Varias líneas de evidencia, algunas bien establecidas y recientes, sostienen acentuadamente la idea de que el contenido de ARN es elevado en las células cancerosas y que los eventos genéticos que llevan al cáncer están frecuentemente ligados, directa o indirectamente, a la biogénesis de los ribosomas (178,179).  Por otro lado, el problema inverso se verifica en los casos de “anemia ineficaz idiopatica” (IIE – idiopathic ineffective erythropoiesis), en que existen tasas insuficientes de proliferación celular, y los pacientes tienen eritroblastos que contienen solamente 70% de los niveles normales de ARNr (185). Entonces, en una situación de exceso de proliferación celular (cánceres agresivos) los niveles de ARNr están amplificados, mientras en una situación de proliferación celular insuficiente (ciertas anemias por hipoplasia medular) los niveles de  ARNr están deprimidos.

   Se han desarrollado investigaciones por oncobiólogos que han demostrado que la expresión de las alteraciones de ADNr  (ácido desoxiribonucleico ribosómico) y de los genes de las proteínas ribosómicas están asociadas con el desarrollo de tumores, así como varios estudios citológicos evidencian que los nucleolos de las células cancerosas están aumentados porque tienen una actividad transcripcional aumentada, representando aspectos predictivos de la tasa de proliferación celular y de pronóstico de los pacientes (186,187). Estos investigadores han demostrado que las células cancerosas con expresión elevada de estas proteínas ribosómicas tienen contenidos más elevados de ribosomas. Las alteraciones genéticas asociadas con el desarrollo del cáncer implican, muy frecuentemente, cambios de las vías de señalización que llevan su efecto hasta el ADNr (186,187).

 El panorama anteriormente descrito reitera lo conocido por los biólogos del cáncer: la biogénesis de los ribosomas y la oncogénesis están íntimamente ligadas.

Acumulación de ribosomas en el proceso de oncogénesis

En las décadas de 60 y 70 fueron publicados estudios sobre ribosomas libres y ribosomas ligados a membranas (201,202)  y sobre su acumulación durante la inducción de crecimiento en muchos órganos y tejidos (191- 194). En la secuencia de estas investigaciones se publicaron estudios que han intentado cuantificar la acumulación de ribosomas en las zonas interfoliculares de la piel del dorso de ratones durante la inducción química de crecimiento neoplásico, en dos fases,  mediante iniciación por 7,12-dimetilbenz(a)antraceno y promoción provocada por 12-O-tetradecanoil-forbol-13-acetato (1073). La epidermis es un epitelio de superficie y, como otros epitelios, que están en contacto directo con el medio externo, tales como los revestimientos de los aparatos respiratorio y gastrointestinal, muestran una elevada incidencia de neoplasias. De este modo, la epidermis ha servido como un modelo útil para constituir un sistema de desarrollo comprensible del papel de la acumulación de ribosomas durante el crecimiento neoplásico (207).

Aplicaciones biomédicas potenciales resultantes del conteo de los ribosomas

La preparación de ribosomas, según el tejido bajo estudio, se puede hacer a través de algunas modificaciones de adaptación, publicadas en estudios previos (196-200). La preparación de ribosomas puede ser utilizada para muchos objetivos, como por ejemplo, para el estudio del crecimiento y desarrollo de tejidos inducidos por acción hormonal (1071), el estudio de la expresión de los genes, incluyendo la síntesis de las proteínas ribosómicas que están bajo control translacional (204-205), el estudio del “assembling” de los ribosomas (1072), estudio de la expresión diferencial de las proteínas ribosómicas  de la mucosa del colon y recto normal y neoplásica (206), de entre muchas otras potencialidades, como, muy probablemente, en las enfermedades no malignas.

