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Proyectos de investigación

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NADPH oxidasas y regulación del metabolismo intermediario de células leucémicas: búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas

XVII Concurso Nacional para la adjudicación de Ayudas a la Investigación en Ciencias de la Vida y de la Materia

Metabolismo y cáncer

Investigador Principal: Ángel Hernández Hernández

Más información

Centro de investigación o Institución: Instituto de Investigación Biomédica de Salamanca (IBSAL). CSIC-Universidad de Salamanca.

Sinopsis

Las células tumorales, incluso en presencia de suficiente oxígeno, recurren a la fermentación de la glucosa a lactato como método de obtener energía, lo que tradicionalmente se conoce como "efecto Warburg". La dependencia de glutamina y una producción excesiva de especies reactivas del oxígeno (ROS) son otras de las señas de identidad del oncometabolismo. La leucemia mieloide crónica (CML) está causada por la expresión de la quinasa oncogénica BCR-ABL.

Algunos estudios sugieren que BCR-ABL afecta al metabolismo de la glucosa e incrementa los niveles de ROS intracelulares, en parte a través de NADPH oxidasas. Nuestra hipótesis de trabajo es que la sobreproducción de ROS en células tumorales puede considerarse como un aspecto más de su particular adaptación metabólica. Recientemente hemos demostrado el potencial de las NADPH oxidasas como diana terapéutica frente a la CML. Teniendo en cuenta estos precedentes estamos interesados en estudiar la implicación de las NADPH oxidasas en la regulación del metabolismo de las células leucémicas. Durante esta primera anualidad del proyecto hemos comenzado a estudiar la posible implicación de las NADPH oxidasa en el control del metabolismo de las células leucémicas.

Hemos analizado el patrón de expresión de esta familia de enzimas en células K562 (línea celular modelo de CML) y actualmente lo estamos haciendo con células MOLM13, como modelo de leucemia mieloide aguda o AML. El silenciamiento mediante RNAi de las NADPH oxidasas que se expresan en las células K562 (Nox2, Nox5 y Duox2) provoca una inhibición de la proliferación, lo que sugiere la importancia de esta familia de enzimas para las células leucémicas.

Además, hemos analizado el efecto de la inhibición de la actividad NADPH oxidasa en células K562 sobre diversos parámetros metabólicos. El ratio ADP/ATP, NADH/NAD+ y NADPH/NADP+ se incrementó tras el tratamiento con un inhibidor de NADPH oxidasas como el DPI. Estos cambios podrían explicarse por una ralentización del metabolismo energético. Actualmente estamos llevando a cabo estudios de espectrometría de masas para determinar si existen cambios en el perfil de metabolitos celulares cuando se inhibe la actividad NADPH oxidasa.

Teniendo en cuenta los resultados descritos, hemos comenzado a estudiar la posibilidad de emplear tratamientos combinados basados en usar inhibidores de NADPH oxidasas (DPI) e inhibidores de enzimas metabólicas. Hemos empleado un inhibidor del transportador de glucosa (phloretina), un inhibidor de la hexoquinasa (2-DG o 2-desoxiglucosa) y un inhibidor del complejo piruvato deshidrogenasa (DCA o dicloroacetato). Aunque la combinación con phloretina no parece tener efectos sinérgicos, la combinación de DPI con 2-DG ha resultado ser fuertemente sinérgica, a la hora de inhibir la proliferación y la capacidad clonogénica de células K562, además de incrementar en mayor medida que los tratamientos individuales la apoptosis celular.

Actualmente estamos comenzando a encontrar resultados similares al combinar DPI con DCA, lo que pone de manifiesto que el uso combinado de inhibidores de NADPH oxidasa junto con inhibidores de enzimas metabólicos puede ser una interesante estrategia terapéutica frente a la leucemia. En los próximos meses comenzaremos a llevar a cabo este tipo de experimentos en células MOLM13, así como en células primarias de pacientes tanto de CML como de AML. Asimismo, estudiaremos el mecanismo por el cual se produce el sinergismo, lo que nos permitirá dilucidar con más claridad el papel de las NADPH oxidasas en el control del metabolismo leucémico.

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