El descubrimiento de un gen supresor de tumores oculto en el genoma del virus causante del carcinoma de células de Merkel

Del Laboratorio Galloway, División de Biología Humana

This story was published in English on October 16th, 2024.

Al cáncer la mayoría de las veces se le considera la consecuencia de mutaciones cancerígenas en las células, pero existen otros responsables de un subconjunto de cánceres: los virus. Hasta la fecha, “siete virus humanos se han identificado como causantes de cáncer”, explica el Dr. Nicholas Salisbury, investigador postdoctoral del laboratorio de la Dra. Denise Galloway. El primero de estos virus que se descubrió fue el de Epstein-Barr (VEB), mientras que el del papiloma humano (VPH), quizá el más conocido de los virus cancerígenos, se descubrió una década más tarde, en los años setenta. El virus más reciente en formar parte de esta familia es el poliomavirus de células de Merkel (MCV, por sus siglas en inglés) que se descubrió apenas en el 2008 y es el causante de aproximadamente el 80 % de los casos de carcinoma de células de Merkel (CCM). El CCM es un cáncer de piel muy poco frecuente y agresivo que, a diferencia de los otros cánceres de piel, se debe a una infección vírica y no a los rayos UV. Una vez que el poliomavirus de células de Merkel infecta a su célula huésped, se apropia de la maquinaria celular para replicar su propio genoma sin provocar ninguna enfermedad evidente. En una pequeña cantidad casos, el ADN viral de las células de Merkel se integra al genoma de la célula huésped y la dirige a volverse cancerosa. El Dr. Salisbury explica que la mayoría de las personas “se infectan con el poliomavirus de células de Merkel mediante el contacto piel con piel en algún momento de la infancia, pero sólo una de cada 100 000 padecerán este cáncer”. A diferencia del VPH, no existe una vacuna para el poliomavirus de células de Merkel. Como se trata del virus cancerígeno más novato de la clase, aún nos queda mucho por comprender sobre él, y lo que lo lleva a causar cáncer, para que se puedan producir opciones de tratamiento más eficaces.

La expresión de dos genes víricos —los antígenos tumorales pequeños y grandes, a menudo denominados small T y large T— es la causante del carcinoma de células de Merkel. Sin embargo, no fue hasta hace unos 5 años, después de que se descubriera por primera vez el poliomavirus de células de Merkel, cuando el laboratorio de Galloway descubrió otro gen codificado dentro del antígeno Large T en un marco de lectura alterno, al que denominaron “marco de lectura abierto alterno de Large T” o ALTO, por sus siglas en inglés. El laboratorio de Galloway comparó los genomas de distintos poliomavirus y descubrió que la secuencia ALTO era bastante similar a la del gen del poliomavirus de ratón (Middle T) que causa tumores en los ratones. El Dr. Salisbury infirió que “dado que Middle T y ALTO comparten una relación evolutiva, inicialmente creímos que ALTO podría tener la misma función”, y predijo que ALTO también era un oncogén. En un artículo reciente que dirigió en la revista PNAS, Salsbury se propuso verificar esta hipótesis. Fue en este estudio que el Dr. Salisbury comprobó que su primera hipótesis después de todo era incorrecta, pero lo que descubrió podría llevar al desarrollo de una terapia nueva, y muy necesaria, contra el carcinoma de células de Merkel.

La investigación partió de “una pregunta de biología fundamental: ¿cuál es la función de este gen?”, mencionó Salisbury. Según su explicación, “este virus tiene dos biologías distintas. En primer lugar, solamente infecta y se replica en células humanas, sin causar ningún síntoma ni enfermedad clínica, observable. En segundo lugar, se incorpora al genoma humano y ya no se replica, sino que provoca cáncer”. Gracias a trabajos anteriores en los que se había eliminado la ALTO del poliomavirus de células de Merkel e infectado a células con este virus mutante, el laboratorio de Galloway sabía que no era primordial para la replicación viral. Dada su similitud con la Middle T oncogénica del ratón, parecía probable que ALTO desempeñase una función clave en la aparición del cáncer. Sin embargo, para el Dr. Salisbury, la primera pista de que la respuesta podría ser menos sencilla apareció cuando empezó a observar la expresión de la proteína ALTO en las células del CCM utilizando un anticuerpo que diseñó el laboratorio de Galloway. “Cuando el virus infectó las células en cultivo, ALTO pudo detectarse como pequeñas motas en toda la célula. Pero cuando se analizaron las células del CCM obtenidas de pacientes, nunca se pudo detectar a ALTO”, señaló el Dr. Salisbury. Aunque admite que algunas personas cuestionaron su deseo de estudiar una proteína de oncovirus que no parecía expresarse en el cáncer, aun así continuó su trabajo. “Para mí, el hecho de que la secuencia de ADN de ALTO estuviera presente en estas células cancerosas, pero que no produjeran la proteína, sugería que estaba ocurriendo algo interesante. Probablemente existía una razón detrás de la supresión de la expresión de ALTO." Para averiguar los motivos por los que estas células cancerosas no expresaban ALTO, pero sí small T y large T, el Dr. Salisbury [junto con sus colegas] transfectó varias líneas celulares del CCM con un constructo de expresión de ALTO para forzar la expresión de este misterioso gen vírico. El restablecimiento de la expresión de ALTO en las células del CCM provocó que dejaran de proliferarse, lo cual revela que ALTO es en realidad un supresor tumoral y no un oncogén. 

