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Adenovirus oncoselectivos a través del control de la traducción del RNA viral por proteínas CPEB para el tratamiento de tumores

 

Eneko Villanueva1, Raúl Méndez2,3, Cristina Fillat1,4

1Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Suyer (IDIBAPS)

2Institut de Recerca Biomèdica (IRB)

3Institució Catalana de Recerca i Estudis Avançats (ICREA), 4Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Raras (CIBERER),  Barcelona, España

 

 

Los adenovirus son agentes biológicos de gran interés oara la viroterapia contra el cáncer. Imagen: Molecule of the day. PDB-101. http://dx.doi.org/10.2210/rcsb_pdb/mom_2010_12.

Investigadores del Institut d’Investigacions Biomèdiques August Pi i Suyer (IDIBAPS) y del Institut de Recerca Biomèdica (IRB)  de Barcelona han demostrado, en un reciente estudio publicado en la revista Nature Communications, una nueva manera para conseguir que virus modificados genéticamente ataquen de forma selectiva a las células tumorales sin que las sanas se vean afectadas.

La viroterapia consiste en el uso de agentes virales como elementos terapéuticos capaces de replicar y lisar las células tumorales, sin afectar a las células sanas circundantes. El uso de agentes virales como terapia presenta la ventaja de que es un tratamiento autoamplificable en la condición patológica. Es decir, los virus son capaces de replicar en el interior de las células diana y ampliar la dosis efectiva en los tumores. Sin embargo, la replicación de los virus debe ser limitada al contexto tumoral.

En el presente artículo, los autores seleccionaron los adenovirus como sistema terapéutico. Los adenovirus son virus de DNA (no integrativos y con una elevada estabilidad génica) que presentan un corto ciclo lisogénico. Treinta y seis horas después de la infección, cada célula produce 10.000 nuevos viriones. La liberación de la progenie viral provoca la destrucción de la célula infectada. Sin embargo, la capacidad lítica del virus no es la única característica que hace a estos virus unos buenos candidatos para la terapia antitumoral. Los adenovirus presentan, además, un importante cuello de botella en la expresión de sus genes: el primer gen de replicación viral, E1A, actúa como primer gen maestro. Si este no es expresado correctamente, ningún otro gen viral será expresado, y el patógeno no podrá continuar la infección. Por tanto con la regulación de E1A es posible controlar la actividad del virus. Ello ha convertido a los adenovirus en agentes biológicos de interés en viroterapia.

adenovirus oncoselectivos

Modelo de regulación de AdCPE por proteínas CPEB.

Con el fin de dotar de oncoselectividad al adenovirus, los autores del estudio han sacado partido de la desregulación tumoral de la expresión de las CPEBs (proteínas de unión a elementos de poliadenilación citoplasmáticos). Estas proteínas son una familia de proteínas de unión a mRNA que regulan la estabilidad de aquellos transcritos que presenten elementos de poliadenilación citoplasmáticos (CPEs) en su región 3’UTR (un 20-30% de los genes). En células quiescentes, CPEB1 no fosforilada recluta un complejo proteico al 3’UTR de los mRNAs con CPEs que reprime la elongación de las colas polyA (elemento necesario para la traducción en eucariotas). Sin embargo, la fosforilación de esta proteína, y sobre todo la activación de la proteína CPEB4, cambia el rol de las proteínas CPEB de represoras a activadoras de la traducción, permitiéndose de esta manera la expresión del transcrito antes reprimido. Este sistema de regulación postranscripcional se encuentra desregulado en diversos tipos de cáncer. En el adenocarcinoma de páncreas, modelo de tumor utilizado en el estudio, CPEB4 está altamente expresada mientras que se encuentran niveles bajos de CPEB1.

Así, y tras analizar una batería de combinaciones de elementos CPEs, los investigadores introdujeron en el 3’UTR del gen E1A adenoviral una combinación capaz de reprimir la expresión de los transgenes en condiciones no tumorales, pero favorecer la misma en condiciones patológicas. Tal y como los autores muestran en el artículo, el virus controlado por elementos CPEs (AdCPE) expresa de una manera muy reducida en comparación con un virus salvaje la proteína viral E1A en el contexto de células sanas, mientras que no se observan diferencias significativas entre ambos virus en células tumorales. Así mismo, los autores demuestran que la regulación de E1A es mediada específicamente por CPEB4. Como resultado de la represión de la expresión de E1A, AdCPE no fue capaz de replicar correctamente en células sanas per sí en células tumorales.

Finalmente, los investigadores analizaron la capacidad antitumoral del AdCPE en modelos murinos. La administración sistémica del virus AdCPE mostró una capacidad equivalente (o incluso superior dependiendo del origen tumoral) al adenovirus salvaje a la hora de atenuar el crecimiento tumoral. Sin embargo, en animales sanos, la expresión de proteínas virales se vio fuertemente atenuada en todos los órganos evaluados, en comparación con un adenovirus salvaje. Como resultado de la atenuación viral, los animales sanos mostraron una baja toxicidad frente al tratamiento.

El presente artículo es la primera evidencia de que el control postranscripcional mediado por CPEBs puede ser utilizado para dotar de especificidad a terapias biológicas, en este caso aplicado a la viroterapia. El hecho de que la regulación mediada por CPEBs pueda conseguirse con fragmentos extremadamente reducidos de material genético, hace este modelo especialmente deseable para su combinación con otros elementos de regulación (como promotores específicos de tumor, o dianas para unión a miRNAs desregulados en condiciones tumorales) ya que no compromete la viabilidad del agente viral. De esta manera, los autores muestran en este artículo un nuevo paradigma en el desarrollo de virus antitumorales, y proporcionan la primera prueba de que la regulación CPEB dependiente puede ser utilizada para disminuir la toxicidad viral, evitando así la difusión de los virus a los órganos sanos, sin afectar a la capacidad antitumoral del mismo.

Referencia: Villanueva E, et al. Translational reprogramming in tumour cells can generate oncoselectivity in viral therapies. Nat Commun. 2017 Mar 16;8:14833. doi: 10.1038/ncomms14833

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