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Descubren porqué se detiene el crecimiento de una célula cuando no tiene nutrientes

José Pichel Andrés/DICYT El Instituto de Biología Funcional y Genómica (centro mixto del CSIC y la Universidad de Salamanca) ha participado en un trabajo de investigación que revela cómo una célula detiene su crecimiento cuando no tiene nutrientes. El estudio acaba de ser publicado por la revista científica eLife y es un gran paso para poder controlar el crecimiento celular y, por lo tanto, avanzar en la lucha contra enfermedades como el cáncer.

La clave está en la ARN polimerasa I, que “es una de las enzimas más importantes en cualquier célula”, explica en declaraciones a DiCYT Olga Calvo, investigadora del IBFG y una de las autoras de la investigación, junto al equipo de Carlos Fernández Tornero, del Centro de Investigaciones Biológicas (CIB) del CSIC, en Madrid, y el de Oriol Gallego, del Instituto de Investigación Biomédica (IRB) de Barcelona.

En todos los seres vivos esta enzima es esencial, porque sintetiza la maquinaria molecular encargada de fabricar todas las proteínas de la célula. Cuando una célula crece, la ARN polimerasa I trabaja a gran velocidad para generar las proteínas necesarias y cuando deja de hacerlo esta enzima tiene que detener su actividad, de manera que las células entran en estado de latencia si no les llega la alimentación suficiente. Sin embargo, hasta ahora se desconocía, precisamente, cómo se para el proceso.

Los investigadores han descubierto que ante la escasez de nutrientes se unen dos copias de esta enzima, de manera que inactivan mutuamente. Por el contrario, cuando la célula dispone de los nutrientes necesarios para seguir creciendo, la ARN polimerasa I se libera y se activa para producir nuevas proteínas. Es decir, que la formación de distintos ensamblajes macromoleculares  de esta enzima permite controlar el crecimiento celular.

En trabajos anteriores, el equipo de Carlos Fernández Tornero ya había desvelado cuál era la estructura atómica de esta enzima en su estado inactivo. Ahora ha dado un paso más gracias a la colaboración de los científicos de Salamanca y Barcelona. “Nuestra aportación ha permitido saber cómo se activa y se inactiva”, apunta la científica del IBFG. Para ello, los científicos han combinado los estudios estructurales con avanzadas técnicas de análisis molecular, ingeniería genética y microscopía de células vivas.

Oportunidad en la lucha contra el cáncer

La importancia de este trabajo radica en que controlar la ARN polimerasa I abre una vía para detener la proliferación celular, característica de los procesos tumorales. En muchas células cancerígenas, la actividad de esta enzima se incrementa de forma descontrolada.

“El problema de las células tumorales es que crecen sin control, así que los estudios se enfocan a ver cómo se podría inhibir ese crecimiento de manera selectiva”, apunta Olga Calvo. Por lo tanto, este nuevo conocimiento puede ser clave para desarrollar futuros tratamientos que solo ataquen a las células tumorales.

Referencia bibliográfica
E. Torreira, J.A. Louro, I. Pazos, N. González-Polo, D. Gil-Carton, A.G. Duran, S. Tosi, O. Gallego, O. Calvo, C. Fernández-Tornero. The dynamic assembly of distinct RNA polymerase I complexes modulates rDNA transcription. eLife DOI: 10.7554/eLife.20832

Una empresa española desarrolla el sistema más preciso que existe en la actualidad para verificar las dosis en los tratamientos de radioterapia

Resulta especialmente adecuado para abordar tumores de pequeño tamaño y tumores cerebrales. Es una tecnología rápida y fiable que permite liberar tiempo de trabajo en los hospitales, con la posibilidad de tratar a más pacientes sin disminuir la calidad de los tratamientos

Dart (Detection and Radiation Technologies) es una empresa surgida de la Universidad de Santiago de Compostela (USC). Ha diseñado un detector que evalúa la precisión de los tratamientos de radioterapia hospitalaria que se aplican a los pacientes con tumores. Es una tecnología rápida y fiable que permite liberar tiempo de trabajo en los hospitales, aumentado el número de pacientes a tratar sin disminuir la calidad de los tratamientos.

La firma nace en 2014 como resultado de más de una década de experiencia de sus promotores en el desarrollo de tecnología de detección dentro del Grupo de Investigación en Radiofísica de la Universidad de Santiago, donde ya habían hecho varios prototipos para su aplicación en radioterapia. Consiguieron financiación de la Xunta de Galicia y de una empresa de logística del sector hospitalario que vio la trascendencia de su proyecto, lo que les permitió llegar a un volumen de inversión suficiente para producir los detectores.

La radioterapia externa es uno de los tratamientos más comunes para tratar el cáncer. Se basa en la utilización de haces de radiación para eliminar o dañar las células cancerosas. Mediante un acelerador de electrones se dirigen una serie de haces de radiación desde diferentes incidencias, cada una de ellas con una sección de forma diferente y de manera precisa hacia el tumor. La selección de las incidencias y de la forma de las secciones debe ser tal que la dosis de radiación se maximice en el tumor y se minimice en los tejidos sanos que lo rodean.

La creciente incidencia del cáncer y la complejidad de los tratamientos requiere sistemas que verifiquen que el tratamiento calculado es correcto.

El proceso clínico para administrar radioterapia comienza realizando un TAC al paciente y, con la imagen obtenida, el médico delimita el volumen de tumor que hay que tratar y la dosis que se debe aplicar. El tratamiento se calcula mediante un programa informático. Se planifican los campos de radiación, el tipo de haz que se va a usar y qué dosis se suministra en cada haz. La dosis que finalmente se le administra al paciente se verifica con antelación mediante un sistema de detección, de modo que si hay discrepancias entre lo planificado y lo medido habrá que hacer ajustes. Así, la correcta verificación es un pilar esencial en estos tratamientos.

