HALLMARKS OF CANCER VERSION 2000, CLASIFICACION , DEFINICIÓN Y CARACTERISTICAS BIOLOGICAS-MOLECULARES, CANCER STEP

1. HALLMARKS OF CANCER
2000

2.  En el presente ensayo se analiza: reglas que gobiernan la transformación de células humanas normales en cánceres
malignos. Sugerimos que la investigación durante las últimas décadas ha revelado una pequeña cantidad de rasgos
moleculares, bioquímicos y celulares (capacidades adquiridas) compartidos por la mayoría y quizás todos los tipos
de cáncer humano, ya que todas las células de los mamíferos poseen una maquinaria molecular similar que regula
su proliferación, diferenciación y muerte.
 Varias líneas de evidencia indican que la tumorigénesis en humanos es un proceso de varios pasos y que estos
pasos reflejan alteraciones genéticas que impulsan la transformación progresiva de células humanas normales en
derivados altamente malignos. Los análisis patológicos de una serie de sitios de órganos revelan lesiones que
parecen representar los pasos intermedios en un proceso a través del cual las células evolucionan progresivamente
desde la normalidad a través de una serie de estados premalignos hacia cánceres invasivos.
 En conjunto, las observaciones de cánceres humanos y modelos animales sostienen que el desarrollo de tumores se
produce mediante un proceso formalmente análogo a la evolución darwiniana, en el que una sucesión de cambios
genéticos, cada uno de los cuales confiere uno u otro tipo de ventaja de crecimiento, conduce a la conversión
progresiva del cuerpo humano normal. células en células cancerosas

3.  Sugerimos que el vasto catálogo de genotipos de
células cancerosas es una manifestación de seis
alteraciones esenciales en la fisiología celular que
dictan colectivamente el crecimiento maligno:
autosuficiencia en las señales de crecimiento,
insensibilidad a las señales inhibidoras del crecimiento
(anticrecimiento), evasión de las señales programadas.
muerte celular (apoptosis), potencial replicativo
ilimitado, angiogénesis sostenida e invasión y
metástasis tisular. Cada uno de estos cambios
fisiológicos (capacidades novedosas adquiridas durante
el desarrollo del tumor) representa la ruptura exitosa de
un mecanismo de defensa anticancerígeno integrado
en células y tejidos. Proponemos que estas seis
capacidades son compartidas por la mayoría y quizás
por todos los tipos de tumores humanos. Esta
multiplicidad de defensas puede explicar por qué el
cáncer es relativamente raro durante la vida humana
promedio. A continuación describimos cada capacidad,
ilustramos con algunos ejemplos su importancia
funcional e indicamos las estrategias mediante las
cuales se adquiere en los cánceres humanos.

4.  Capacidad adquirida: autosuficiencia en señales de crecimiento
 Las células normales requieren señales de crecimiento mitogénico (GS) antes de que puedan
pasar de un estado inactivo a un estado proliferativo activo. Estas señales se transmiten al
interior de la célula mediante receptores transmembrana que se unen a clases distintivas de
moléculas de señalización: factores de crecimiento difusibles, componentes de la matriz
extracelular y moléculas de interacción/adhesión entre células. Muchos de los oncogenes del
catálogo del cáncer actúan imitando la señalización del crecimiento normal de una forma u
otra.
 Este comportamiento contrasta fuertemente con el de las células tumorales, que
invariablemente muestran una dependencia muy reducida de la estimulación exógena del
crecimiento. Las células tumorales generan muchas de sus propias señales de crecimiento,
reduciendo así su dependencia de la estimulación de su microambiente tisular normal. Esta
liberación de la dependencia de señales derivadas exógenamente altera un mecanismo
homeostático de importancia crítica que normalmente opera para garantizar un
comportamiento adecuado de los distintos tipos de células dentro de un tejido.

5.  Las células cancerosas también pueden cambiar los tipos de receptores de la matriz extracelular (integrinas) que expresan,
favoreciendo los que transmiten señales de procrecimiento, unen físicamente las células a superestructuras extracelulares
conocidas como matriz extracelular (MEC), permite a los receptores de integrina transducir señales al citoplasma que
influyen en el comportamiento celular, desde la inactividad en el tejido normal hasta la motilidad, la resistencia a la
apoptosis y la entrada al ciclo celular activo.
 La cascada SOS-Ras-Raf-MAPK juega aquí un papel central. En aproximadamente el 25% de los tumores humanos, las
proteínas Ras están presentes en formas estructuralmente alteradas que les permiten liberar un flujo de señales
mitogénicas en las células, sin estimulación continua por parte de sus reguladores normales. Sospechamos que las vías de
señalización del crecimiento sufren desregulación en todos los tumores humanos. Aunque este punto es difícil de
demostrar rigurosamente en la actualidad, las pistas son abundantes. Por ejemplo, en los tumores mejor estudiados, los
carcinomas de colon humano, aproximadamente la mitad de los tumores portan oncogenes ras mutantes. Sugerimos que
los tumores de colon restantes portan defectos en otros componentes de las vías de señalización del crecimiento que
fenocopian la activación del oncogén ras . La naturaleza de estos mecanismos alternativos que estimulan el crecimiento
sigue siendo difícil de alcanzar.
 Tras un intenso estudio durante dos décadas, el diagrama de cableado de los circuitos de señalización del crecimiento de
la célula de mamífero está empezando a destacarse. Con cierta regularidad se están descubriendo nuevas vías efectoras
que irradian desde la cascada mitogénica de la quinasa SOS-Ras-Raf-MAP central. Esta cascada también está vinculada a
través de una variedad de conexiones cruzadas con otras vías; Estas conexiones cruzadas permiten que las señales
extracelulares provoquen múltiples efectos biológicos celulares. Por ejemplo, la interacción directa de la proteína Ras con
la quinasa PI3 que promueve la supervivencia permite que las señales de crecimiento evoquen simultáneamente señales de
supervivencia dentro de la célula.

