Centros de Excelencia “Severo Ochoa”

Título: Acreditación del CNIO como Centro de Excelencia Severo Ochoa
Referencia: SEV-2015-0510
Investigador Principal: Blasco Marhuenda, Maria A.
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2019
Presupuesto Otorgado: 4.000.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

The Spanish National Cancer Research Centre – Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) – was founded in 1998 within the Institute of Health Carlos III (Instituto de Salud Carlos III, ISCIII), with the undertaking of developing a comprehensive project for excellence in oncology research. Located in the facilities at the Chamartín Campus of the ISCIII, in Madrid, the CNIO employs nearly 400 researchers, with an equilibrated structure of senior researchers, trainees and technical support.

CNIO offers an international working environment, as evidenced by the fact that 17% of its staff (and nearly 50% of its PhD students and postdoctoral fellows) are foreigners.

The CNIO operates as a public foundation, an administrative structure that provides the legal framework for all of its activities, governed by its Board of Trustees. The scientific activity is governed by the Director, supported by two Vice-Directors (Basic and Translational) and the Directors of the Research Programmes, as well as by a Scientific Advisory Board composed of renowned international scientists, issuing recommendations regarding any matters of strategic scientific content.

The CNIO is recognised today as one of the top leading Cancer Research Institutes in the World. According to its mission, the CNIO conducts research of excellence in oncology, translates scientific knowledge into clinical practice to ensure that the scientific discoveries impact as quickly as possible into our Health System, and transfers the technology developed at the CNIO to innovative companies.

Research activities at the CNIO are developed by 26 Groups, 20 Core Units and 4 Drug Discovery Sections. The Groups are headed by world-renowned Principal Investigators, and grouped into 3 Basic Research Programmes (Molecular Oncology, Structural Biology & Biocomputing, Cancer Cell Biology) and 2 Translational Research Programmes (Human Cancer Genetics, Clinical Research). In addition, the Core Units and Sections are under the Direction of Innovation, which includes a Biotechnology Programme providing the most advanced scientific and technological support services to the rest of the programmes, an Experimental Therapeutics programme focused on drug discovery, as well as a Technology Transfer & Valorisation Office. In addition to the in-house Clinical Research Units, the Clinical Research Programme has greatly expanded in the last three years through agreements with both private and public hospitals in the area of Madrid.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Determinación estructural de la arquitectura de CAD, una diana anti-tumoral que controla la biosíntesis de pirimidinas.
Referencia: BFU2013-48365-P
Investigador Principal: Ramón Maiques, Santiago
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 114.950 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Los nucleótidos de pirimidina son componentes esenciales de la síntesis de ácidos nucleicos y de la reparación del DNA. En células en proliferación, y en particular en tumores, la activación de la síntesis de novo de pirimidinas es esencial para cubrir la alta demanda de nucleótidos necesaria durante la replicación. En animales, las tres primeras reacciones de la ruta son catalizadas por CAD, una proteína multifuncional de 243 kDa que combina las actividades carbamil fosfato sintetasa dependiente de glutamina (GLN-CPSase), aspartato transcarbamilasa (ATCase) y dihidroorotasa (DHOase). CAD es también el sitio de control alostérico de la ruta y su actividad está modulada por fosforilación a través de varias cascadas de señalización. Estos mecanismos de regulación se rompen en las células cancerígenas, resultando en una activación continua de CAD que permite la replicación rápida de los tumores. La comprensión de CAD abriría nuevas posibilidades para su utilización como diana anti-tumoral para el diseño de nuevos fármacos. Sin embargo, no existe información detallada sobre CAD ni sobre ninguno de sus dominios, excepto que se auto-ensambla formando partículas de ~1.5 MegaDa de tamaño que por razones desconocidas viajan entre el citoplasma y el núcleo durante el ciclo celular. El objetivo de esta investigación es determinar la estructura de CAD y comprender sus mecanismos catalíticos y de regulación. Como CAD es una proteína de gran tamaño compuesta de distintos dominios funcionales, proponemos dos estrategias para determinar su estructura. Primero, produciremos los dominios independientes de CAD y determinaremos sus estructuras mediante cristalografía de rayos X. Hemos seleccionado CAD humana por su relevancia clínica, y actualmente hemos resuelto las estructuras de los dominios DHOase y ATCase. En esta propuesta continuaremos la caracterización estructural y funcional de estos dominios y caracterizaremos además los dominios restantes de CAD: GLN y CPSase. En segundo lugar, hemos producido CAD humana y de hámster y hemos obtenido preparaciones del complejo de hámster de una pureza razonable. Ahora, proponemos mejorar la purificación de los oligómeros de CAD y caracterizar su arquitectura mediante cristalografía de rayos X o por microscopía electrónica. Además, trabajaremos con CAD de otros organismos por si son mejores dianas para los estudios estructurales. Como atajo para entender la arquitectura de CAD nos proponemos determinar la estructura de un complejo bifuncional DHOase-ATCase, que podría representar el andamiaje interno de la partícula. Combinaremos los estudios estructurales con mutagénesis, caracterización bioquímica y dinámica molecular. La integración de esta información será clave para entender la arquitectura de CAD, los mecanismos de catálisis y regulación de las distintas actividades enzimáticas, la comunicación entre dominios, los mecanismos de regulación alostérica y las bases estructurales de la regulación por fosforilación. Este estudio también será importante para evaluar la condición de CAD como una diana anti-tumoral y nos guiará en el diseño racional de compuestos que pudieran modular su actividad. Además, queremos generar los materiales que nos permitan en el futuro estudiar CAD in vivo y comprender por qué se trasloca al núcleo y cuál es la función que desempeña en las horquillas de replicación.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Mecanismos de control de la replicación del DNA eucariótico.
Referencia: BFU2013-49153-P
Investigador Principal: Méndez Zunzunegui, Juan Ramón
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 338.800 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Durante la fase S del ciclo celular eucariótico, las células sintetizan una “réplica” de su genoma para disponer de dos copias idénticas que transmitir a las dos células hijas en la mitosis. El proceso bioquímico de replicación entraña riesgos para el genoma, desde la aparición de mutaciones esporádicas hasta las roturas de doble cadena que aumentan el riesgo de translocaciones cromosómicas. De hecho, varias enfermedades humanas, incluidos muchos tipos de cáncer, se asocian con defectos en los procesos de replicación y reparación de DNA (DePamphilis, 2006).

Nuestra investigación se centra en los mecanismos moleculares que controlan la replicación del genoma humano. En trabajos anteriores hemos demostrado la existencia de orígenes de replicación “silentes” que se activan únicamente en situaciones de estrés para poder completar el proceso de copiado (Ibarra et al, 2008, Proc Natl Acad Sci USA) y hemos definido el papel del complejo Cohesin en la organización de factorías de replicación de DNA (Guillou et al, 2010, Genes Dev; Aparicio et al, 2012, Chromosoma).