ALTO activa la vía NF-κB y suprime la tumorigénesis mediante la disminución de los antígenos small T y large T (LT/ST).
ALTO activa la vía NF-κB y suprime la tumorigénesis mediante la disminución de los antígenos small T y large T (LT/ST). Image taken from original article.

Luego, el equipo de investigación utilizó la secuenciación del ARN a fin de entender cómo ALTO inducía la detención de la proliferación en líneas celulares del CCM y descubrieron que activaba la vía NF-κB, que es un mediador importante de las respuestas inflamatorias y antivirales. Pero, ¿por qué una proteína vírica activaría una vía que, a su vez, alertaría al sistema inmunitario de una infección vírica? Ante este obstáculo, Salisbury hizo lo que muchas de las mejores mentes científicas hacen: puso a reposar al proyecto en el congelador y se dedicó a otras investigaciones con una dirección más clara. Dos años después, el Dr. Salisbury regresó al proyecto de ALTO con una nueva mirada y la firme decisión de llegar al fondo de este misterio. Había encontrado un artículo que demostraba que la activación de la vía NF-κB en las células de la piel (queratinocitos) no sólo activa la respuesta inmunitaria, sino que también induce la detención de la proliferación. Ahora empezaba a tener sentido que las células cancerosas necesitaran que ALTO dejara de expresarse para sobrevivir.

Para poder observar el mecanismo de activación de la vía NF-κB gracias a ALTO, el Dr. Salisbury identificó compañeros de unión de proteínas de ALTO mediante el marcaje por proximidad y la espectrometría de masa. Encontró varios compañeros de unión que interactúan con la proteína LMP1 del virus de Epstein-Barr, la cual también activa la vía NF-κB e inhibe la replicación vírica. A partir de este vínculo, la dinámica empezó a ser más clara. El Dr. Salisbury descubrió que las interacciones de ALTO con varios compañeros de unión de LMP1 eran importantes para la activación de la vía NF-κB y que la señalización NF-κB parecía disminuir la expresión de los genes incipientes del poliomavirus de células de Merkel, el small T y el large T, los cuales promueven la replicación viral o el cáncer según el contexto. Gracias a todo lo anterior, este trabajo de investigación reveló que, para que se aparezca el CCM, ALTO debe silenciarse. ALTO funciona como supresor tumoral al activar la vía NF-κB, disminuyendo los oncogenes virales y provocando la detención de la proliferación de las células cancerosas.

“Aunque empezó como una pregunta de ciencia fundamental, ahora que tenemos nuevo conocimiento científico estamos intentando traducirlo en una nueva terapia”, comenta Salisbury. En el caso del CCM localizado la cirugía y la radioterapia suelen ser eficaces en el tratamiento de este cáncer. Sin embargo a pacientes con CCM avanzado se les suele tratar con inmunoterapias.  Por desgracia aproximadamente la mitad de las personas no mejora con la inmunoterapia. Para este subconjunto de pacientes sin mejoría, y que presentan una infiltración inmunitaria mínima, una terapia basada en ALTO podría resultar beneficiosa, dado que el equipo de investigación de Galloway demostró que ALTO puede impedir el crecimiento de las células cancerosas y posiblemente potencie la respuesta inmunitaria contra el cáncer al combinarse con la inmunoterapia. Al Dr. Salisbury le motiva seguir estudiando a ALTO desde la perspectiva de la biología fundamental y comprender cómo se desactiva en los cánceres. Su motivación primordial es traducir estos hallazgos en una terapia basada en ALTO contra este tipo de cáncer poco frecuente, dado que las opciones de tratamiento son limitadas.


Este trabajo recibió financiamiento del Institutos Nacionales de la Salud y la Fundación Brave Like Gabe.

La Dra. Denise Galloway, integrante de Fred Hutch/UW/Seattle Children's Cancer Consortium, contribuyó a este trabajo.

Salisbury NJH, Amonkar S, Landazuri Vinueza J, Carter JJ, Roman A, Galloway DA. Polyomavirus ALTOs, but not MTs, downregulate viral early gene expression by activating the NF-κB pathway. Proc Natl Acad Sci U S A. 2024.

Este artículo fue traducido de la versión original en inglés al español por Ángela María Carvajal con la revisión de Adriana Nodal-Tarafa en coordinación con las escritoras actuales Joselyn Landazuri y Annabel Olson.