6.  La señalización heterotípica entre los diversos tipos de células dentro de un tumor
puede, en última instancia, resultar tan importante para explicar la proliferación de
células tumorales como los mecanismos autónomos de las células cancerosas
enumerados anteriormente. Por ejemplo, sospechamos que muchas de las señales de
crecimiento que impulsan la proliferación de células de carcinoma se originan en los
componentes de células estromales de la masa tumoral. Si bien es difícil de validar en
la actualidad, este pensamiento reformula la lógica de la autonomía GS adquirida: las
células tumorales exitosas son aquellas que han adquirido la capacidad de cooptar a
sus vecinas normales induciéndolas a liberar abundantes flujos de señales estimulantes
del crecimiento. De hecho, en algunos tumores, estas células cooperantes pueden
eventualmente abandonar la normalidad y coevolucionar con sus vecinas malignas para
sostener el crecimiento de estas últimas. Además, las células inflamatorias atraídas por
los sitios de neoplasia pueden promover (en lugar de eliminar) las células cancerosas,
otro ejemplo de células normales reclutadas para mejorar el potencial de crecimiento
tumoral, otro medio para adquirir las capacidades necesarias.

7.  Capacidad adquirida: insensibilidad a las señales anticrecimiento
 Dentro de un tejido normal, operan múltiples señales antiproliferativas para mantener la inactividad celular y la
homeostasis tisular; estas señales incluyen tanto inhibidores del crecimiento solubles como inhibidores
inmovilizados incrustados en la matriz extracelular y en las superficies de las células cercanas. Estas señales
inhibidoras del crecimiento, al igual que sus contrapartes de acción positiva, son recibidas por receptores
transmembrana de la superficie celular acoplados a circuitos de señalización intracelular.
 Las señales anticrecimiento pueden bloquear la proliferación mediante dos mecanismos distintos. Las células
pueden verse obligadas a salir del ciclo proliferativo activo y pasar al estado de reposo (G 0 ) del que pueden
resurgir en alguna ocasión futura cuando las señales extracelulares lo permitan. Alternativamente, se puede
inducir a las células a que abandonen permanentemente su potencial proliferativo induciéndolas a entrar en
estados posmitóticos, generalmente asociados con la adquisición de rasgos específicos asociados a la
diferenciación.
 Las células cancerosas incipientes deben evadir estas señales antiproliferativas para poder prosperar. Gran
parte de los circuitos que permiten a las células normales responder a señales anticrecimiento están asociados
con el reloj del ciclo celular, específicamente los componentes que gobiernan el tránsito de la célula a través
de la fase G1 de su ciclo de crecimiento. Las células monitorean su entorno externo durante este período y,
sobre la base de las señales detectadas, deciden si proliferan, permanecen inactivas o entran en un estado
posmitótico. A nivel molecular, muchas y quizás todas las señales antiproliferativas se canalizan a través de la
proteína del retinoblastoma (pRb) y sus dos parientes, p107 y p130. Cuando está en un estado hipofosforilado,
pRb bloquea la proliferación secuestrando y alterando la función de los factores de transcripción E2F que
controlan la expresión de bancos de genes esenciales para la progresión de la fase G1 a la fase S.

8.  La interrupción de la vía pRb libera E2F y, por lo tanto, permite la proliferación celular, lo que hace que las células sean insensibles a los
factores anticrecimiento que normalmente operan a lo largo de esta vía para bloquear el avance a través de la fase G1 del ciclo celular. Los
efectos de la molécula de señalización soluble TGFβ son los mejor documentados, pero imaginamos que también se encontrarán otros
factores anticrecimiento que señalen a través de esta vía. El TGFβ actúa de varias maneras, la mayoría aún difíciles de alcanzar, para prevenir
la fosforilación que inactiva pRb; de esta manera, los bloques de TGFβ avanzan a través de G1. En algunos tipos de células, el TGFβ suprime la
expresión del gen c-myc , que regula la maquinaria del ciclo celular G1 de formas aún desconocidas. Más directamente, el TGFβ provoca la
síntesis de las proteínas p15 INK4B y p21, que bloquean los complejos ciclina:CDK responsables de la fosforilación de pRb. El circuito de
señalización de pRb, gobernado por TGFβ y otros factores extrínsecos, puede verse alterado de diversas formas en diferentes tipos de
tumores humanos. Algunos pierden la capacidad de respuesta del TGFβ a través de la regulación negativa de sus receptores de TGFβ,
mientras que otros muestran receptores mutantes y disfuncionales. La proteína citoplasmática Smad4, que transduce señales de los
receptores de TGFβ activados por ligando a objetivos posteriores, puede eliminarse mediante la mutación de su gen codificante. El locus que
codifica p15 INK4B puede estar eliminado. Alternativamente, el objetivo inmediato de sus acciones, CDK4, puede dejar de responder a las
acciones inhibidoras de p15 INK4B debido a mutaciones que crean sustituciones de aminoácidos en su dominio de interacción INK4A/B; A los
complejos de ciclina D:CDK4 resultantes se les da vía libre para inactivar pRb mediante hiperfosforilación. Finalmente, el pRb funcional, el
objetivo final de esta vía, puede perderse debido a la mutación de su gen. Alternativamente, en ciertos tumores inducidos por virus de ADN,
en particular los carcinomas cervicales, la función de pRb se elimina mediante el secuestro por oncoproteínas virales, como la oncoproteína
E7 del virus del papiloma humano. Además, las células cancerosas también pueden desactivar la expresión de integrinas y otras moléculas de
adhesión celular que envían señales anticrecimiento, favoreciendo en cambio aquellas que transmiten señales procrecimiento; Es probable
que estas señales anticrecimiento basadas en la adherencia también incidan en el circuito pRb. La conclusión es que el circuito
anticrecimiento que converge en Rb y el ciclo de división celular está, de una forma u otra, interrumpido en la mayoría de los cánceres
humanos, lo que define el concepto y el propósito de la pérdida de supresores de tumores en el cáncer.
 La proliferación celular depende de algo más que evitar las señales citostáticas anticrecimiento. Nuestros tejidos también limitan la
multiplicación celular al ordenarles que entren irreversiblemente en estados posmitóticos y diferenciados, utilizando diversos mecanismos
que no se comprenden completamente; Es evidente que las células tumorales utilizan diversas estrategias para evitar esta diferenciación
terminal. Una estrategia para evitar la diferenciación involucra directamente al oncogén c-myc , que codifica un factor de
transcripción. Durante el desarrollo normal, la acción estimulante del crecimiento de Myc, en asociación con otro factor, Max, puede ser
suplantada por complejos alternativos de Max con un grupo de factores de transcripción Mad; Los complejos Mad-Max provocan señales que
inducen la diferenciación. Sin embargo, la sobreexpresión de la oncoproteína c-Myc, como se observa en muchos tumores, puede revertir
este proceso, cambiando el equilibrio nuevamente para favorecer los complejos Myc-Max, perjudicando así la diferenciación y promoviendo
el crecimiento. Durante la carcinogénesis del colon humano, la inactivación de la vía APC/β-catenina sirve para bloquear la salida de los
enterocitos de las criptas del colon a un estado posmitótico diferenciado. De manera análoga, durante la generación de la eritroblastosis
aviar, el oncogén erbA actúa para prevenir la diferenciación irreversible de eritrocitos