En el presente proyecto, proponemos investigar las consecuencias de la desregulación de la replicación en un organismo mamífero. Para ello, se emplearán modelos murinos diseñados para inducir la sobre-expresión de dos proteínas esenciales para la activación de los orígenes de replicación, Cdc6 y Cdt1, así como un modelo con expresión reducida del gen MCM3, que codifica un componente esencial de la helicasa replicativa MCM. Todos los modelos de ratón han sido generados en nuestro laboratorio y se ha comprobado su funcionalidad. En los Objetivos 1-3 se combinan preguntas de biología fundamental, como el papel de los niveles de Cdc6 y Cdt1 en la selección de los orígenes de replicación que se activarán en la fase S (Objetivo 1), con preguntas relacionadas con la biomedicina, como la influencia que puede tener la desregulación de la replicación durante el desarrollo embrionario o durante la vida adulta del animal en términos de envejecimiento y susceptibilidad al cáncer (Objetivo 2). El estudio del modelo hipomórfico para MCM3 se enfocará en la dinámica de replicación del DNA en distintos precursores hematopoyéticos que parecen estar más afectados por los niveles sub-óptimos de DNA helicasa (Objetivo 3).

Finalmente, el proyecto incluye un apartado acerca de PrimPol, un enzima identificado recientemente con actividades primasa y polimerasa, que facilita la progresión de las horquillas replicativas a través de ciertos tipos de lesiones en el DNA. Nuestro grupo ha participado directamente en la identificación y caracterización inicial de PrimPol (García-Gómez et al, Mol Cell, 2013; Mourón et al, Nat Struct Mol Biol, 2013). El Objetivo 4 incluye varios experimentos para estudiar la regulación del modo de acción de esta nueva enzima, y el estudio de los efectos de la pérdida de PrimPol en un modelo murino KO.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Complejos macromoleculares en los procesos de replicación y reparación del DNA mitocondrial: mecanismos moleculares y estructurales mediante crio-EM
Referencia: BFU2017-87316-P
Investigador Principal: Fernández Leiro, Rafael
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 176.539,00 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La célula eucariota posee dos genomas independientes: el nuclear y el mitocondrial. El genoma mitocondrial ha ganado atención recientemente gracias a estudios que destacan su importancia en procesos de envejecimiento y enfermedades asociadas. Cuando el

genoma mitocondrial sufre daños, compromete funciones clave de la mitocondria y esto interfiere con la regulación del equilibrio redox en la célula, respuesta inmune, y apoptosis, contribuyendo al desarrollo de enfermedades como el cáncer, alzhéimer, y otras enfermedades neurodegenerativas y desordenes asociados con el envejecimiento.

El genoma mitocondrial, así como las proteínas que se encargan de su replicación, son diferentes de sus homólogos nucleares, y su complejidad esta todavía empezando a desvelarse. Se han propuesto diferentes modelos para describir el proceso de replicación del ADN mitocondrial, pero todavía se desconocen pasos clave del proceso. Es importante destacar que la reparación del ADN mitocondrial es también esencial y que, a pesar de que los diferentes mecanismos de reparación de ADN se han detectado en la mitocondria, los detalles de su funcionamiento y las proteínas implicadas son todavía desconocidos.

Mantener la integridad del genoma mitocondrial es esencial para evitar las consecuencias del mal funcionamiento de la mitocondria. Este proyecto aspira a entender los detalles moleculares detrás de los procesos de mantenimiento de la integridad del genoma mitocondrial a través del estudio de los complejos que actúan en los procesos de replicación y reparación del ADN mitocondrial y su regulación. El grupo utilizara técnicas bioquímicas, de biología molecular y crio-microscopía electrónica combinados en una estrategia multidisciplinar para abordar los siguientes objetivos:

• Estudio bioquímico y estructural de la maquinaria de replicación del ADN mitocondrial: de particular importancia será el estudio de la estructura de los complejos que participan en los procesos de iniciación de la replicación, su interacción con los elementos reguladores del genoma mitocondrial y los factores que se unen a estas regiones, y los complejos de proteínas que llevan a cabo los pasos de elongación.
• Estudio bioquímico y estructural de la maquinaria de reparación del ADN mitocondrial: identificaremos las proteínas involucradas en los procesos de reparación de errores de pareamiento para su estudio por medio de técnicas bioquímicas y estructurales.

Estos estudios aportaran los conocimientos mecanísticos necesarios para entender los detalles a nivel molecular de los procesos de replicación del ADN mitocondrial y del mantenimiento de su integridad. De este modo podremos estudiar su implicación en enfermedades, explorar nuevas formas tratamiento, e identificar nuevas dianas terapéuticas.

Una de las características de este tipo de proteínas son sus interacciones transitorias y su flexibilidad. Como he mostrado en mi trabajo reciente centrado en los procesos de replicación y reparación del ADN en bacterias, así como otros estudios realizados por otros en sistemas similares, la combinación de técnicas bioquímicas y crio-microscopia electrónica de alta resolución es una estrategia experimental con una alta capacidad de obtener información clave para comprender el funcionamiento de este tipo de mecanismos en detalle. Este proyecto y el enfoque metodológico llegan por tanto en un momento idóneo para poder obtener información novedosa y contribuir al avance de este importante área.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Estrés replicativo durante el proceso de reprogramación celular.
Referencia: SAF2013-49147-P
Investigador Principal: Ruíz Macías, Sergio
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 181.500 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La reprogramación celular de células somaticas a células madre pluripotentes inducidas (iPS) se ha conseguido mediante la expression de ciertas combinaciones de factores de transcripción (por ejemplo, OCT4, SOX2, KLF4 and cMYC). Este descubrimiento abre la posibilidad de generar células pluripotentes de pacientes con enfermedades raras para su estudio in vitro así como para establecer terapias personalizadas en pacientes mediante células diferenciadas de células pluripotentes genéticamente corregidas. Las células iPS son morfológica y funcionalmente similares a las células madre embrionarias (ES), aunque serían necesarios más estudios para concretar la equivalencia entre estos dos tipos celulares. Se ha demostrado recientemente que las células iPS humanas (hiPS) contienen alteraciones genómicas estructurales (por ejemplo, aneuploidía, aberraciones sub-cromosómicas o alteraciones en el número de copias) y mutaciones puntuales en regiones codificantes, cuando se las compara con la población de células somáticas parentales. En concreto, se ha observado una mayor frecuencia de variaciones en el número de copias (CNVs, regiones delecionadas o amplificadas en escala de kilobases) en células hiPS en relación a sus correspondientes muestras no pluripotentes o células ES humanas (hES). Interesantemente, las nuevas CNVs que aparecen durante el proceso de reprogramación se asocian frecuentemente a sitios frágiles communes (CFSs), los cuales corresponden a regiones cromosómicas susceptibles a roturas bajo determinados tipos de estrés. De hecho, el estrés replicativo (RS), un tipo de daño a DNA caracterizado por alteraciones en la replicación y conocido origen de CNVs, podría ocurrir durante la reprogramación y ser el responsable de la aparición de las mismas. Además, se ha observado la acumulación de CNVs como resultado de la propagación y adaptación en cultivo de células hES y hiPS. Este aumento de CNVs también se podría asociar al RS ya que este tipo de estrés se favorece por una alta tasa de proliferación, una característica inherente a la pluripotencia.

