Biología del cáncer

Precis
Este artículo proporciona una breve explicación de la biología del cáncer, incluidas sus causas biológicas y moleculares. En el texto se explican varios términos científicos complejos (identificados en negrita).

Qué es el cáncer

El cáncer es una anomalía en los mecanismos reguladores internos de una célula que produce un crecimiento y una reproducción incontrolados de la célula. Esto suena simple, pero probablemente hay más interacciones regulatorias que ocurren dentro de una célula que interacciones entre personas en la ciudad de Nueva York en un día dado.

Las células normales forman los tejidos, y cuando estas células pierden su capacidad de comportarse como una unidad específica, controlada y coordinada (desdiferenciación), el defecto conduce al desorden entre la población celular. Cuando esto ocurre, se forma un tumor. (Más sobre esto más adelante. El cáncer es un término que describe una gran variedad de trastornos de proliferación. El trastorno específico puede variar de un tipo de tejido a otro. Un solo tumor puede incluso tener diferentes poblaciones de células dentro de él con diferentes procesos que han salido mal.

Maligno versus benigno

Un tumor se puede clasificar como maligno o benigno. En ambos casos, hay una agregación y proliferación anormales de células. En el caso de un tumor maligno, estas células se comportan de manera más agresiva, adquiriendo propiedades de mayor invasividad. En última instancia, las células tumorales pueden incluso adquirir la capacidad de separarse del entorno microscópico en el que se originaron, diseminarse a otra área del cuerpo (con un entorno muy diferente, que normalmente no es propicio para su crecimiento) y continuar su rápido crecimiento y división en esta nueva ubicación. Esto se denomina metástasis. Una vez que las células malignas han hecho metástasis, lograr la curación es más difícil.

Los tumores benignos tienen menos tendencia a invadir y es menos probable que hagan metástasis. Sin embargo, se dividen de manera incontrolada. Dependiendo de su ubicación, pueden ser tan mortales como lesiones malignas. Un ejemplo de esto sería un tumor benigno en el cerebro, que puede crecer y ocupar espacio dentro del cráneo, lo que lleva a un aumento de la presión en el cerebro.

Corrección de anomalías

Las correcciones de las diversas anomalías celulares en las células tumorales podrían prevenir o revertir la proliferación celular, lo que conduciría a la curación de la enfermedad. Hay numerosas razones por las que esto es tan difícil, pero la explicación principal es que todavía no tenemos una comprensión suficiente de todos los procesos que ocurren dentro de una célula a nivel molecular. Sin este conocimiento, carecemos de la capacidad de «decirle» a las células cancerosas que simplemente «se comporten».»En cambio, debemos lograr nuestras curas matando las células cancerosas.

Otro problema es que las células (incluidas las no cancerosas) adquieren naturalmente mutaciones a medida que se reproducen. Grupos de células que se reproducen rápidamente mutan a un ritmo aún mayor. Las células tienen cierta «maquinaria» dentro de ellas que ayuda a corregir estas mutaciones a medida que ocurren durante la reproducción, pero las células cancerosas a menudo pierden esta capacidad (más sobre esto a continuación). El resultado final es que un solo tumor puede contener un grupo heterogéneo de células con diferentes características celulares.»Incluso si entendiéramos el mecanismo de tendencia proliferativa dentro de un tumor, no todas las células de un tumor en particular son iguales. Muchos otros tipos de células que son ligeramente diferentes existen en una población de células cancerosas, y estas células también tendrían que ser objetivo de nuestras estrategias de tratamiento.

Investigación genética

Hay muchas áreas de investigación activa e intensa actualmente destinadas a abordar estos problemas. Un esfuerzo importante es el Proyecto Genoma Humano (HGP), el esfuerzo nacional coordinado para caracterizar todo el material genético humano contenido en las células humanas. El objetivo final del HGP es descubrir todos los más de 80,000 genes humanos y hacerlos accesibles para un mayor estudio biológico.

Algunos de estos genes ya han sido implicados en el crecimiento tumoral. Los oncogenes son genes de la célula que, una vez activados, ayudan a impulsar la división celular de manera incontrolada. Del mismo modo, hay algunos genes supresores de tumores conocidos que normalmente están activos en una célula para prevenir el crecimiento descontrolado, pero que se vuelven defectuosos o están «apagados» en algunas células cancerosas.

Aunque se han identificado varios de estos genes, solo un pequeño número se comprende en detalle. El gran número de genes, códigos genéticos y subunidades de ADN hace que el estudio de este problema sea desalentador.

Imagen siempre con el permiso de la DOE Proyecto Genoma Humano

Causas de las Anomalías Genéticas

Hay una serie de posibles factores que causan humano anomalías genéticas. Ahora sabemos que algunas mutaciones adquiridas pueden activar oncogenes o inhibir genes supresores de tumores. Estas mutaciones ocurren en los cromosomas de la célula (las 46 «unidades» o «paquetes» dentro de una célula que contienen su material genético) durante la división celular normal. Hay nombres para algunos de estos tipos de mutaciones cromosómicas, que puede ver en su lectura adicional, como «translocaciones cromosómicas», «inversiones», «eliminaciones», «amplificaciones» o «mutaciones puntuales».»(Los detalles de estas diferentes anomalías cromosómicas están más allá del alcance de este artículo, pero basta con decir que estas anomalías conducen a varios tipos de desorden genético.)

Función celular y Daño

Mientras que la genética es la clave para entender la transformación de células normales en tumores, también debemos entender cómo las mutaciones genéticas afectan la función celular.