9.  Capacidad adquirida: evadir la apoptosis
 La capacidad de las poblaciones de células tumorales para expandirse en número está determinada no sólo por la tasa de
proliferación celular sino también por la tasa de desgaste celular. La muerte celular programada (apoptosis) representa una fuente
importante de este desgaste. Cada vez hay más evidencia, principalmente a partir de estudios en modelos de ratón y células
cultivadas, así como de análisis descriptivos de etapas biopsiadas en la carcinogénesis humana, de que la resistencia adquirida
hacia la apoptosis es un sello distintivo de la mayoría y quizás de todos los tipos de cáncer.
 Las observaciones acumuladas durante la última década indican que el programa apoptótico está presente en forma latente en
prácticamente todos los tipos de células del cuerpo. Una vez activado por una variedad de señales fisiológicas, este programa se
desarrolla en una serie de pasos coreografiados con precisión. Las membranas celulares se rompen, los esqueletos citoplasmático y
nuclear se descomponen, el citosol se extruye, los cromosomas se degradan y el núcleo se fragmenta, todo en un lapso de 30 a 120
120 minutos. Al final, el cadáver celular arrugado es engullido por células cercanas en un tejido y desaparece, normalmente en 24
horas. La maquinaria apoptótica se puede dividir en términos generales en dos clases de componentes: sensores y efectores. Los
sensores son responsables de monitorear el ambiente extracelular e intracelular en busca de condiciones de normalidad o
anormalidad que influyan en si una célula debe vivir o morir. Estas señales regulan la segunda clase de componentes, que
funcionan como efectores de la muerte apoptótica. Los centinelas incluyen receptores de la superficie celular que se unen a
factores de supervivencia o muerte. Ejemplos de estos pares ligando/receptor incluyen señales de supervivencia transmitidas por
IGF-1/IGF-2 a través de su receptor, IGF-1R, y por IL-3 y su receptor afín, IL-3R. Las señales de muerte son transmitidas por el
ligando FAS que se une al receptor FAS y por el TNFα que se une a TNF-R1. Los sensores intracelulares monitorean el bienestar de
la célula y activan la vía de muerte en respuesta a la detección de anomalías, incluido el daño del ADN, el desequilibrio de
señalización provocado por la acción de los oncogénes, la insuficiencia del factor de supervivencia o la hipoxia. Además, la vida de
la mayoría de las células se mantiene en parte mediante señales de supervivencia basadas en la adherencia célula-matriz y célula-
célula cuya anulación provoca la apoptosis. Es probable que las señales reguladoras apoptóticas tanto solubles como inmovilizadas
reflejen las necesidades de los tejidos de mantener sus células constituyentes en configuraciones arquitectónicas apropiadas.

10.  Muchas de las señales que provocan la apoptosis convergen en las mitocondrias, que responden a las señales
proapoptóticas liberando citocromo C, un potente catalizador de la apoptosis. Los miembros de la familia de
proteínas Bcl-2, cuyos miembros tienen función proapoptótica (Bax, Bak, Bid, Bim) o antiapoptótica (Bcl-2, Bcl-
XL, Bcl-W), actúan en parte gobernando la señalización de la muerte mitocondrial a través de liberación de
citocromo C. La proteína supresora de tumores p53 puede provocar apoptosis al regular positivamente la
expresión de Bax proapoptótico en respuesta a la detección de daños en el ADN; Bax, a su vez, estimula las
mitocondrias para que liberen citocromo C.
 Los efectores finales de la apoptosis incluyen una serie de proteasas intracelulares denominadas caspasas. Dos
caspasas “guardianes”, −8 y −9, son activadas por receptores de muerte como FAS o por el citocromo C liberado
de las mitocondrias, respectivamente. Estas caspasas proximales desencadenan la activación de una docena o
más de caspasas efectoras que ejecutan el programa de muerte, mediante la destrucción selectiva de estructuras
y orgánulos subcelulares, y del genoma.
 La posibilidad de que la apoptosis sirva como barrera contra el cáncer se planteó por primera vez en 1972,
cuando Kerr, Wyllie y Currie describieron la apoptosis masiva en las células que pueblan tumores dependientes
de hormonas de rápido crecimiento después de la abstinencia hormonal
 El descubrimiento del oncogén bcl-2 por su regulación positiva mediante translocación cromosómica en el
linfoma folicular y su reconocimiento por tener actividad antiapoptótica abrió la investigación de la apoptosis en
el cáncer a nivel molecular. Cuando se coexpresa con un oncogén myc en ratones transgénicos, el gen bcl-2 fue
capaz de promover la formación de linfomas de células B al mejorar la supervivencia de los linfocitos, no
estimulando aún más su proliferación inducida por myc ; Además, el 50% de los linfomas poco frecuentes que
surgen en ratones transgénicos individuales bcl-2 tuvieron translocaciones somáticas que activaron c-myc , lo
que confirma una presión selectiva durante la linfomagénesis para regular positivamente tanto Bcl-2 como c-
Myc.