En este proyecto, se persiguen los siguientes objetivos:

1. Acumular evidencia que demuestre la existencia de RS durante la reprogramación y el cultivo continuado de células pluripotentes. Existen indicaciones que sugieren que el RS ocurre durante estos procesos, lo que puede contribuir a la inestabilidad genómica observada en células pluripotentes.
2. Investigar los mecanismos que subyacen al RS. Entre los factores que causan RS y que se evaluarán en este proyecto, se encuentran los siguientes: cambios en la expresión de factores de replicación, disminución en los niveles de deoxinucleótidos (dNTPs) o alteración en los niveles de las proteínas implicadas en la respuesta a RS (quinasas ATR o CHK1).
3. Evaluar las consecuencias de modificar los niveles de RS durante la reprogramación. Mediante la evaluación de células pluripotentes sometidas a diferentes niveles de RS, determinaremos si la reducción de RS puede disminuir los niveles de CNVs en hES y hiPS. En conclusión, nuestros resultados proporcionarán información relevante acerca de la fuente de inestabilidad genómica que existe durante la reprogramación y adaptación en cultivo de células hES y hiPS y examinaremos formas por las cuales podrían reducirse esas aberraciones genómicas en células pluripotentes. Por tanto, este proyecto tendrá claras implicaciones en futuras aplicaciones clínicas basadas en células hES y hiPS.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Papel de la señalización mediada por RAS en pluripotencia y totipotencia
Referencia: SAF2016-80874-P
Investigador Principal: Ruíz Macías, Sergio
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2018
Presupuesto Otorgado: 96.800 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las células madre embrionarias de ratón (mESCs) derivan de la masa celular interna del blastocito pre-implantacional. Más de 30 años de investigación con estas células han ayudado a perfeccionar las condiciones de cultivo in vitro manteniendo sus capacidades de autorenovación y pluripotencia, es decir, su capacidad de generar células diferenciadas de las tres capas germinales embrionarias. Las mESCs se cultivan de forma rutinaria mediante la combinación del factor inhibidor de leucemia (LIF) y, o bien BMP4 o suero. La señalización intracelular inducida por esta condición de cultivo media la inhibición de la vía Ras/MEF/ERK, una vía de señalización que promueve su diferenciación. De hecho, la expresión ectópica de una versión activada de H-Ras induce la diferenciación de mESCs. En 2008 se demostró que las mESCs pueden propagarse de manera eficiente en un estado más pluripotente y menos propenso a diferenciar mediante el uso de inhibidores de MEK y GSK3b; (la denominada condición 2i). Con estos resultados, se asumió que la señalización de Ras era únicamente necesaria para integrar señales extracelulares y definir su diferenciación y destino celular. De hecho, está ampliamente aceptado que la vía de Ras/MEF/ERK es innecesaria para mantener la capacidad de auto-renovación y pluripotencia de las mESCs y el hecho de que la inhibición de MEK promueva estas características es una fuerte evidencia de ello.

Resultados preliminares de nuestro laboratorio, junto con trabajos recientes de otros, sugieren que los suposiciones anteriores no son del todo correctas. En primer lugar, mediante el uso de N-Ras-/-;H-Ras-/-;K-Rasf/f;Ubiq-CreERT2 mESCs en las que pudimos analizar el fenotipo de células sin Ras al añadir 4-hydroxytamoxifeno (OHT) observamos defectos claros en proliferación que no se detectan en células tratadas con MEKi. En segundo lugar, mESCs deficientes en ERK1/2 mostraban un acortamiento rápido de los telómeros así como defectos en proliferación y apoptosis. Estos resultados sugieren que existen funciones de Ras independientemente de MEK, así como funciones de MEK independientemente de ERK que son esenciales para el correcto mantenimiento de mESCs pluripotentes. Además, destacan la necesidad de determinar el papel concreto de la vía de Ras en células pluripotentes.

En este proyecto utilizaremos N-Ras-/-;H-Ras-/-;K-Rasf/f;Ubiq-CreERT2 mESCs para determinar el impacto de la señalización de Ras en proliferación y diferenciación. Por otra parte, también evaluaremos el impacto de dos reguladores negativos de Ras (Erf y Capicua) y determinaremos si su pérdida puede rescatar el fenotipo observado. Además, utilizaremos la tecnología basada en CRISPR/Cas9 para identificar genes candidatos que pudieran aliviar el fenotipo de las células deficientes en Ras. Por último, testaremos la hipótesis de que células deficientes en Ras se asemejan a resultados preliminares, especulamos que la pérdida completa de la señalización mediada por Ras puede empujar las células a un estado aún más pluripotente en comparación con las células cultivadas en el medio 2i.

En conjunto, proponemos un proyecto en el que mediante el uso de una excelente herramienta genética, así como el uso de nuevas tecnologías, diseccionaremos con precisión el papel de la vía de Ras en el mantenimiento de la pluripotencia y auto-renovación de las mESCsblastómeros totipotentes.

Proyectos de I+D “Excelencia”

Título: Mecanismos estructurales y moleculares que regulan la familia de quinasas PIKK, incluyendo DNA-PKcs, SMG1 y mTOR
Referencia: SAF2017-82632-P
Investigador Principal: Llorca Blanco, Óscar
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 426.525,00 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La familia de quinasas PIKK (Phosphatidylinositol 3-kinase-like kinases) comprende un grupo de grandes proteínas de señalación intracelular. En humanos, los 6 miembros de esta familia participan en distintas e importantes funciones celulares. ATM, ATR y DNA-PKcs regulan la respuesta a daños en el DNA, tanto en la reparación del daño como en señalización. mTOR controla el crecimiento celular. SMG1 regula un mecanismo de degradación de mRNAs aberrantes, y TRAPP forma parte de varios complejos con actividad acetiltransferasa de histonas. Estas rutas están implicada en varios síndromes humanos y cáncer, y se consideran potenciales dianas para drogas.

La fosforilación de sus substratos por PIKKs es uno de los principales eventos que dispara el conjunto de respuestas biológicas que regulan, desde la respuesta a daños en el DNA en el caso de ATM y ATR, al control del crecimiento celular en el caso de mTOR. Aunque estas rutas se han caracterizado intensamente en los últimos años, los mecanismos estructurales y moleculares que regulan las PIKKs no se conocen completamente.