La identificación de los cambios de la la estructura del citoplasma, como por ejemplo el aumento acentuado del número de ribosomas (método cuantitativo) acumulados en el citoplasma de una comunidad de células de un determinado tejido puede constituir uno de los aspectos fenotípicos de la expresión de malignidad de la estructura fina de las células transformadas, lo que puede ser esencial para caracterizar la evolución del comportamiento celular.   En este sentido, por ejemplo, se podría estudiar el perfil gráfico de los cambios del número de ribosomas por célula (o por unidad de volumen), en un período de tiempo definido, dentro de una media aritmética de las células exfoliadas de la mucosa colorectal de un paciente, que formarán una curva patrón/media del número de ribosomas por unidad de volumen (RIBOGRAMA), con relación a las células de la mucosa del colon y recto, aisladas y separadas de las heces.

Como muchos campos de las ciencias de la vida, la biología del cáncer es un campo en expansión exponencial y enormemente complejo, incluyendo trabajo que tiene una amplitud desde la biología molecular de los oncogenes hasta la epidemiología del ambiente. Las tasas de supervivencia para los varios cánceres, una vez que se manifiesten  clínicamente, han mostrado modesta mejoría durante las últimas décadas.

Existe una fuerte motivación para integrar diversos campos del conocimiento en la biología del cáncer e introducir un nuevo armazón conceptual y teorético que pueda mejorar la comprensión de los investigadores sobre la dinámica tumoral para así, poder desarrollar mejores medidas terapéuticas. Será muy importante la producción de modelos predictivos mecanisticamente basados en la dinámica tumoral que puedan abstraerse del significado de los detalles biológicos más avanzados relativamente a la oncogénesis y progresión tumoral.

Aunque sea cierto que el cáncer es una enfermedad multifacetada con una variedad de “triggers” cercanos en diferentes tejidos y en diferentes pacientes, hay también una fuerte posibilidad que los cánceres comparten una funcionalidad central originándose a partir de una maquinaria celular común de la cual las células dependen para su proliferación (177). El aspecto más visible de las neoplasias malignas agresivas es la proliferación celular aumentada, la cual tiene en su base un acentuado aumento de la síntesis proteica.

En los procesos de la respuesta mitogénica normal, hay un aumento transitorio y cíclico del índice de la síntesis genérica de proteínas. El aumento general en la síntesis proteica es un fenómeno necesario controlado que se observa antes de la división celular, llevando a la duplicación del contenido y al aumento del tamaño  antes de la mitosis normal. Así, el tamaño  medio de las células es mantenido durante el proceso de respuesta proliferativa fisiológica.

Uno de los mecanismos llave de la pérdida del control de la síntesis proteica en las células transformadas, es la incapacidad de disminución del número de ribosomas que está correlacionado con la proliferación celular en medios de cultura frescos sin adición de factores de crecimiento al suero (156). Muchos investigadores han observado, en cultivos de tejidos, diferencias en las propiedades de crecimiento entre células normales y sus contrapartes malignas, una de las cuales apunta hacia el fallo de estas  en mostrar una variación cíclica  de algunos parámetros celulares y bioquímicos a través del ciclo celular o ciclo de crecimiento (159-162). Anteriormente, otros investigadores han prestado su atención a las modificaciones que ocurren en el ritmo de la síntesis proteica y en la función de la maquinaria “translacional” de la célula, relativamente al ciclo celular, una vez que tales cambios son necesarios en las transiciones de crecimiento y multiplicación en condiciones normales.

El  nucléolo

En este sentido, es lógico hablar sobre el hecho de que muchos patólogos, durante el examen de rutina de evaluación de material de biopsia, frecuentemente prestan atención a los nucleolos (los sitios en donde el rARN es sintetizado y los ribosomas son “assembled”), pues en los neoplasmas malignos, los nucleolos están alterados, de alguna manera, relativamente al número y tamaño. Así, la asociación de nucleolos alterados con perturbaciones neoplásicas ha sido referida en trabajos de investigación desde hace más de cincuenta años (157).

El nucleolo es una unidad estructural funcional bien definida en la interfase celular en la cual están localizados los genes ribosómicos y donde ocurre la síntesis del ARN  ribosómico (163). De entre otras funciones, el nucleolo, que es un organelo llave, coordina la síntesis y el ensamblaje de las unidades ribosómicas.

