pino, V., Ramsauer, V.P., Salas, P., Carothers Carraway, C.A. & Carraway, K.L. Membrane

mucin Muc4 induces density-dependent changes in ERK activation in mammary epithelial and tumor cells: role in reversal of contact inhibition. J Biol Chem 281, 29411-29420 (2006).

30. Chan, T.O. & Tsichlis, P.N. PDK2: a complex tail in one Akt. Sci STKE 2001, pe1 (2001). 31. Radojicic, J., et al. MicroRNA expression analysis in triple-negative (ER, PR and Her2/neu)

breast cancer. Cell Cycle 10, 507-517 (2011). 32. Yang, Y., Chaerkady, R., Beer, M.A., Mendell, J.T. & Pandey, A. Identification of miR-21

targets in breast cancer cells using a quantitative proteomic approach. Proteomics 9, 1374-1384 (2009).

33. Wong, H., et al. Integrating molecular mechanisms and clinical evidence in the management of trastuzumab resistant or refractory HER-2(+) metastatic breast cancer. Oncologist 16, 1535-1546 (2011).

34. Junttila, T.T., et al. Ligand-independent HER2/HER3/PI3K complex is disrupted by trastuzumab and is effectively inhibited by the PI3K inhibitor GDC-0941. Cancer Cell 15, 429-440 (2009).

35. O'Brien, C., et al. Predictive biomarkers of sensitivity to the phosphatidylinositol 3' kinase inhibitor GDC-0941 in breast cancer preclinical models. Clin Cancer Res 16, 3670-3683 (2010).

36. Miller, T.W., Rexer, B.N., Garrett, J.T. & Arteaga, C.L. Mutations in the phosphatidylinositol 3-kinase pathway: role in tumor progression and therapeutic implications in breast cancer. Breast Cancer Res 13, 224 (2011).

37. Jia, S., et al. Essential roles of PI(3)K-p110beta in cell growth, metabolism and tumorigenesis. Nature 454, 776-779 (2008).

38. Sangai, T., et al. Biomarkers of response to Akt inhibitor MK-2206 in breast cancer. Clin Cancer Res 18, 5816-5828 (2012).

39. Hudis, C., et al. A phase 1 study evaluating the combination of an allosteric AKT inhibitor (MK-2206) and trastuzumab in patients with HER2-positive solid tumors. Breast Cancer Res 15, R110 (2013).

40. Riaz, A., Zeller, K.S. & Johansson, S. Receptor-specific mechanisms regulate phosphorylation of AKT at Ser473: role of RICTOR in beta1 integrin-mediated cell survival. PLoS One 7, e32081 (2012).

Page 81: Estudio de inhibidores de la ruta PI3K/AKT/mTOR en líneas ...repositorio.educacionsuperior.gob.ec/bitstream/28000/1510/1/T-SENESCYT-00643.pdf · A mi país y su gente, ... the PI3K/AKT/mTOR

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

71

41. Miller, T.W., et al. Inhibition of mammalian target of rapamycin is required for optimal antitumor effect of HER2 inhibitors against HER2-overexpressing cancer cells. Clin Cancer Res 15, 7266-7276 (2009).

42. Kozloski, G.A., Carraway, C.A. & Carraway, K.L. Mechanistic and signaling analysis of Muc4-ErbB2 signaling module: new insights into the mechanism of ligand-independent ErbB2 activity. J Cell Physiol 224, 649-657 (2010).

43. Han, M., et al. Antagonism of miR-21 reverses epithelial-mesenchymal transition and cancer stem cell phenotype through AKT/ERK1/2 inactivation by targeting PTEN. PLoS One 7, e39520 (2012).

44. Moriyama, T., et al. MicroRNA-21 modulates biological functions of pancreatic cancer cells including their proliferation, invasion, and chemoresistance. Mol Cancer Ther 8, 1067-1074 (2009).

45. Zhang, J.G., et al. MicroRNA-21 (miR-21) represses tumor suppressor PTEN and promotes growth and invasion in non-small cell lung cancer (NSCLC). Clin Chim Acta 411, 846-852 (2010).

46. Zhang, B.G., et al. microRNA-21 promotes tumor proliferation and invasion in gastric cancer by targeting PTEN. Oncol Rep 27, 1019-1026 (2012).

47. Liu, L.Z., et al. MiR-21 induced angiogenesis through AKT and ERK activation and HIF-1alpha expression. PLoS One 6, e19139 (2011).

48. Falkenberg, N., et al. MiR-221/-222 differentiate prognostic groups in advanced breast cancers and influence cell invasion. Br J Cancer 109, 2714-2723 (2013).

49. Miller, T.E., et al. MicroRNA-221/222 confers tamoxifen resistance in breast cancer by targeting p27Kip1. J Biol Chem 283, 29897-29903 (2008).

50. Jansen, M.P., et al. High miR-26a and low CDC2 levels associate with decreased EZH2 expression and with favorable outcome on tamoxifen in metastatic breast cancer. Breast Cancer Res Treat 133, 937-947 (2012).

51. Deng, J., et al. The loss of miR-26a-mediated post-transcriptional regulation of cyclin E2 in pancreatic cancer cell proliferation and decreased patient survival. PLoS One 8, e76450 (2013).

52. Shen, W., et al. MiR-26a promotes ovarian cancer proliferation and tumorigenesis. PLoS One 9, e86871 (2014).

53. Liu, B., et al. MiR-26a enhances metastasis potential of lung cancer cells via AKT pathway by targeting PTEN. Biochim Biophys Acta 1822, 1692-1704 (2012).

54. Garofalo, M., et al. EGFR and MET receptor tyrosine kinase-altered microRNA expression induces tumorigenesis and gefitinib resistance in lung cancers. Nat Med 18, 74-82 (2012).

55. Gu, Y.F., et al. miR-30b and miR-30c expression predicted response to tyrosine kinase inhibitors as first line treatment in non-small cell lung cancer. Chin Med J (Engl) 126, 4435-4439 (2013).

56. Li, X., et al. Two mature products of MIR-491 coordinate to suppress key cancer hallmarks in glioblastoma. Oncogene (2014).

57. Guo, R., et al. MicroRNA miR-491-5p targeting both TP53 and Bcl-XL induces cell apoptosis in SW1990 pancreatic cancer cells through mitochondria mediated pathway. Molecules 17, 14733-14747 (2012).

58. Perez-Rivas, L.G., et al. A microRNA signature associated with early recurrence in breast cancer. PLoS One 9, e91884 (2014).

59. Bar, N. & Dikstein, R. miR-22 forms a regulatory loop in PTEN/AKT pathway and modulates signaling kinetics. PLoS One 5, e10859 (2010).