En esta propuesta, abordaremos cómo se regulan las quinasas PIKKs con el objeto de definir mecanismos estructurales a alta resolución, y teniendo una visión inclusiva de toda la familia. Para ello, utilizaremos crio-microscopía electrónica (crio-ME) combinada con bioquímica y biología molecular y celular para definir las bases moleculares y estructurales que regulan estas rutas. Abordaremos mecanismos comunes a toda la familia, pero también aspectos que son específicos a mTOR, DNA-PKcs y SMG1, tres de los miembros de la familia con los que nuestro grupo ya ha trabajado.

La propuesta se centra en caracterizar mecanismos que regulan las PIKKs mediante el ensamblaje de grandes complejos macromoleculares. Estos complejos se reconstituirán in vitro, su estructura será analizada mediante crio-ME, y los modelos derivados de la estructura serán validados experimentalmente. Se abordarán dos aspectos diferenciados si bien relacionados dentro del concepto general de regulación mediada por interacciones proteína-proteína:

1. Comprender el ensamblaje, la maduración y regulación de los complejos PIKK por parte de la ruta R2TP-TEL2-HSP90. Estamos especialmente interesados en caracterizar nuevos mecanismos de control de la actividad del complejo 1 de mTOR (mTORC1) mediante la regulación de su maduración.
2. Comprender cómo determinadas proteínas que interaccionan con cada PIKK regulan su activación. Nos centraremos en el estudio de la regulación de DNA-PKcs en NHEJ, una ruta de reparación de DNA, y de SMG1 durante la degradación de mRNAs aberrantes.

Esta propuesta llega en un momento óptimo. La revolución metodológica en el campo de crio-ME, así como la experiencia de nuestro grupo y nuestra posición tanto en el campo de las crio-ME como en el estudio de la familia PIKK, nos permitirá generar un impacto importante en la mejora del conocimiento de los mecanismos que regulan esta familia de quinasas.

Proyectos de I+D para Jóvenes Investigadores sin vinculación o con vinculación temportal

Título: Regulación de la replicación del ADN mediante ubiquitinación de proteínas en cromatina.
Referencia: BFU2014-55168-JIN
Investigador Principal: Lecona Sagrado, Emilio
Fecha Inicio: 10/1/2015
Fecha Fin: 9/30/2018
Presupuesto Otorgado: 205.700 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La ubiquitinación de las proteínas fue identificada como señal para la degradación de proteínas por el proteasoma. En los últimos años se ha demostrado que la ubiquitinación no sólo controla la degradación de proteínas, sino que también modula su actividad, localización o sus interacciones proteína-proteína. En la cromatina la ubiquitinación se regula de manera coordinada por el ADN y las E3 ubiquitina ligasas o las deubiquitinasas, permitiendo la modulación de procesos concretos como la transcripción o la reparación del ADN de manera local. Nuevas técnicas para analizar la composición del replisoma han puesto de manifiesto el enriquecimiento de proteínas en el ADN en síntesis que no habían sido previamente relacionadas con la replicación. En este proyecto queremos entender los mecanismos que utilizan las ubiquitina ligasas, deubiquitinasas y eventos específicos de ubiquitinación para regular la replicación del ADN y la inestabilidad genómica. Se analizará el efecto directo de la ubiquitinación de componentes del replisoma, así como el reclutamiento de efectores a la cromatina por medio de proteínas ubiquitinadas que modulan indirectamente la replicación y reparación del ADN.

Con este fin se estudiará la proteasa específica de ubiquitina 7 (USP7), una deubiquitinasa que se asocia al ADN en síntesis. Resultados preliminares indican que USP7 es esencial para la replicación y queremos determinar su mecanismo de acción sobre el replisoma. Para ello identificaremos nuevas dianas de esta deubiquitinasa y analizaremos los efectos de USP7 en su actividad y/o localización. Seguidamente, se medirá la inducción de estrés replicativo con inhibidores de USP7 y la posible sinergia con los inhibidores de ATR y CHK1 en la inducción de muerte celular. El mecanismo de acción de USP7 en la replicación del ADN permitirá diseñar nuevas estrategias para aplicar los inhibidores de USP7 en el tratamiento del cáncer.

Como segundo objetivo se estudiará el papel del Complejo Represivo Polycomb 1 (PRC1), esencial para la represión de genes específicos de linaje durante el desarrollo, en la replicación del ADN. Aunque PRC1 no se asocia al ADN en síntesis, su depleción reduce la velocidad de la replicación y no existe un mecanismo que justifique esta actividad. Así, se evaluará el papel de PRC1 en la replicación y el estrés replicativo con modelos de pérdida de función. Adicionalmente, se realizará un análisis proteómico de las dianas de PRC1 para identificar proteínas que median las funciones de PRC1, centrándonos en la replicación y otros procesos no ligados con la represión transcripcional. Estos resultados incrementarán nuestro conocimiento acerca de PRC1 y nos permitirán entender sus funciones en células madre, durante el envejecimiento y en cáncer.

Finalmente se explorará si la histona H2A ubiquitinada (ubH2A) es un sitio de anclaje para endonucleases específicas de estructura, ya que se ha descrito que estas proteínas son una de las principales interacciones que presenta la ubH2A. Se combinarán estudios in vitro e in vivo para determinar si ubH2A puede dirigir la localización de las endonucleasas o afectar su actividad, y se evaluará el efecto de los cambios en los niveles de ubH2A en la estabilidad del genoma. Teniendo en cuenta que las alteraciones en endonucleasas causan enfermedades como la anemia de Fanconi o el síndrome Cockayne, el descubrimiento de nuevos mecanismos de regulación de estas proteínas puede abrir nuevas vías para su tratamiento.

Proyectos de I+D para Jóvenes Investigadores sin vinculación o con vinculación temportal