11.  Más tarde surgió una mayor comprensión de la interacción myc-bcl-2 al estudiar los efectos de un oncogén myc en fibroblastos cultivados en suero bajo. Se indujo una
apoptosis generalizada en células que expresan myc que carecen de suero; la apoptosis consiguiente podría ser anulada por factores de supervivencia exógenos (p. ej., IGF-
1), por sobreexpresión forzada de Bcl-2 o la proteína Bcl-XL relacionada, o por interrupción del circuito de señalización de muerte del FAS. En conjunto, los datos indican
que el programa apoptótico de una célula puede ser desencadenado por un oncogén sobreexpresado. De hecho, la eliminación de células que portan oncogenes activados
mediante apoptosis puede representar el medio principal por el cual dichas células mutantes se eliminan continuamente de los tejidos del cuerpo.
 Otros ejemplos refuerzan el consenso de que la apoptosis es una barrera importante contra el cáncer que debe sortearse. Así, en ratones transgénicos donde el supresor de
tumores pRb estaba funcionalmente inactivado en el plexo coroideo, surgieron tumores microscópicos de crecimiento lento que exhibían altas tasas de apoptosis; La
inactivación adicional de la proteína supresora de tumores p53, un componente del circuito de señalización apoptótica, condujo a tumores de rápido crecimiento que
contenían un número bajo de células apoptóticas. El papel de los factores de supervivencia extracelular queda ilustrado por la progresión de la enfermedad en ratones
transgénicos propensos a tumores de los islotes pancreáticos. Si la expresión del gen IGF-2 , que se activa en esta vía de tumorigénesis, se anuló utilizando ratones con
genes knockout, el crecimiento y la progresión del tumor se vieron afectados, como lo demuestra la aparición de tumores benignos comparativamente pequeños que
muestran altas tasas de apoptosis.
 En estas células, la ausencia de IGF-2 no afectó a las tasas de proliferación celular, identificándolo claramente como un factor de supervivencia antiapoptótico. En conjunto,
estas observaciones sostienen que la alteración de los componentes de la maquinaria apoptótica puede afectar dramáticamente la dinámica de la progresión del tumor,
proporcionando una justificación para la inactivación de esta maquinaria durante el desarrollo del tumor.
 Las células cancerosas pueden adquirir resistencia a la apoptosis mediante una variedad de estrategias. Seguramente, la pérdida más común de un regulador proapoptótico
a través de una mutación involucra al gen supresor de tumores p53 . La inactivación funcional resultante de su producto, la proteína p53, se observa en más del 50% de los
cánceres humanos y da como resultado la eliminación de un componente clave del sensor de daño del ADN que puede inducir la cascada de efectores apoptóticos. Las
señales provocadas por otras anomalías, incluidas la hipoxia y la hiperexpresión de oncogenes, también se canalizan en parte a través de p53 hacia la maquinaria
apoptótica; estos también tienen problemas para provocar la apoptosis cuando se pierde la función de p53. Además, la vía PI3 quinasa-AKT/PKB, que transmite señales de
supervivencia antiapoptóticas, probablemente esté involucrada en la mitigación de la apoptosis en una fracción sustancial de los tumores humanos. Este circuito de
señalización de supervivencia puede ser activado por factores extracelulares como IGF-1/2 o IL-3, por señales intracelulares que emanan de Ras, o por la pérdida del
supresor de tumores pTEN, una fosfatasa fosfolípida que normalmente atenúa la señal de supervivencia de AKT. Recientemente, se ha revelado un mecanismo para anular
la señal de muerte de FAS en una alta fracción de líneas celulares de carcinoma de pulmón y colon: un receptor señuelo sin señalización para el ligando de FAS está
regulado positivamente, titulando la señal que induce la muerte lejos del receptor de muerte de FAS. Esperamos que prácticamente todas las células cancerosas alberguen
alteraciones que permitan evadir la apoptosis.
 Ahora es posible diseñar un circuito de señalización apoptótica provisional; aunque incompleto, es evidente que la mayoría de los componentes reguladores y efectores
están presentes en forma redundante. Esta redundancia tiene implicaciones importantes para el desarrollo de nuevos tipos de terapia antitumoral, ya que es probable que
las células tumorales que han perdido componentes proapoptóticos retengan otros similares. Anticipamos que las nuevas tecnologías podrán mostrar las vías apoptóticas
aún operativas en tipos específicos de células cancerosas y que los nuevos medicamentos permitirán la comunicación cruzada entre los componentes aún intactos de las
vías de señalización apoptóticas paralelas en las células tumorales, lo que resultará en la restauración de la vía apoptótica. mecanismo de defensa, con beneficio terapéutico
sustancial.