La producción de ribosomas es una actividad metabólica importante y por eso la función del nucleolo esta íntimamente ligada al crecimiento celular y recientes datos sugieren que el nucleolo también juega un importante papel en la regulación del ciclo celular, la senescencia y las respuestas al estrés (188).

La biogénesis de los ribosomas envuelve la síntesis de rARN, la maduración y el ensamblaje del ARN y de las proteínas ribosómicas en las sub-unidades ribosómicas, pequeñas y grandes. Este proceso es regulado a través del ciclo celular, primariamente al nivel de la síntesis de rARN (189). La trascripción de rADN llega a su punto más alto durante la fase S y G2, se interrumpe  cuando la célula entra en mitosis y reactiva cuando las células salen de la mitosis (190).

En los últimos diez años han sido adquiridos importantes conocimientos en cuanto al significado de los cambios del nucleolo en la patología tumoral, a través de estudios de modificaciones de distribución de un grupo de proteínas nucleolares, las proteínas AgNOR (argyrophilic nucleolar organiser region) en tejidos malignos. Estas proteínas son necesarias para la biogénesis de los ribosomas y son selectivamente teñidas por los métodos de plata (164). Las dos proteínas más importantes son la nucleolina y la proteína B23, que están envueltas en la síntesis y procesamiento del rARN. (165).

En estudios hechos en fragmentos de biopsia tumoral para observación citohistológica in situ y en proteínas aisladas, se verifica que la cantidad de proteínas AgNOR aumenta progresivamente cuando las células en reposo entran en el ciclo mitótico desde G1 hasta el final de la fase S (166-168). También, hay evidencia que la cantidad de proteínas AgNOR está directamente relacionada con la rapidez de la proliferación celular en líneas de células de cáncer humano establecido (169-171).

Los NOR (nucleolar organiser region) son sitios de trascripción de rARN, de la modificación post-transcipcional de los transcritos de ARN y de su “assembly” en ribosomas funcionales. El número de NORs expresados en un tejido está relacionado con la tasa de la proliferación celular, con la diferenciación y con la transformación neoplásica. Esto ha sido utilizado para demostrar el potencial neoplásico y para evaluar el pronóstico y agresión de los tumores malignos (173-175).

Las células hematopoieticas quiescentes, tales como los linfocitos T y B no activados, y las células progenitoras pluripotentes, son pequeñas con más bajo contenido de proteínas y ARN que sus contrapartes en estado de proliferación. Durante la transición de G0  para G1 existe un aumento obligatorio de la masa celular y del número de ribosomas (1069) y un aumento de la tasa de la síntesis proteica debido, en parte, a un aumento del factor de iniciación eIF-4E (1070).

En tumores de la piel en ratones, inducidos por la aplicación de promotores de tumores, la relación  ARN: ADN  y el contenido de ARN (porcentaje de masa seca contribuida por ARN) eran 2  a 3 veces más elevadas que en los tejidos normales (180). En varios tipos de leucemia, el contenido de ARN de linfocitos estaba fuertemente correlacionado con la cinética del crecimiento celular acelerado y con el pronóstico del enfermo (181).

En un estudio de cánceres ginecológicos en que los tejidos neoplásicos fueron comparados con sus contrapartes normales, el contenido de ADN y el contenido de ARN  en los tejidos neoplásicos estaban aumentados 1.6 y 2.4 veces, respectivamente (182). De igual modo, el contenido de ARN celular estaba aumentado por un factor de 1.4 en células de neuroblastoma myc-transfectadas relativamente a las células normales (183). En otro estudio de cáncer de mama el teste del contenido de ADN celular estaba normal, pero el contenido de ARN celular estaba bien correlacionado con el grado del tumor, con el tipo histológico, con el status hormonal y con la supervivencia del paciente (184).

(la bibliografía de este INTRODUCCIÓN se encuentra en la TESIS DOCTORAL, cuyo contenido integral se encuentra incluido en este PROYECTO  RIBOGRAMA)