Título: Relevancia funcional de la ruta Greatwall/PP2A en el mantenimiento de la estabilidad genómica: implicaciones terapéuticas en cáncer.
Referencia: SAF2014-60442-JIN
Investigador Principal: Álvarez Fernández, Mónica
Fecha Inicio: 10/13/2015
Fecha Fin: 10/12/2018
Presupuesto Otorgado: 205.700 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La inestabilidad genómica es una propiedad asociada al cáncer que, además de promover la progresión tumoral, a su vez proporciona oportunidades terapéuticas en tratamientos contra el cáncer. Los agentes inductores de daño al ADN no solo son la base de las quimioterapias convencionales, sino que también comienzan a ser utilizados en terapias dirigidas. Greatwall, conocida también como Mastl, es una nueva quinasa de ciclo celular implicada en el control de la fosfatasa PP2A en mitosis. Greatwall inhibe específicamente complejos PP2A con subunidades reguladoras de la familia B55, que en mamíferos está compuesta por 4 isoformas. Se ha propuesto la participación de Greatwall en la re-entrada en ciclo celular tras una parada inducida por daño en el ADN, y, además, nuestos datos preliminares sugieren su implicación en checkpoints y vías de reparación de daño al ADN. Actualmente, se desconoce la relevancia de Greatwall en cáncer, aunque recientemente hemos descubierto que se encuentra sobreexpresada en múltiples tumores. Por otro lado, PP2A es un supresor tumoral y su reactivación se ha propuesto como estrategia terapéutica para el tratamiento contra el cáncer. Sin embargo, debido a la existencia de múltiples subunidades reguladoras e isoformas, la relevancia fisiológica de los distintos complejos de PP2A apenas se ha estudiado. Proponemos, por tanto, que además de su efecto antimitótico, la inhibición de Greatwall puede ser de utilidad terapéutica a través de la reactivación de PP2A y /o en tratamientos basados en la inducción de daño al ADN. En concreto, en este proyecto pretendemos investigar: 1) la función de la ruta Greatwall/PP2A en la respuesta al daño al ADN; 2) la relevancia de los complejos PP2A/B55 en mamíferos, y 3) la utilidad terapéutica de la inhibición de Greatwall en el tratamiento contra el cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Función y regulación de la cohesina: un enfoque multidisciplinar.
Referencia: BFU2013-48481-R
Investigador Principal: Losada Valiente, Ana Isabel
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 459.800 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La cohesina es un complejo multiproteico que posee la habilidad de atrapar dos segmentos de DNA dentro de su estructura en forma de anillo. Los dos segmentos pueden pertenecer a dos cromátidas hermanas, y entonces la cohesina está mediando cohesión. La cohesión asegura una segregación cromosómica fidedigna en mitosis y meiosis y facilita la reparación del DNA mediante recombinación homóloga. La cohesina puede abrazar también los dos segmentos de DNA en la base de un lazo de cromatina. Estos lazos constituyen uno de los principios organizadores de la cromatina interfásica y permiten interacciones entre elementos distantes, como enhancers y promotores. Participan así en la regulación de la expresión génica y también en la replicación y las reordenaciones de algunos loci. La cohesina se compone de Smc1, Smc3, Rad21 y SA, que en células somáticas de organismos vertebrados puede ser bien SA1 o SA2. También hay dos versiones de Pds5, factor que se une a la cohesina y modula su asociación con la cromatina. Para entender la especificidad funcional de los distintos complejos cohesina, hemos generado modelos de ratón deficientes para SA1, Pds5A y Pds5B. La caracterización de los fibroblastos embrionarios correspondientes ha revelado una cierta especificidad en el establecimiento de la cohesión en distintas regiones cromosómicas, con la cohesina-SA2-Pds5B actuando en el centrómero y la cohesina-SA1 unida a Pds5A o Pds5B en el telómero. También encontramos diferencias notables en la distribución genómica de la cohesina-SA1 y la cohesina-SA2, lo que parece tener importantes consecuencias para la regulación de la expresión génica.

A pesar de lo mucho que se ha avanzado en el conocimiento de la cohesina en los últimos años, aún quedan muchos interrogantes sobre su mecanismo de acción y su regulación. Resolver estas cuestiones es crucial para entender cómomutaciones en los genes de cohesina y sus factores reguladores afectan a la salud humana. Se han descrito varios síndromes, denominados cohesinopatías, cuyo origen está en mutaciones de genes relacionados con la cohesina. Por otro lado, la infertilidad y el riesgo de dar a luz niños con malformaciones en madres añosas parecen deberse al deterioro de la cohesión en los oocitos. Recientemente también se han identificado mutaciones en cohesina en diversos tipos de tumores, en algunos casos con una frecuencia muy alta. Es por tanto prioritario conocer cuál de las funciones de la cohesina está alterada en cada caso para entender los mecanismos molecular subyacentes a la patología y así poder mejorar tanto el diagnóstico como el tratamiento de los pacientes afectados.

Este proyecto tiene como objetivo entender las funciones específicas de los diferentes complejos cohesina, no sólo en relación a la segregación cromosómica sino también en la organización espacial de la cromatina. Para ello emplearemos un enfoque multidisciplinar que incluye el uso de modelos de ratón, líneas celulares y extractos de huevos de Xenopus, y técnicas que van de la bioquímica y biología celular clásicas a nuevas tecnólogías ómicas que usan secuenciación masiva y complejos modelos matemáticos para interrogar la topología del genoma. Es más, queremos aplicar el conocimiento del papel de la cohesina como mediadora de interacciones entre elementos genómicos distantes para identificar los genes diana de locus de susceptibilidad asociados al riesgo de padecer una enfermedad.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: La senescencia celular como componente activo en la remodelación de tejidos.
Referencia: BFU2014-60020-R
Investigador Principal: Muñoz Espin, Daniel
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 8/31/2016
Presupuesto Otorgado: 145.200 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Comprender la remodelación de tejidos constituye un importante reto. La senescencia celular es una respuesta común de las células al daño y se caracteriza por una parada proliferativa estable y una intensa secreción de componentes inflamatorios. Descubrimientos recientes están redefiniendo nuestra visión de la senescencia como un proceso que promueve la remodelación de tejidos durante el desarrollo embrionario y en respuesta a daño. He publicado en Cell (2013) que la senescencia actúa durante el desarrollo normal del embrión jugando un papel activo en la remodelación de tejidos. Así, la senescencia facilita la eliminación de estructuras embrionarias transitorias, controla el balance de diferentes poblaciones celulares, y contribuye a la morfogénesis. En los últimos años, la senescencia se ha encontrado, además del cáncer, asociada a múltiples patologías donde crea un entorno que contribuye a eliminar las células dañadas, y este es el tema de mi reciente revisión en Nat Rev Mol Cell Biol (2014). Para renovar el tejido, las células senescentes detienen su proliferación, reclutan células fagocíticas, y promueven la movilización de células progenitoras vecinas que repueblan el tejido. Esta secuencia de eventos (senescencia, eliminación y regeneración) puede no ser completada en contextos patológicos o de envejecimiento, y resulta en la acumulación de células senescentes que agravan la disfunción tisular. Cada vez hay más evidencias sobre la manipulación de la senescencia como una herramienta terapéutica. En el cáncer y durante la reparación de tejidos, las terapias prosenescentes contribuyen a minimizar el daño limitando la proliferación de células no deseadas. Al mismo tiempo, las terapias antisenescentes pueden ayudar a eliminar áreas de células senescentes que se acumulan durante el envejecimiento o el daño crónico para recuperar la función del tejido.