12.  Capacidad adquirida: potencial replicativo ilimitado
 Tres capacidades adquiridas (autonomía de las señales de crecimiento, insensibilidad a las señales anticrecimiento y resistencia
a la apoptosis) conducen a un desacoplamiento del programa de crecimiento de una célula de las señales de su entorno. En
principio, el programa de proliferación desregulado resultante debería ser suficiente para permitir la generación de vastas
poblaciones de células que constituyen tumores macroscópicos. Sin embargo, las investigaciones realizadas durante los
últimos 30 años indican que esta alteración adquirida de la señalización entre células, por sí sola, no garantiza un crecimiento
expansivo del tumor. Muchos y quizás todos los tipos de células de mamíferos llevan un programa intrínseco y autónomo que
limita su multiplicación. Este programa parece funcionar independientemente de las vías de señalización de célula a célula
descritas anteriormente. También es necesario alterarlo para que un clon de células se expanda hasta un tamaño que
constituya un tumor macroscópico potencialmente mortal.
 Los primeros trabajos de Hayflick demostraron que las células en cultivo tienen un potencial replicativo finito (revisado en44
 ). Una vez que estas poblaciones de células han progresado a través de un cierto número de duplicaciones, dejan de crecer, un
proceso denominado senescencia. La senescencia de los fibroblastos humanos cultivados se puede evitar desactivando sus
proteínas supresoras de tumores pRb y p53, lo que permite que estas células continúen multiplicándose durante generaciones
adicionales hasta que entren en un segundo estado denominado crisis. El estado de crisis se caracteriza por una muerte celular
masiva, un desorden cariotípico asociado con la fusión de cromosomas de un extremo a otro y la aparición ocasional de una
célula variante (1 en 10 7 ) que ha adquirido la capacidad de multiplicarse sin límite, el rasgo denominado inmortalización. De
manera provocativa, la mayoría de los tipos de células tumorales que se propagan en cultivo parecen inmortalizarse, lo que
sugiere que el potencial replicativo ilimitado es un fenotipo que se adquirió in vivo durante la progresión del tumor y fue
esencial para el desarrollo de su estado de crecimiento maligno. Este resultado sugiere que en algún momento durante el
curso de la progresión tumoral de múltiples pasos, las poblaciones de células premalignas en evolución agotan su dotación de
duplicaciones permitidas y solo pueden completar su agenda tumorigénica rompiendo la barrera de la mortalidad y
adquiriendo un potencial replicativo ilimitado.

13.  Las observaciones de células cultivadas indican que varios tipos de células humanas normales tienen capacidad para entre
60 y 70 duplicaciones. Tomadas al pie de la letra, estas cifras tienen poco sentido cuando se intenta invocar la mortalidad
celular como un impedimento para la formación del cáncer: 60 a 70 duplicaciones deberían permitir que los clones de
células tumorales se expandan a números que exceden ampliamente el número de células en el cuerpo humano. Si se
obtienen pistas de la evaluación de las tasas de proliferación y apoptosis en ciertos tumores humanos y modelos de
ratones transgénicos resultan generalizables, la paradoja puede resolverse: las poblaciones de células malignas y
premalignas en evolución evidencian una apoptosis crónica y generalizada y, en consecuencia, sufren un desgaste celular
considerable concomitante con la acumulación de células. Por lo tanto, el número de células en un tumor subestima en
gran medida las generaciones de células necesarias para producirlo, lo que eleva el límite generacional de células somáticas
normales como barrera contra el cáncer.
 El dispositivo de conteo de generaciones celulares se ha descubierto durante la última década: los extremos de los
cromosomas, los telómeros, que se componen de varios miles de repeticiones de un elemento de secuencia corto de 6
pb. Las generaciones replicativas se cuentan por la pérdida de 50 a 100 pb de ADN telomérico de los extremos de cada
cromosoma durante cada ciclo celular. Este acortamiento progresivo se ha atribuido a la incapacidad de las ADN
polimerasas para replicar completamente los extremos 3' del ADN cromosómico durante cada fase S. La erosión progresiva
de los telómeros a través de sucesivos ciclos de replicación finalmente hace que pierdan su capacidad de proteger los
extremos del ADN cromosómico. Los extremos cromosómicos desprotegidos participan en fusiones cromosómicas de
extremo a extremo, lo que produce el desorden cariotípico asociado con la crisis y resulta, casi inevitablemente, en la
muerte de la célula afectada.
 El mantenimiento de los telómeros es evidente en prácticamente todos los tipos de células malignas; Entre el 85% y el 90%
de ellos logran hacerlo mediante la regulación positiva de la expresión de la enzima telomerasa, que agrega repeticiones
de hexanucleótidos en los extremos del ADN telomérico, mientras que el resto ha inventado una forma de activar un
mecanismo, denominado ALT, que parece mantener los telómeros a través de intercambios intercromosómicos de
información de secuencia basados ​​en recombinación. Mediante uno u otro mecanismo, los telómeros se mantienen a una
longitud superior a un umbral crítico y esto, a su vez, permite la multiplicación ilimitada de células descendientes. Ambos
mecanismos parecen estar fuertemente suprimidos en la mayoría de las células humanas normales para negarles un
potencial replicativo ilimitado.

