En el presente proyecto nuestro interés está enfocado en estudiar cómo participa la ruta de señalización Wnt, tanto canónica como no canónica, en la generación y progresión del cáncer de colon. El epitelio intestinal reside en uno de los ambientes más tóxicos y de mayor estrés mecánico de nuestro organismo. Esto ha generado que las células estén en un continuo proceso de renovación a partir de células troncales durante toda la vida del organismo. Su alta tasa de renovación sin embargo, lo hacen susceptible a la transformación maligna. La homeostasis de este epitelio está basada en el balance preciso entre proliferación celular, diferenciación y apoptosis. La evidencia experimental actual indica que la ruta de señalización Wnt, importante en el control de la capacidad de autorenovación de células troncales, es la fuerza dominante en el control de esta homeostasis, y que cuando está alterada se produce cáncer. Consistente con esto, estudios moleculares han demostrado mutaciones activadoras de la vía Wnt en un número abrumador de casos de cáncer colo-rectal, aproximadamente en el 90% de ellos. La vía de señalización Wnt está implicada en una variedad de procesos celulares tales como la proliferación celular, diferenciación, sobrevivencia, apoptosis y movilidad celular. El elemento distintivo de la vía Wnt canónica es la regulación de los niveles y de la localización intracelular del co-activador transcripcional ß-catenina, Sin embargo, los ligandos Wnt pueden producir respuestas independientes de ß-catenina, procesos conocidos como vías de señalización Wnt no canónicas, que se han implicado en la modulación negativa de la vía canónica y de promover la invasión y metástasis de las células cancerosas. Aunque ambas vías han sido estudiadas ampliamente en los procesos de embriogénesis y morfogénesis, su papel en el cáncer de colon, particularmente de la ruta no canónica, se desconoce casi por completo. Además, aunque se han descrito muchos de los componentes de la ruta Wnt, se conoce muy poco acerca de su interacción con otras vías de señalización. Con respecto a esto, en los últimos años hemos contribuido al conocimiento de la regulación de ruta Wnt canónica por isoformas de proteína cinasa C (PKC), que es un efector de la vía Wnt /Ca++ no canónica. También se ha involucrado en la progresión tumoral y metástasis la interacción entre la vía de señalización Wnt y la de los factores transcripcionales inducidos por hipoxia HIF1a e HIF2a. En nuestro laboratorio hemos estudiado la relación que existe entre ambas vías de regulación transcripcional y el mantenimiento del fenotipo canceroso y hemos encontrado que interesantemente, HIF1a y HIF2a juegan papeles opuestos en la ruta Wnt canónica. Dado que recientemente se ha propuesto que la autofagia es otra característica esencial del fenotipo canceroso para sobrevivir en condiciones de stress energético y/o hipóxico, frecuentemente presentes en los tumores, y que se ha reportado que se induce por la activación de HIF1a, en este proyecto también queremos estudiar el papel que juega la interacción entre la ruta Wnt y la del factor inducible por hipoxia (HIF) en el establecimiento y/o mantenimiento de autofagia y del metabolismo característico de células cancerosas (glucólisis aeróbica). El conocimiento generado en este studio permitiría diseñar estrategias terapéuticas más efectivas y selectivas para eliminar células cancerosas, en especial a las troncales cancerosas responsables de la resistencia a quimioterapia y de la regeneración del tumor.

La ruta de señalización Wnt no canónica ha sido estudiada ampliamente en el contexto de la embriogénesis. Sin embargo, su papel en el cáncer de colon se desconoce casi por completo. Se ha estudiado la expresión de algunos receptores y ligandos Wnt no canónicos en el colon, sin embargo los resultados son variados e incluso contradictorios (21-23). El papel de la ruta no canónica en la apoptosis parece variar de un tipo celular a otro y en cáncer de colon no ha sido estudiado. La homeostasis de este epitelio está basada en el balance preciso entre proliferación celular, diferenciación y apoptosis. La evidencia experimental actual indica que la ruta de señalización Wnt, es importante en el control de la capacidad de autorenovación de células troncales y es la fuerza dominante en el control de esta homeostasis, y que cuando está alterada se produce cáncer. Consistente con esto, estudios moleculares demostraron mutaciones activadoras de la vía Wnt en el 90% de los casos de cáncer colo-rectal. Sin embargo, recientemente se ha determinado que otros factores pueden influir sobre el mantenimiento del fenotipo troncal o en el proceso de diferenciación o apoptosis. En el caso de las células troncales, se sabe que condiciones hipóxicas favorecen su mantenimiento y proliferación. Por otro lado, se ha demostrado que en muchos tipos de cáncer se produce la activación constitutiva de los factores inducidos por hipoxia. Estos factores son mediadores esenciales de las rutas de señalización sensibles a oxígeno de la célula que regulan múltiples fases de la tumorigénesis. Rutas de señalización mediadas por HIF tienen influencia en la adaptación metabólica tumoral, angiogénesis, crecimiento, sobrevivencia y apoptosis. Recientemente, también se ha involucrado a HIF en la inducción de autofagia como mecanismo de supervivencia celular frente a estrés. Sin embargo, se conoce muy poco acerca de los mecanismos moleculares por los cuales se regula la autofagia, y existe también controversia en cuanto a cuál es su papel en el cáncer, ya que se le ha considerado “una arma de dos filos”, pues dependiendo del contexto celular, puede actuar como supresor tumoral o puede favorecer el crecimiento tumoral y la metástasis. HIF pues, se sabe que es un factor que favorece no solo el estado indiferenciado, sino un metabolismo que le confiere al tumor grandes ventajas, como lo son obtener energía independientemente de la actividad mitocondrial, evadir apoptosis reduciendo la capacidad de respuesta de la mitocondria y del retículo endoplásmico a estrés, e inducir autofagia para favorecer la supervivencia. Todo esto le permite a las células cancerosas establecerse y proliferar independientemente de las condiciones estresantes que pueda tener su nicho y además se ha visto que la actividad de los factores HIF favorece el fenotipo migratorio metastásico. Nuestro trabajo previo ha demostrado que si bien, la vía de señalización Wnt es el factor esencial y necesario para el establecimiento de un fenotipo proliferativo indiferenciado en el cáncer de colon, los mecanismos regulados por los factores HIF determinan muchas de las características asociadas al fenotipo canceroso. Los factores HIF representan actualmente un reto interesante para el desarrollo de agentes terapéuticos más efectivos contra el cáncer y se han empezado a utilizar en la práctica clínica (fase i y II) inhibidores de HIF1 que podrían afectar simultáneamente a ambos tipos de HIFα, 1 y 2, pero los resultados no han sido muy alentadores. A este respecto, además de que hay mucho por aprender, nuestros resultados muestran que la co-expresión de HIF1α y de HIF2α en el mismo tejido, con modos de regulación diferentes que actúan de manera antagónica en la ruta Wnt canónica, son probablemente las causas principales de las fallas obtenidas. Con este proyecto se pretende profundizar en los mecanismos involucrados en la interacción de las vías Wnt y HIF en el desarrollo y progresión de cáncer de colon, particularmente en el proceso de autofagia del cual casi no se sabe nada. Dado que ambas vías participan de modo determinante en el desarrollo de neoplasias colo-rectales, el discernir los puntos de convergencia en su señalización llevarían al diseño de fármacos específicos para el tratamiento efectivo de este padecimiento.