La novedad de REMODEL se basa en tres ideas innovadoras. AIM#1: Caracterizar el papel de la senescencia durante el desarrollo embrionario, definiendo los mecanismos moleculares implicados. He publicado en Cell que la eliminación de la senescencia puede ser compensada por apoptosis durante el desarrollo. Recíprocamente, quiero determinar si la eliminación de la apoptosis resulta en una respuesta senescente incrementada, y si la inhibición simultanea de la senescencia y la apoptosis genera defectos morfológicos más agudos. AIM#2: Hay evidencias de que el entorno inflamatorio favorece la plasticidad celular y procesos de “reprogramación”, y comprobaré la hipótesis de que, en contextos de daño celular, la senescencia promueve la plasticidad de células vecinas para facilitar la reparación. Poseo datos no publicados que muestran una estrecha asociación de células senescentes y células pluripotentes en estructuras embrionarias y en tejidos dañados. AIM#3. Colaboro con un grupo de químicos que han desarrollado nanopartículas específicas de senescencia (SSNs) que liberan su contenido específicamente en células senescentes en cultivo. Tengo evidencias de que estas nanopartículas también funcionan in vivo en un modelo murino de adenoma de pulmón, y pretendo probar su potencial terapéutico en enfermedades asociadas a la senescencia como el cáncer o las patologías fibróticas. En conjunto, me encuentro en una posición estratégica para llevar a cabo este proyecto competitivamente. REMODEL avanzará nuestro conocimiento del papel de las senescencia en la remodelación de tejidos y en enfermedades.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Patrones de Expresión en Comorbilidad Inversa.
Referencia: BFU2015-71241-R
Investigador Principal: Valencia Herrera, Alfonso
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 199.650 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La ocurrencia simultánea de varias enfermedades (comorbilidad) es ya más una regla que una excepción en poblaciones en continuo envejecimiento. No es exagerado decir que comprender las bases moleculares de la comorbilidad va a tener importantes consecuencias para la prevención, el diagnóstico y el tratamiento de enfermedades complejas. En particular, en recientes estudios médicos y poblacionales se ha detectado un riesgo inverso de sufrir algunas enfermedades en pacientes enfermos de otras; este fenómeno se denomina ‘Comorbilidad Inversa’, y puede considerarse como un factor de protección que algunas enfermedades proporcionan frente al riesgo de padecer otras. La tendencia a la

Comorbilidad Inversa es particularmente fuerte entre los trastornos del Sistema Nervioso Central (CNSd), tales como la enfermedad de Alzheimer, la enfermedad de Parkinson y la esquizofrenia, y algunos tipos de cáncer, en particular de pulmón, de próstata y colorectal. Por el contrario, los tumores cerebrales presentan una relación directa con algunas CNSd, sirviendo en este contexto de control de comorbilidad positiva.

Con anterioridad hemos demostrado la relación estadística entre cientos de genes que en ambos grupos de enfermedades presentan un comportamiento inverso (cuando están sobreexpresados en un grupo de enfermedades están reprimidos en las otras y vice-versa – Ibañez et al., 2014, Sánchez-Valle et al., 2015). En este proyecto proponemos analizar como la Comorbilidad Inversa se refleja en cohortes de pacientes reales que sufren estas enfermedades. En otras palabras, proponemos pasar de una tendencia estadística general a observaciones biológicamente relevantes en sub-grupos específicos de pacientes.

El proyecto se divide en las siguientes fases:

1. Detección de “patrones génicos” mediante el análisis sistemático de “cohortes de pacientes” para detectar genes que muestren patrones de expresión génica opuestos entre sub-grupos de pacientes sufriendo distintas enfermedades. Este problema requerirá el desarrollo de metodología de clasificación específica;
2. Estudio de las potenciales causas y/o formas de control que llevan a dichos “patrones génicos” en función de las posibles mutaciones relacionadas con la expresión (eQTLs) – extendiendo sus posibles consecuencias a la estructura 3D de la cromatina – y otras causas relacionadas con las modificaciones epigenéticas.
3. Uso de la nueva metodología de “Redes Multiplex”, adecuada para establecier hipótesis funcionales a partir de los datos de las diferentes redes asociadas a un patrón génico (i.e. variantes genéticas, regulación epigenética, redes de regulación de factores de transcripción), utilizando experimentos de simulación de permutaciones;
4. Identificación de grupos de pacientes representativos de los patrones génicos (junto a la información sobre posibles mecanismos de control) como clave para encontrar posibles relaciones con síntomas o características específicas de la enfermedad;
5. Finalmente, toda la información será ofrecida de manera abierta mediante nuestro ‘Portal de Medicina Personalizada’ desarrollado con anterioridad. Este portal nos ofrece la posibilidad de asociar los datos de patrones génicos con el resto de la información genómica disponible en grandes proyectos de genómica y bases de datos.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Control extrínseco del nicho de células madre de la piel en la homeostasis y el cáncer.
Referencia: BFU2015-71376-R
Investigador Principal: Pérez Moreno, Mirna Alicia/ Ortega Jiménez, Sagrario
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 217.800 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las células madre epiteliales de la piel residen en un entorno tisular complejo, que modula sus propiedades regenerativas a lo largo de la vida. Recientemente, se ha comenzado a asociar la activación cíclica de las células madre del fóliculo piloso (HF-SCs) con algunas señales clave que emanan del macroambiente tisular. Sin embargo, la contribución de la mayoría de los diversos tipos celulares que residen en el macroambiente tisular en este proceso aún se desconoce. El dilucidar la existencia de nuevos tipos celulares del macroambiente tisular que contribuyen a la activación del nicho de las células madre de la piel, en coordinación con las propiedades intrínsecas de las HF-SCs, es fundamental para definir las múltiples jerarquías que regulan la regeneración de los folículos pilosos. Esto es un paso importante para comprender como las alteraciones en las HF-SCs originan enfermedades de la piel, incluido el cáncer. Las células madre de la piel se han identificado como la células que dan origen a los carcinomas de piel. Desde su identificación, las alteraciones intrínsecas que regulan el comportamiento de las células madre han sido objeto de intensa investigación. Sin embargo, las células tumorales evolucionan de manera clonal, formando tumores heterogéneos, estableciendo interacciones complejas con el macroambiente tumoral. Estas interacciones influyen en la la proliferación de las células madre tumorales, en la progresión del tumor y en su resistencia a las terapias contra el cáncer. La identificación de nuevos mecanismos de señalización y de nuevos tipos celulares del macroambiente tisular que sustentan esta complejidad es uno de los principales objetivos en el campo de la biología del cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: FAKACT: Estudios estructurales para elucidar el mecanismo de activación de la quinasa de adhesión focal
Referencia: BFU2016-77665-R
Investigador Principal: Lietha, Daniel
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2018
Presupuesto Otorgado: 84.700,00 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El cáncer es uno de los retos más importantes para la salud pública. La mayoría de terapias anti-tumorales muestran alta toxicidad y la aparición de mutaciones resistentes limita el uso prolongado de un único fármaco. Con el fin de desarrollar terapias nuevas y específicas contra el cáncer es necesario entender en detalle los mecanismos moleculares que regulan la actividad de las proteínas diana. En este proyecto proponemos investigar los mecanismos reguladores de la quinasa de adhesión focal (FAK), una diana anti-tumoral que integra las rutas de señalización de crecimiento y de los receptores de adhesión y controla la proliferación, supervivencia, adhesión y migración celular. Así, la actividad de FAK está sobrexpresada en las células tumorales, favoreciendo el crecimiento tumoral, la invasión y la metástasis. Su importancia, tanto en la fisiología, como en la enfermedad, plantea la necesidad de entender los mecanismos de activación de la proteína. El objetivo principal de esta propuesta de investigación es continuar trabajo previo, donde identificamos un mecanismo de activación de FAK en varias etapas, y obtener información a nivel atómico de los pasos clave en la secuencia de activación de la proteína. Esta información permitirá, en el futuro, un enfoque racional basado en la estructura, con el fin de diseñar compuestos con alta especificidad dirigidos a inhibir estos mecanismos.