14.  El papel de la telomerasa en la inmortalización de las células se puede demostrar directamente mediante la expresión ectópica
de la enzima en las células, donde puede transmitir un potencial replicativo ilimitado a una variedad de células presenescentes
normales de paso temprano in vitro. Además, las células de paso tardío a punto de entrar en crisis continúan proliferando sin
dar ninguna evidencia de crisis cuando se les suministra esta enzima. Pistas adicionales sobre la importancia del mantenimiento
de los telómeros para el cáncer provienen del análisis de ratones que carecen de función telomerasa. Por ejemplo, los ratones
que portan una desactivación homocigótica del inhibidor del ciclo celular p16 INK4A son propensos a desarrollar tumores,
particularmente cuando se exponen a carcinógenos; los tumores que surgen muestran una actividad de telomerasa
comparativamente elevada. Cuando se aplicaron carcinógenos a ratones p16 INK4A nulos que también carecían de telomerasa, la
incidencia de tumores se redujo, lo que concomitantemente con un acortamiento sustancial de los telómeros y un desorden
cariotípico en aquellos tumores que aparecieron.
 Si bien el mantenimiento de los telómeros es claramente un componente clave de la capacidad de replicación ilimitada, todavía
no estamos seguros de otro: la elusión de la senescencia celular. El fenómeno de la senescencia se observó originalmente como
una respuesta retardada de las células primarias a la propagación extendida in vitro y, por lo tanto, se ha asociado con
mecanismos de conteo divisional. Más recientemente, se ha observado que el estado senescente es inducible en ciertas células
cultivadas en respuesta a un alto nivel de expresión de genes como el oncogén ras activado.
 Las observaciones antes citadas podrían argumentar que la senescencia, al igual que la apoptosis, refleja un mecanismo
protector que puede ser activado por telómeros acortados o señales de crecimiento conflictivas que fuerza a las células
aberrantes irreversiblemente a un estado similar al G 0 , volviéndolas así incapaces de una mayor proliferación. Si es así, evitar la
senescencia in vivo puede representar un paso esencial en la progresión del tumor que se requiere para el posterior
acercamiento y ruptura de la barrera de la crisis. Pero consideramos un modelo alternativo igualmente plausible: la senescencia
podría ser un artefacto del cultivo celular que no refleja un fenotipo de células dentro de los tejidos vivos y no representa un
impedimento para la progresión del tumor in vivo. La resolución de este dilema será fundamental para comprender
completamente la adquisición de un potencial replicativo ilimitado.

15.  Capacidad adquirida: angiogénesis sostenida
 El oxígeno y los nutrientes suministrados por la vasculatura son cruciales para la función y la supervivencia de las células, lo que
obliga a prácticamente todas las células de un tejido a residir a menos de 100 μm de un vaso sanguíneo capilar. Durante la
organogénesis, esta cercanía está garantizada por el crecimiento coordinado de vasos y parénquima. Una vez que se forma un
tejido, el crecimiento de nuevos vasos sanguíneos (el proceso de angiogénesis) es transitorio y cuidadosamente regulado. Debido
regulado. Debido a esta dependencia de los capilares cercanos, parecería plausible que las células en proliferación dentro de un
tejido tuvieran una capacidad intrínseca para estimular el crecimiento de los vasos sanguíneos. Pero la evidencia es otra. Las
células dentro de las lesiones proliferativas aberrantes inicialmente carecen de capacidad angiogénica, lo que limita su capacidad
de expansión. Para progresar a un tamaño mayor, las neoplasias incipientes deben desarrollar capacidad angiogénica.
 El contrapeso de las señales positivas y negativas fomenta o bloquea la angiogénesis. Una clase de estas señales es transmitida
por factores solubles y sus receptores, estos últimos desplegados en la superficie de las células endoteliales; Las integrinas y las
moléculas de adhesión que median la asociación célula-matriz y célula-célula también desempeñan funciones críticas. Las señales
señales que inician la angiogénesis están ejemplificadas por el factor de crecimiento endotelial vascular (VEGF) y los factores de
crecimiento de fibroblastos ácidos y básicos (FGF1/2). Cada uno se une a los receptores transmembrana de tirosina quinasa
mostrados por las células endoteliales. Un inhibidor de la angiogénesis prototípico es la trombospondina-1, que se une a CD36,
un receptor transmembrana en las células endoteliales acoplado a tirosina quinasas intracelulares tipo Src. Actualmente se
conocen más de dos docenas de factores inductores angiogénicos y un número similar de proteínas inhibidoras endógenas.
 La señalización de integrinas también contribuye a este equilibrio regulatorio. Los vasos inactivos expresan una clase de
integrinas, mientras que los capilares en germinación expresan otra. La interferencia con la señalización de esta última clase de
integrinas puede inhibir la angiogénesis, subrayando la importante contribución de la adhesión celular al programa
angiogénico. Las proteasas extracelulares están conectadas física y funcionalmente con las integrinas proangiogénicas, y ambas
ayudan a dictar la capacidad invasiva de las células endoteliales angiogénicas.

