RESUMEN: El adenocarcinoma ductal de páncreas (PDAC) es el tipo de cáncer con peor pronóstico debido a su diagnóstico tardío, la diseminación metastásica temprana y a la falta de tratamientos específicos. Esta enfermedad se caracteriza por una extensa heterogeneidad genética y un microambiente tumoral altamente inflamatorio y desmoplástico, lo que contribuye a la agresividad y a la resistencia a tratamientos de esta patología. Con el objetivo de comprender mejor los mecanismos implicados en la progresión y metástasis del cáncer de páncreas, en esta Tesis Doctoral, propusimos caracterizar la dinámica de la heterogeneidad intratumoral en PDAC. Para ello, combinamos la flexibilidad de un modelo de ratón de cáncer de páncreas con la alta sensibilidad de las tecnologías de secuenciación de nueva generación y de célula única, con una estrategia de trazado genético celular, la cual hemos mejorado. A pesar de un origen monoclonal, hemos demostrado la presencia de poblaciones celulares genéticamente distintas dentro de los tumores. Hemos identificado además fenómenos evolutivos de competencia y selección, similares a los descritos en humanos, con la particularidad de que algunos de estos clones presentan una capacidad metastática específica de tejido. Además, hemos descrito que estos tumores suelen presentar alteraciones en Kras y Cdkn2a, pero no en Trp53 o Smad4, al contrario que en humanos. También observamos de manera recurrente la activación de la ruta mutada de Kras, esencial para la generación de metástasis en el hígado, pero no en la de pulmón, que parece ocurrir de manera temprana. Por otra parte, hemos generado una nueva herramienta de trazado genético que puede ser útil para estudiar la heterogeneidad intratumoral. Por último, utilizando las tecnologías de secuenciación de célula única hemos identificado la presencia de distintos grupos transcripcionales en los tumores y metástasis de nuestro modelo, siendo algunos de ellos recurrentes entre muestras y con características que sugieren una colaboración entre distintos grupos de células. Curiosamente, las células metastáticas de pulmón presentan un perfil transcripcional característico, con una transición epitelio mesénquima parcial, una sobre activación de la ruta de EGFR y la producción de citoquinas que probablemente estén implicadas en la preparación del nicho metastático. Este perfil transcripcional está presente en una población minoritaria de los tumores primarios, lo que podría significar que se trata de una población premetastática. Finalmente, la mejora de conocimiento sobre los genes y vías moleculares implicadas en la progresión tumoral y la aparición de metástasis puede traducirse en una mejora significativa del tratamiento de los pacientes de PDAC.ABSTRACT: Pancreatic ductal adenocarcinoma (PDAC) is a highly lethal disease due to its late diagnosis, early metastatic widespread, and the lack of effective treatments. PDAC is characterized by extensive genetic intratumor heterogeneity and by a highly inflammatory and desmoplastic tumor microenvironment, which contributes to the aggressiveness and drug resistance of the disease. To understand the mechanisms involved in PDAC progression and metastasis, in this Doctoral Thesis, we proposed to characterize the dynamics of intratumor heterogeneity in PDAC. To do this, we combined the flexibility of a well-characterized pancreatic mouse model, the high sensitivity of next-generation and single-cell sequencing technologies, and a multi-fluorescent protein lineage tracing model. First, we have demonstrated the monofocal origin of the aggressive pancreatic tumors from our mouse model and the presence of genetically distinct cell populations within tumors. We have also identified evolutionary phenomena of competition and selection, similar to those described in humans, with the particularity that some of these clones have tissue-specific metastatic capacity. In addition, we have described that these tumors recurrently present amplification of the mutant Kras signal which seems important for the generation of metastases in the liver, but is disposable for the metastasis in the lung, which seems to be the result of early colonization. Finally, we have identified the presence of different transcriptional groups in the tumors and metastases of our model, some of them being recurrent between samples and with characteristics that demonstrate a collaboration between different groups of cells. Interestingly, metastatic lung cells present a particular transcriptional profile, with a partial epithelial-to-mesenchymal transition, overactivation of the EGFR pathway, and the production of cytokines that are probably involved in the preparation of the metastatic niche. This transcriptional profile is present in a minority population of primary tumors, which could mean that it is a premetastatic population. Finally, the improvement of the knowledge about the genes and molecular pathways involved in tumor progression and the appearance of metastasis could be finally translated to a significant improvement in the treatment of PDAC patients.Esta tesis ha sido financiada a través de fondos procedentes de:
- Fundación Ramón Areces, Proyecto: “Caracterización molecular del
papel de la disfunción mitocondrial en el desarrollo tumoral”.
Proyectos para la Ciencia de la Vida y a Materia (2014).
- European Research Council, Proyecto: “Molecular characterization of
the role of intratumor heterogeneity in cancer progression and
metastasis”. ERC-2014-StG-2014-637904.
Para la realización de este trabajo, Laura Quevedo también ha recibido:
- Beca predoctoral de la Universidad de Cantabria (convocatoria: 2018-
2022).
- Ayuda de movilidad predoctoral de la Universidad de Cantabria para
realizar una estancia breve en la Technical University of Munich
(convocatoria: 2021)
