Establecimiento de un modelo de xenotrasplante para el estudio del comportamiento de células tumorales humanas en embriones de pez cebra

Abstract

En el cáncer, la compleja relación espacio-temporal entre las células tumorales y su microambiente es determinante en el crecimiento, invasión y capacidad de metástasis de los tumores. Es por eso que el estudio de esta enfermedad en un contexto in vivo que simule este ambiente, es fundamental para el avance en su comprensión y el desarrollo de posibles terapias. El trasplante de células tumorales humanas en modelos animales ha sido una de las estrategias más utilizadas para entender, bajo un contexto fisiológico, cómo progresa esta enfermedad. Dentro de estos modelos, el pez cebra ha destacado en los últimos años por las ventajas que brinda su transparencia en estadios tempranos de su desarrollo, la cual permite seguir en tiempo real el comportamiento de las células tumorales. En este trabajo se realizaron trasplantes de células tumorales humanas de neuroblastoma y leucemia promielocitica aguda en embriones de pez cebra, con el objetivo de comprender cómo las células tumorales se comportan dentro del pez, y cómo pueden afectar el desarrollo de éste. Se logró determinar que las células de neuroblastoma de las líneas SK-N-SH y SH-SY5Y mantienen su posición tras varios días post inyección, y no proliferan. Por otro lado, las células de leucemia de la línea HL-60 son capaces de colonizar el tejido caudal hematopoyético del pez, y de responder a estímulos inflamatorios. Mediante el uso de proteómica cuantitativa se propuso estudiar tanto la respuesta del pez cebra al trasplante de células humanas de leucemia, como la respuesta de estas células ante una infección por Salmonella Thyphimurium. De esta 2 forma, de un total de 192 proteínas humanas que modificaron sus niveles de abundancia significativamente en respuesta a la infección bacteriana, se determinó que 28 estaban relacionadas a la respuesta inmune y a la diferenciación celular, mientras que en el pez cebra, 36 de 335 proteínas relacionadas a procesos de desarrollo modificaron sus niveles tras el xenotrasplante. Estos resultados muestran que las células tumorales modulan el microambiente en el que se desarrollan y viceversa. Además muestran que células humanas de linaje inmune mantienen su capacidad de respuesta ante estímulos inflamatorios en el contexto fisiológico del pez cebra, lo que también sugiere el uso de este animal como un excelente modelo para el estudio de la función inmune de células humanas.

In cancer, the complex space-temporal relationship between tumor cells and their microenvironment is critical for sustained tumor growth, invasion and metastasis. In this regard, the study of this disease in an in vivo context is essential for our understanding and the development of future therapies. Transplantation of human tumor cells in animal models has become a broadly used approach to understand cancer progression under a physiological context. Among these, the zebrafish has emerged as a versatile model for the study of human cancer mainly due to its transparency in its early developmental stages, which allow to carry out in vivo imaging and tracking of the xenotransplanted cells. In this work, neuroblastoma and acute promyelocytic leukemia human tumor cells were transplanted in zebrafish embryos to study the behavior of these cells inside the fish, and investigate how the human cells could affect its development. While neuroblastoma cells from cell lines SK-N-SH and SH-SY5Y were immotile and unable to proliferate, leukemia cells from cell line HL-60 showed specific homing towards the caudal hematopoietic tissue of the zebrafish embryo, and were able to respond to an inflammatory stimulus. Moreover, using quantitative proteomic analysis, we intended to determine which proteins were involved in the zebrafish response towards the human xenograft, as well as human proteins involved in the response of the cells to Salmonella Typhimurium, infection. From a total of 192 human proteins, which showed significantly different abundance levels in response to the bacterial infection, 28 were found to be related to immune response and cell differentiation processes. Meanwhile, in 4 the zebrafish, 36 from the 335 proteins, which modified their abundance levels after the xenotransplantation, were related to developmental process. These results suggest that tumor cells modulate the microenvironment in which they grow and vice versa. Furthermore, these results show that human myeloid progenitor cells are able to respond to inflammatory stimulus in the physiological context of the zebrafish, which suggests the use of this animal as an excellent model for the study of the human immune system and its components.