16.  La evidencia experimental de la importancia de inducir y mantener la angiogénesis en los tumores es extensa y convincente. La historia
comienza hace casi 30 años con Folkman y sus colegas, quienes utilizaron bioensayos in vivo para demostrar la necesidad de la
angiogénesis para el crecimiento explosivo de explantes tumorales. La prueba molecular de principio se produjo, por ejemplo, cuando los
anticuerpos anti-VEGF demostraron ser capaces de alterar la neovascularización y el crecimiento de tumores subcutáneos en ratones, al
igual que una versión de interferencia dominante del receptor 2 de VEGF (flk-1); Ambos resultados han motivado el desarrollo de
inhibidores específicos de VEGF/VEGF-R que se encuentran ahora en ensayos clínicos en fase avanzada.
 El papel esencial de la angiogénesis se ve respaldado por la capacidad de un catálogo cada vez mayor de sustancias antiangiogénicas para
alterar el crecimiento de células tumorales inoculadas por vía subcutánea en ratones. Los tumores que surgen en ratones transgénicos
propensos al cáncer son igualmente susceptibles a los inhibidores angiogénicos. La capacidad de inducir y mantener la angiogénesis
parece adquirirse en un paso (o pasos) discretos durante el desarrollo del tumor, a través de un "interruptor angiogénico" procedente de la
inactividad vascular. Cuando se analizaron tres modelos de ratones transgénicos a lo largo de la tumorigénesis de múltiples pasos, se
encontró que en cada caso la angiogénesis se activaba en las lesiones en la etapa intermedia, antes de la aparición de tumores
completos. De manera similar, la angiogénesis se puede discernir en lesiones premalignas del cuello uterino, la mama y la piel humanos
(melanocitos); Esperamos que la inducción de la angiogénesis resulte ser un evento temprano o intermedio en muchos cánceres
humanos. Estas observaciones, junto con los efectos de los inhibidores de la angiogénesis, indican que la neovascularización es un
requisito previo para la rápida expansión clonal asociada con la formación de tumores macroscópicos.
 Los tumores parecen activar el interruptor angiogénico al cambiar el equilibrio de los inductores de la angiogénesis y los inhibidores
compensatorios. Una estrategia común para cambiar el equilibrio implica la transcripción genética alterada. Muchos tumores evidencian
una mayor expresión de VEGF y/o FGF en comparación con sus homólogos de tejido normal. En otros, la expresión de inhibidores
endógenos como la trombospondina-1 o el interferón β está regulada negativamente. Además, ambas transiciones pueden ocurrir, y de
hecho estar relacionadas, en algunos tumores. Los mecanismos que subyacen a los cambios en los equilibrios entre los reguladores
angiogénicos aún no se comprenden completamente. En un ejemplo bien documentado, se ha descubierto que el inhibidor
trombospondina-1 está regulado positivamente por la proteína supresora de tumores p53 en algunos tipos de células. En consecuencia, la
pérdida de la función de p53, que ocurre en la mayoría de los tumores humanos, puede provocar una caída de los niveles de
trombospondina-1, liberando las células endoteliales de sus efectos inhibidores. El gen VEGF también está bajo un control transcripcional
complejo. Por ejemplo, la activación del oncogén ras o la pérdida del gen supresor de tumores VHL en ciertos tipos de células provoca una
regulación positiva de la expresión de VEGF.

17.  Otra dimensión de la regulación está surgiendo en forma de proteasas, que pueden controlar la
biodisponibilidad de activadores e inhibidores angiogénicos. Por lo tanto, una variedad de
proteasas pueden liberar bFGF almacenado en la ECM, mientras que la plasmina, un
componente proangiogénico del sistema de coagulación, puede escindirse en una forma
inhibidora de la angiogénesis llamada angiostatina. La expresión coordinada de moléculas de
señalización pro y antiangiogénicas y su modulación mediante proteólisis parecen reflejar la
compleja regulación homeostática de la angiogénesis del tejido normal y de la integridad
vascular.
 Como ya es evidente, la angiogénesis tumoral ofrece un objetivo terapéutico excepcionalmente
atractivo, de hecho, uno que comparten la mayoría y quizás todos los tipos de tumores
humanos. La próxima década producirá un catálogo de las moléculas reguladoras angiogénicas
expresadas por diferentes tipos de tumores y, en muchos casos, por sus estadios
progenitores. El uso de modelos de ratón cada vez más sofisticados permitirá asignar funciones
específicas a cada uno de estos reguladores y discernir los mecanismos moleculares que
gobiernan su producción y actividad. La evidencia ya disponible indica que diferentes tipos de
células tumorales utilizan distintas estrategias moleculares para activar el interruptor
angiogénico. Esto plantea la cuestión de si una única terapia antiangiogénica será suficiente
para tratar todos los tipos de tumores, o si será necesario desarrollar un conjunto de dichas
terapias, cada una de las cuales responda a un programa distinto de angiogénesis desarrollado
por una clase específica de tumores humanos.

18.  Capacidad adquirida: invasión de tejidos y metástasis
 Tarde o temprano, durante el desarrollo de la mayoría de los tipos de cáncer humano, las masas de tumores primarios generan células
pioneras que se desplazan, invaden los tejidos adyacentes y desde allí viajan a sitios distantes donde pueden lograr fundar nuevas
colonias. Estos asentamientos distantes de células tumorales (metástasis) son la causa del 90% de las muertes por cáncer en humanos. La
capacidad de invasión y metástasis permite a las células cancerosas escapar de la masa tumoral primaria y colonizar nuevos terrenos en el
cuerpo donde, al menos inicialmente, los nutrientes y el espacio no son limitantes. Las metástasis recién formadas surgen como
amalgamas de células cancerosas y células de soporte normales extraídas del tejido huésped. Al igual que la formación de la masa tumoral
primaria, la invasión y la metástasis exitosas dependen de las otras cinco capacidades distintivas adquiridas. Pero, ¿qué cambios celulares
adicionales permiten la adquisición de estas capacidades finales durante la tumorigénesis?
 La invasión y la metástasis son procesos sumamente complejos y sus determinantes genéticos y bioquímicos aún no se comprenden
completamente. A nivel mecanicista, son procesos estrechamente relacionados, lo que justifica su asociación entre sí como una capacidad
general de las células cancerosas. Ambos utilizan estrategias operativas similares, que implican cambios en el acoplamiento físico de las
células a su microambiente y la activación de proteasas extracelulares.
 Varias clases de proteínas implicadas en la unión de las células a su entorno en un tejido se alteran en células que poseen capacidades
invasivas o metastásicas. Las proteínas afectadas incluyen moléculas de adhesión célula-célula (CAM), en particular miembros de las
familias de inmunoglobulinas y cadherinas dependientes de calcio, que median las interacciones entre células, e integrinas, que unen las
células a sustratos de la matriz extracelular. En particular, todas estas interacciones de "adherencia" transmiten señales reguladoras a la
célula. La alteración más ampliamente observada en las interacciones entre célula y medio ambiente en el cáncer involucra a la E-
cadherina, una molécula homotípica de interacción entre célula y célula expresada de manera ubicua en las células epiteliales. El
acoplamiento entre células adyacentes mediante puentes de E-cadherina da como resultado la transmisión de señales anticrecimiento y
otras señales a través de contactos citoplasmáticos con β-catenina a circuitos de señalización intracelular que incluyen el factor de
transcripción. La función de la E-cadherina aparentemente se pierde en la mayoría de los cánceres epiteliales, por mecanismos que
incluyen la inactivación mutacional de los genes de la E-cadherina o β-catenina, la represión transcripcional o la proteólisis del dominio
extracelular de la cadherina. La expresión forzada de E-cadherina en células cancerosas cultivadas y en un modelo de carcinogénesis en
ratones transgénicos altera los fenotipos invasivos y metastásicos, mientras que la interferencia con la función de E-cadherina mejora
ambas capacidades. Por lo tanto, la E-cadherina sirve como un supresor de amplia acción de la invasión y metástasis de los cánceres
epiteliales, y su eliminación funcional representa un paso clave en la adquisición de esta capacidad.