Según los datos aportados por los investigadores, en el mundo existen unos 8.000 centros hospitalarios que aplican radioterapia y todos ellos necesitan detectores de radiación para controlar la calidad del tratamiento. “La creciente incidencia del cáncer y la cada vez mayor complejidad de los tratamientos de radioterapia (complejidad que busca optimizar su eficacia) requiere de la existencia de instrumentación que pueda, en el menor tiempo posible y sin reducir la fiabilidad de la medida, verificar que el tratamiento calculado es correcto” -señala el físico Faustino Gómez, uno de los cuatro socios de la empresa junto a otros dos físicos y un ingeniero industrial-.

Hasta ahora los sistemas que se utilizaban para verificar las dosis en radioterapia eran a través de una película que había que revelar o escanear para obtener los resultados, lo que añade lentitud al proceso. Por su parte, los sistemas electrónicos, con lectura en tiempo real, no ofrecen la precisión necesaria en el caso de tumores muy pequeños.

El detector desarrollado por Dart resulta especialmente adecuado para campos de radiación pequeños, de gran utilidad en radiocirugía, en particular para tumores de menor tamaño y tumores cerebrales; aunque también se puede usar en otras técnicas de tratamiento y en campos de mayores dimensiones. Es el sistema con mayor resolución que existe en la actualidad y, además, funciona en tiempo real y permite calcular en dos dimensiones e incluso en 3D. Aporta mayor fiabilidad y rapidez en el proceso.

“Es un sistema de control de calidad que ayuda a la práctica clínica, pasando de dos días de respuesta cuando se usa película a apenas cinco minutos. Así, es posible tratar a un mayor número de pacientes y con un coste menor” -asegura Aurelio Vázquez, ingeniero industrial, socio de la firma y jefe de diseño y producción-.

A mediados de año la empresa podría tener su producción estandarizada

En Dart realizan el ensamblado final del producto. Diferentes proveedores fabrican cada una de las piezas o partes del detector, previamente diseñadas por el equipo. Para ello trabajan con fabricantes nacionales y con uno del Reino Unido.

La firma está pendiente del Marcado CE para poder comercializar el producto, un requisito exigido para certificar que el equipo comercializado cumple con la legislación; de modo que a mediados de año ya podrían tener su producción estandarizada. Además del mercado nacional y europeo, mantienen contactos con distribuidores en Latinoamérica y Asia.

El Hospital General de Valencia ya usa esta tecnología

En este período de investigación y diseño, Dart ha colaborado con varios hospitales que han probado su detector. El principal probador de esta tecnología es el Hospital General Universitario de Valencia, que ya emplea los prototipos de la firma de forma satisfactoria.

La expresión no controlada de un gen promueve la formación de linfomas

Un trabajo liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y el Sylvester Comprehensive Cancer Center de la Universidad de Miami (EE UU) demuestra por primera vez el papel de un gen en la formación de linfomas, que suponen el 90% de los tumores linfoides y el 4% de los nuevos cánceres diagnosticados cada año.

“El esclarecimiento de los mecanismos moleculares que dan lugar al desarrollo de tumores sigue siendo un enorme desafío para la ciencia básica”

La-expresion-no-controlada-de-un-gen-promueve-la-formacion-de-linfomas_image365_Los resultados, publicados en Nature Communications, suponen un avance en el conocimiento del gen HGAL, asociado a los dos linfomas más comunes, el folicular y el difuso de células grandes, cuya función era, hasta ahora, desconocida.

“El esclarecimiento de los mecanismos moleculares que dan lugar al desarrollo de tumores sigue siendo un enorme desafío para la ciencia básica, pero también representa un paso esencial para el desarrollo de nuevos fármacos”, afirma Isidro Sánchez‐García, investigador en el Instituto de Investigación Molecular y Celular del Cáncer.

Los expertos han descubierto que la expresión no controlada de HGAL promueve la hiperplasia linfoide, caracterizada por el aumento del número de los linfocitos, y la amiloidosis o acumulación de proteínas anormales en tejidos y órganos.

Según los autores, este proceso se produce mediante la regulación de la señalización del receptor de los linfocitos B y a través de la unión y activación de la proteína tirosín quinasa SyK.

Búsqueda de tratamientos

El estudio ha sido llevado a cabo con un modelo de ratón para observar el origen del cáncer dentro de un tejido concreto, a menudo difícil de determinar en pacientes que suelen ingresar en el hospital cuando la enfermedad se encuentra en etapas muy avanzadas.

“Nuestros resultados, observados in vivo en un modelo de ratón, sugieren que los inhibidores de SyK podrían llegar a ser útiles en el tratamiento de estos linfomas. En concreto, este modelo representa una herramienta única para encontrar los genes que cooperan con HGAL en el desarrollo de la leucemia”, concluye Sánchez‐García.

Referencia bibliográfica:

Isabel Romero‐Camarero, Xiaoyu Jiang, Yasodha Natkunam, Xiaoqing Lu, Carolina Vicente‐Dueñas, Inés González‐Herrero, Teresa Flores, Juan Luis García, George McNamara, Christian Kunder, Shuchun Zhao, Víctor Segura, Lorena Fontán, Jose A. Martínez‐Climent, Francisco Javier García‐Criado, Jason D. Theis, Ahmet Dogan, Elena Campos‐Sánchez, Michael R. Green, Ash A. Alizadeh, César Cobaleda, Isidro Sánchez‐García, Izidore S. Lossos. Germinal centre protein HGAL promotes lymphoid hyperplasia and amyloidosis via BCR‐mediated Syk activation. Nature Communications. DOI:10.1038/ncomms2334.