La diferenciación inducida por TGF-β1 mejora la respuesta a la quimioterapia en organoides de cáncer colorrectal metastásico.

Antecedentes: En el cáncer colorrectal metastásico, las terapias sistémicas a menudo fracasan, en parte debido a la plasticidad fenotípica subyacente arraigada en poblaciones celulares preexistentes de múltiples tipos. Las jerarquías intratumorales dentro de los tumores colorrectales requieren esfuerzos renovados para descifrar los principios de crecimiento, diseñar enfoques terapéuticos racionales e interpretar con precisión la respuesta a los fármacos.

Comprender la dinámica del estado celular de los tumores no tratados y el grado de respuesta celular a estímulos exógenos es, por lo tanto, crucial para mejorar los resultados terapéuticos actualmente insatisfactorios. Métodos: Aquí, aprovechamos los organoides derivados de pacientes establecidos a partir de metástasis hepáticas de pacientes con cáncer colorrectal para deconstruir las jerarquías poblacionales mediante la combinación de la transcriptómica de una sola célula con la hibridación in situ fluorescente de ARN de una sola molécula. Se utilizaron marcos computacionales para identificar módulos génicos independientes.

Luego, empleamos el análisis de citometría de flujo para rastrear los cambios poblacionales inducidos por citocinas utilizando un marcador de superficie celular, validando nuestros hallazgos mediante el análisis de ARN a granel, ensayos funcionales y ensayos de viabilidad en respuesta a oxaliplatino. Resultados: Nuestros datos corroboran la existencia de una configuración de doble población dentro de los organoides de cáncer colorrectal metastásico no tratados con diversos antecedentes genéticos. Los módulos génicos detectados mediante la transcriptómica de una sola célula delinean una población similar a células madre (LGR5+) y una población similar a células diferenciadas (KRT20+) que fluctúan dinámicamente con el tiempo. El análisis a nivel de una sola célula, resuelto espacial y temporalmente, mediante la hibridación FISH de una sola molécula, captura la inherente estocasticidad en las decisiones del destino celular, revelando una sorprendente variabilidad fenotípica incluso entre diferentes organoides derivados del mismo paciente. Al utilizar GABRA2 como marcador de superficie, rastreamos la aparición de células diferenciadas a lo largo del tiempo e investigamos los respectivos roles de TGF-{beta}1 e IL-6 en la diferenciación de los organoides.

Nuestros hallazgos indican que IL-6 no ejerce un efecto importante en nuestro entorno celular autónomo.

En marcado contraste, TGF-{beta}1 desencadenó la detención del ciclo celular y la diferenciación, al tiempo que redujo simultáneamente la capacidad clonogénica y amplificó significativamente la potencia citotóxica del oxaliplatino. Conclusiones: Nuestros hallazgos proporcionan evidencia de la jerarquía dual de poblaciones de células madre y diferenciadas en los organoides de cáncer colorrectal metastásico, y demuestran cómo este eje puede ser aprovechado eficazmente por TGF-{beta}1 para suprimir el crecimiento tumoral.

Nuestros resultados sugieren que una mayor explotación mecanicista de este brazo supresor de tumores, celularmente autónomo, de la señalización de TGF-{beta}1 podría abrir ventanas terapéuticas inesperadas en el cáncer colorrectal avanzado.