Tras la adhesión celular, FAK es reclutada para la formación de grandes complejos de adhesión llamados adherencias focales. Previamente demostramos que el reclutamiento de FAK a las adherencias focales dispara su mecanismo de activación: primero FAK se une a la membrana plasmática interaccionando con lípidos de fostatidilinositol específicos y esta interacción induce la oligomerización de FAK en la membrana. En su forma oligomérica FAK sufre una reorganización de dominios que permite la autofosforilación eficiente. Una vez autofosforilada, FAK recluta la quinasa Src que, a su vez, fosforila diferentes sitios de FAK dando lugar a una activación completa. Sin embargo, actualmente no disponemos de una visión atómica de estos sucesos. Por ello proponemos una metodología híbrida donde combinaremos microscopía electrónica, cristalografía de rayos X y experimentos de intercambio hidrógeno-deuterio para obtener un modelo atómico o pseudo-atómico que revele cómo se ensambla FAK en la membrana y cómo los cambios conformacionales favorecen su autofosforilación. Además, investigaremos cómo la unión a Src y la fosforilación alteran la unión de FAK a la membrana y favorecen su completa activación. Los modelos estructurales se validarán generando mutantes específicos que serán caracterizados tanto bioquímicamente como en experimentos de biología celular. En esta propuesta hemos establecido estrechas colaboraciones con varios grupos que complementan nuestra propia experiencia y con los que, de manera conjunta, realizaremos el trabajo. La información obtenida se integrará directamente en un proyecto paralelo del grupo (con financiación independiente), que utiliza la información estructural y de los mecanismos moleculares para el desarrollo de compuestos que pueden interferir y bloquear a FAK en diferentes etapas de la secuencia de activación.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: COHESIN2: Mecanismos moleculares de la especifidad funcional de las variantes del complejo cohesina
Referencia: BFU2016-79841-R
Investigador Principal: Losada Valiente, Ana Isabel
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2019
Presupuesto Otorgado: 338.800,00 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La reciente secuenciación de genomas de cáncer ha puesto de manifiesto la prevalencia de mutaciones en genes del complejo cohesina y sus subunidades reguladoras en diversos tipos de tumores. Se han descrito también varios síndromes, denominados cohesinopatías, cuyo origen está en mutaciones de genes relacionados con la cohesina. La cohesina es un complejo multiproteico que posee la habilidad de atrapar dos segmentos de DNA dentro de su estructura en forma de anillo. Cuando estos dos segmentos pertenecen a las cromátidas hermanas, la cohesina está mediando cohesión. La cohesión asegura una segregación cromosómica fidedigna en mitosis y meiosis y facilita la reparación del DNA mediante recombinación homóloga. La cohesina puede abrazar también dos segmentos de DNA en la base de un lazo de cromatina. Estos lazos constituyen uno de los principios organizativos de la cromatina interfásica y permiten o impiden interacciones entre elementos distantes, como enhancers y promotores. Participan así en la regulación de la expresión génica y también en la organización de factorías de replicación y las reordenaciones de algunos loci. La cohesina se compone de cuatro subunidades: Smc1, Smc3, Rad21 y SA, que en células somáticas de organismos vertebrados puede ser SA1 o SA2. Además, tres factores se asocian la cohesina una vez unida a cromatina: Pds5, Wapl y Sororina. También hay dos versiones de Pds5, Pds5A y Pds5B, capaces de interaccionar con cohesina-SA1 y cohesina-SA2. Así pues, 4 posibles variantes del complejo oexisten en las células somáticas. El interés principal de nuestra investigación es entender la especificidad funcional de estas variantes y cómo su ausencia o su mal funcionamiento puede contribuir patalogías humanas como el cáncer.

En proyectos anteriores hemos generado modelos de ratón deficientes en los genes que codifican SA1, SA2, Pds5A y Pds5B. La caracterización de los fibroblastos embrionarios correspondientes ha revelado una cierta especificidad en el establecimiento de la cohesión en distintas regiones cromosómicas, aunque los determinantes moleculares de esta especificidad no se conocen. Por otro lado, hemos observado que la falta de cada una de las variantes provoca cambios en la expresión génica, distintos en cada genotipo. En el caso al menos de SA1, su falta altera también la distribución de la cohesina en el genoma. La falta de las proteínas Pds5 dificulta la movilidad del complejo. Basándonos en estos y otros resultados, nuestra hipótesis es que las variantes del complejo dictan dos aspectos del comportamiento de la cohesina que son importantes para su función: su localización genómica y la dinámica de su asociación con la cromatina. A su vez, estos efectos se deberían a la interacción de las subunidades variantes con proteínas específicas. Para testar esta hipótesis en esta propuesta combinaremos técnicas que van de la bioquímica y biología celular clásicas a tecnólogías ómicas que usan secuenciación masiva y modelos matemáticos para interrogar la topología del genoma. Se sarán modelos de ratón, líneas celulares y extractos de huevos de Xenopus. Es de esperar que nuestros resultados ayuden aclarar los mecanismos moleculares subyacentes a la patologías humanas en las que se han contrado mutaciones en el complejo y contribuyan así a mejorar tanto el diagnóstico como el tratamiento de los pacientes afectados.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: REPLICON: Control de la replicación del DNA eucariótico
Referencia: BFU2016-80402-R
Investigador Principal: Méndez Zunzunegui, Juan Ramón
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2019
Presupuesto Otorgado: 314.600,00 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La replicación de DNA es un proceso central para las células proliferantes que permite transmitir la misma información genética a las dos células hijas en cada división mitótica. El elevado tamaño de los genomas de mamífero impone que el proceso comience desde miles de posiciones llamadas orígenes de replicación cuya ubicación a lo largo de los cromosomas no se conoce con precisión. Cada origen sirve como punto de carga de la maquinaria proteica encargada de la síntesis de DNA en dos horquillas de replicación que progresan en sentidos opuestos desde el origen.