19.  Los cambios en la expresión de CAM en la superfamilia de inmunoglobulinas también parecen desempeñar papeles críticos en los
procesos de invasión y metástasis. El caso más claro es el de N-CAM, que sufre un cambio en su expresión desde una isoforma altamente
adhesiva a formas poco adhesivas (o incluso repulsivas) en el tumor de Wilms, el neuroblastoma y el cáncer de pulmón de células
pequeñas y reducción en el nivel de expresión general en cánceres invasivos de páncreas y colorrectal. Los experimentos en ratones
transgénicos respaldan un papel funcional de la forma adhesiva normal de N-CAM en la supresión de la metástasis. Los cambios en la
expresión de integrinas también son evidentes en células invasivas y metastásicas. Las células cancerosas invasoras y en metástasis
experimentan microambientes tisulares cambiantes durante sus viajes, que pueden presentar nuevos componentes de matriz. En
consecuencia, la colonización exitosa de estos nuevos sitios (tanto locales como distantes) exige adaptación, que se logra mediante
cambios en el espectro de las subunidades α o β de las integrinas mostradas por las células migratorias. Estas nuevas permutaciones dan
como resultado diferentes subtipos de integrinas (de los cuales hay más de 22) que tienen distintas preferencias de sustrato. Por lo tanto,
las células de carcinoma facilitan la invasión al cambiar su expresión de integrinas de aquellas que favorecen la ECM presente en el
epitelio normal a otras integrinas (p. ej., α3β1 y αVβ3) que se unen preferentemente a los componentes estromales degradados
producidos por proteasas extracelulares. La expresión forzada de subunidades de integrinas en células cultivadas puede inducir o inhibir
un comportamiento invasivo y metastásico, consistente con el papel de estos receptores al actuar como determinantes centrales de estos
procesos.
 Los intentos de explicar los efectos biológicos celulares de las integrinas en términos de un pequeño número de reglas mecanísticas se
han visto frustrados por el gran número de genes de integrinas distintos, por el número aún mayor de receptores heterodiméricos
resultantes de la expresión combinatoria de varias subunidades de receptores α y β, y por la creciente evidencia de señales complejas
emitidas por los dominios citoplasmáticos de estos receptores. Aún así, hay pocas dudas de que estos receptores desempeñan funciones
centrales en la capacidad de invasión de tejidos y metástasis.
 El segundo parámetro general de la capacidad invasiva y metastásica involucra a las proteasas extracelulares. Los genes de proteasa están
regulados positivamente, los genes inhibidores de proteasa están regulados negativamente y las formas zimógenas inactivas de
proteasas se convierten en enzimas activas. Las proteasas que degradan la matriz se asocian característicamente con la superficie celular,
mediante síntesis con un dominio transmembrana, unión a receptores de proteasa específicos o asociación con integrinas. Uno imagina
que el acoplamiento de proteasas activas en la superficie celular puede facilitar la invasión de células cancerosas al estroma cercano, a
través de las paredes de los vasos sanguíneos y a través de las capas de células epiteliales normales. A pesar de esa idea, es difícil atribuir
sin ambigüedades las funciones de proteasas particulares únicamente a esta capacidad, dado su papel evidente en otras capacidades
distintivas, incluida la angiogénesis y señalización de crecimiento, que a su vez contribuyen directa o indirectamente a la capacidad
invasiva/metastásica.

20.  Otra dimensión de complejidad se deriva de los múltiples tipos de células implicadas en la
expresión y presentación de proteasas. En muchos tipos de carcinomas, las proteasas que
degradan la matriz no son producidas por las células cancerosas epiteliales sino por células
estromales e inflamatorias reclutadas; una vez liberados por estas células, pueden ser
utilizados por las células del carcinoma. Por ejemplo, ciertas células cancerosas inducen la
expresión de uroquinasa (uPA) en células estromales cocultivadas, que luego se unen al
receptor de uroquinasa (uPAR) expresado en las células cancerosas.
 La activación de proteasas extracelulares y las especificidades de unión alteradas de
cadherinas, CAM e integrinas son claramente fundamentales para la adquisición de capacidad
invasiva y metastásica. Pero los circuitos reguladores y los mecanismos moleculares que
gobiernan estos cambios siguen siendo difíciles de alcanzar y, en la actualidad, parecen diferir
de un entorno tisular a otro. La capacidad adquirida de invasión y metástasis representa la
última gran frontera para la investigación exploratoria del cáncer. Prevemos que las técnicas
analíticas en evolución pronto permitirán construir perfiles completos de la expresión y las
actividades funcionales de proteasas, integrinas y CAM en una amplia variedad de tipos de
cáncer, tanto antes como después de que adquieran capacidades invasivas y metastásicas. El
desafío será entonces aplicar los nuevos conocimientos moleculares sobre la invasividad
tisular y la metástasis al desarrollo de estrategias terapéuticas eficaces.

21. GRACIAS