Para entender la proliferación celular, entender el papel del ciclo celular es crucial. Todas las células del cuerpo se reproducen (aunque algunas más lentamente que otras). Por ejemplo, la capa superior de la piel se pierde continuamente y se reemplaza a lo largo de la vida. Para que una célula se reproduzca, necesita pasar por este «ciclo» de eventos, que incluye duplicar su material genético y aumentar las cantidades de «maquinaria» celular, de modo que cuando la célula se divide en dos, cada célula tenga suficientes materiales básicos para sobrevivir y reproducirse.

La progresión ordenada de los eventos a través de este ciclo celular depende de mecanismos de sincronización específicos. Los oncogenes y los genes supresores de tumores controlan directamente muchos aspectos del ciclo celular. Cuando estos genes mutan a través de una anomalía cromosómica, pueden hacer que el ciclo celular continúe de manera descontrolada al desactivar varios mecanismos que normalmente impiden que la célula se replique de manera desordenada.

Diferenciación

Cada célula de su cuerpo deriva de una célula original (formada cuando el óvulo y el espermatozoide se unieron). A medida que esta célula se reproduce en más células y forma un feto, se diversifican (diferencian) en diferentes tipos de tejidos (músculo, hueso, cartílago, nervio, revestimiento del estómago, etc.). Al final, el cuerpo humano está compuesto de quizás cientos de tipos de células. Una de las cosas curiosas (no bien entendidas por los científicos) es que una vez que una célula se convierte en una célula nerviosa (por ejemplo), no puede transformarse en una célula muscular, a pesar de que la célula original de la que se derivó de hecho tenía esa capacidad. Se ha diferenciado.

Las células diferenciadas tienen otra propiedad: se «pegan» de maneras bien definidas (en tubos, láminas o cuerdas microscópicos y macroscópicos) dentro de su cuerpo, para formar los diversos tejidos. Después de que ocurren anomalías cromosómicas y las células se desdiferencian (o indiferencian), estas células pueden perder su tendencia a «pegarse» a nivel celular. El término científico para esto es «pérdida de inhibición de contacto».»

Apoptosis

La apoptosis, conocida como muerte celular programada, es otra pieza intrincada del ciclo celular. La apoptosis es una forma distinta de muerte que es un evento programado y ocurre en respuesta a ciertos estímulos. La apoptosis es esencial para el desarrollo normal del tejido. Además, este sistema permite que las células se autodestruyan después de detectar daños en el ADN en lugar de perpetuar mutaciones que podrían ser letales para todo el organismo.

La decisión de la célula de crecer y reparar el daño del ADN o de inducir la apoptosis no se entiende, pero puede estar relacionada con el grado de daño del ADN. El gen p53 es un participante clave en este proceso. La pérdida de la función p53 puede resultar tanto en una progresión inadecuada a través del ciclo celular después del daño al ADN como en la supervivencia de una célula que de otra manera podría haber muerto. Dado que el p53 es el núcleo de la estabilidad del ciclo celular y la apoptosis, no es sorprendente que sea el gen mutado más común en los cánceres humanos, que comprende defectos en más del 50% de todos los tumores.

El gen pRb también juega un papel importante en la prevención de que el ciclo celular continúe de manera incontrolada. (Proporciona un llamado» punto de control » en el ciclo celular y evita que una célula siga circulando a menos que se cumplan ciertos criterios estrictos.) Cuando el gen pRb está mutado, la célula podría perder este importante paso que controla la reproducción celular. Esto a su vez conduciría a una mayor proliferación celular, mejorando así la transformación maligna de la célula.

Resumen

Las células pueden volverse malignas cuando los genes responsables de la apoptosis mutan. Los genes mutados proporcionan:

1. Inhibición menos de lo habitual de la progresión del ciclo celular (genes supresores de tumores),
2. Impulso mejorado a través del ciclo celular (oncogenes)
3. Aumento de las señales antiapoptosis; y/o
4. Disminución de las señales de proapoptosis

A medida que adquirimos una mejor comprensión de la muerte celular, se pueden desarrollar métodos que exploten la apoptosis para obtener ganancias clínicas. Estos métodos pueden implicar la activación selectiva de la apoptosis en las células tumorales y no en el tejido normal; la corrección de los defectos apoptóticos en las células cancerosas restaurando de alguna manera el gen p53; o prevenir la apoptosis en tejidos normales con agentes que protegen los tejidos normales del daño causado por la radiación (radioprotección) y la quimioterapia (quimioprotección) para que se puedan administrar dosis más altas de radiación a las células tumorales sin afectar los tejidos humanos normales.

Conclusión

Hay cientos de factores conocidos implicados en la causa del cáncer, y cientos más que aún son dudosos o desconocidos. Muchos están siendo investigados, o han sido implicados anteriormente, pero ahora son descartados como factores importantes (proximidad a líneas eléctricas de alta potencia, por ejemplo). Antes de que se puedan encontrar curas a través de la genética molecular, necesitaremos comprender la interacción completa de la célula y su entorno.

Es poco probable que alguna vez se identifique una sola causa de cáncer. Es posible que existan y existan mecanismos comunes que conducen al desarrollo de todos los cánceres. La identificación y prevención de estos procesos anormales es probablemente la forma más probable de reducir las tasas de cáncer. Sin embargo, una vez que se forma un cáncer, es necesario emplear muchas estrategias diferentes para interrumpir estos procesos celulares y extirpar e inhabilitar las células anormales. Estas estrategias, por necesidad, diferirán según los tipos de tumores, la ubicación y otros factores tumorales y del huésped.