El proceso de replicación entraña riesgos para la integridad del genoma. La maquinaria replicativa se ralentiza o se detiene cuando el DNA molde está dañado por la radiación ultravioleta, radicales libres u otros agentes tóxicos, o ante una posible colisión con la maquinaria de transcripción. Este fenómeno se conoce como ‘estrés replicativo’ y puede provocar el colapso de las horquillas, generando roturas en el DNA que favorecen la recombinación y las reordenaciones cromosómicas. Además, aunque con baja frecuencia, las DNA polimerasas cometen errores que pueden fijarse como mutaciones si no son reparados adecuadamente.

La investigación de nuestro grupo está centrada en los mecanismos que controlan la replicación del genoma humano tanto en la fase de iniciación como en la de elongación. En proyectos anteriores hemos identificado dos vías para contrarrestar el estrés replicativo: (1) la existencia de orígenes de replicación ‘latentes’ que se activan en respuesta a la ralentización o colapso de horquillas próximas (Ibarra et al, 2008, Proc Natl Acad Sci USA); (2) la función de la primasa-polimerasa PrimPol, que facilita la replicación a través de ciertas lesiones en el DNA (Mouron et al 2013, Nat Struct Mol Biol). También hemos estudiado las consecuencias de la desregulación de la replicación in vivo, empleando modelos animales(Bua et al, 2015, Cell Cycle; Alvarez et al, 2015, Nat Comm). El proyecto REPLICON2 mantiene las principales lineas temática del laboratorio, profundizando en resultados recientes acerca de la selección y activación de orígenes de replicación en condiciones normales o de estrés replicativo, y la regulación de las proteínas iniciadoras. Además, esta propuesta abre nuevas direcciones relacionadas con el control de la rereplicación, las posibles interacciones de letalidad sintética entre vías de replicación y reparación del DNA, y las conexiones entre el estrés replicativo y el metabolismo. Para ello, combinaremos técnicas bioquímicas y de biología celular, entre las que destacan el análisis de la replicación en moléculas individuales, así como el uso de modelos de ratón modificados genéticamente.

El estrés replicativo está asociado a varias enfermedades genéticas y algunos tipos de cáncer; también contribuye al declive funcional de células y tejidos con el envejecimiento. Por lo tanto, comprender los mecanismos moleculares que permiten controlarlo o combatirlo tiene implicaciones directas para la salud.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: CAD3D: Estructura y caracterización funcional de CAD, una diana antitumoral que controla la biosíntesis de pirimidinas
Referencia: BFU2016-80570-R
Investigador Principal: Ramón Maiques, Santiago
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2018
Presupuesto Otorgado: 121.000,00 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las pirimidinas son componentes esenciales en la replicación del ADN, síntesis de ARN y ribogénesis, la glicosilación de proteínas y la síntesis de lípidos. Las células tumorales y neoplásicas dependen de la activación persistente de la síntesis de novo de pirimidinas para alimentar su rápida proliferación y crecimiento celular. Esta adicción a niveles elevados de pirimidinas es un punto vulnerable de las células cancerosas y abre la posibilidad al desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas. Esta propuesta quiere dar una descripción estructural y funcional de CAD, una partícula de 1.5 MDa formada por la asociación de un polipéptido multifuncional de 240 kDa que cataliza las tres primeras reacciones de la síntesis de novo de pirimidinas. El acrónimo CAD proviene de las tres actividades codificadas en diferentes dominios dentro de la proteína: carbamil fosfato sintetasa dependiente de glutamina (GLNase-CPSase), aspartato transcarbamilasa (ATCase) y dihidroorotasa (DHOase). CAD no sólo inicia y limita el flujo de la síntesis de novo sino que es además el punto de control de la ruta, estando su actividad fuertemente regulada por efectores alostéricos y modulada por fosforilaciones a través de tres rutas de señalización. A pesar del papel central de CAD en el metabolismo celular, de su necesaria activación durante la proliferación celular y del potencial como diana anti-tumoral, desconocemos cuál es la arquitectura del complejo y cómo son los mecanismos moleculares que regulan su funcionamiento. Nuestro objetivo es determinar la arquitectura de CAD y describir en detalle atómico los mecanismos catalíticos y de regulación de las distintas reacciones enzimáticas, la relación entre los distintos dominios funcionales y como los efectores alostéricos, las modificaciones postraduccionales y la interacción con otras proteínas modulan su función. Las respuestas a estas cuestiones biológicas fundamentales nos permitirán evaluar la condición de CAD como diana anti-tumoral y guiarán en el desarrollo de inhibidores con posible uso terapéutico.

Esta propuesta, restringida a una duración de 2 años por la relación contractual del IP con el CNIO, parte de la experiencia adquirida durante dos proyectos previos (BFU2010 y BFU2013) en los que determinamos la estructura de los dominios DHOase y ATCase de CAD humana y realizamos una caracterización bioquímica exhaustiva de sus actividades. Además expresamos y purificamos la proteína completa del hongo Chaetomium thermophilum en cantidades y con una pureza suficientes para llevar a cabo la caracterización estructural. También produjimos un subcomplejo DHOase-ATCase y demostramos que forma el núcleo estructural de CAD. Ahora proponemos continuar la caracterización estructural y funcional detallada de CAD completa y del complejo DHOase-ATCase combinando cristalografía de rayos X y microscopía electrónica con estudios bioquímicos, mutagénicos y celulares. Además, caracterizaremos los dominos GLNase y CPSase y exploraremos la producción de CAD de otros animales. Este marco experimental será muy valioso para testar el impacto funcional de mutaciones clínicas encontradas por primera vez en pacientes con deficiencias parciales de CAD. Este estudio nos permitirá juntar los análisis estructurales y bioquímicos con la información clínica de los pacientes para entender mejor las bases moleculares de las patologías y mejorar su diagnóstico y tratamiento.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Estudios estructura-función de las fusiones oncogénicas de RET en cancer: desde el mecanismo de acción hacia la terapia dirigida
Referencia: BFU2017-86710-R
Investigador Principal: Plaza Menacho, Iván
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 106.480,00
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Las translocaciones cromosómicas de los exones 12-21 de RET están directamente implicadas en cánceres humanos. Estos reordenamientos genéticos generan fusiones oncogénicas en las que las secuencias codificantes del dominio tirosina quinasa del receptor RET se fusionan con secuencias amino-terminales de genes que codifican dominios “coiled-coil” o de dimerización de diversas proteínas citoplasmáticas.

Existe una falta de información sobre los mecanismos moleculares y biológicos por los cuales estas formas oncogénicas de RET ejercen su acción transformante. La comprensión de estos mecanismos es crucial para: i) definir nuevos subtipos moleculares exclusivos de RET en tumores humanos, y ii) encontrar y desarrollar opciones terapéuticas óptimas, ya que los compuestos actuales dirigidos al dominio quinasa de RET que se están probando en clínica no son específicos y no proporcionan una ventaja de supervivencia global significativa. Este programa básico de investigación translacional dará una visión crucial de los mecanismos de acción asociados con un conjunto específico de fusiones oncogénicas de RET, CCDC6-RET, RIa-RET y KIF5B-RET en el cáncer de pulmón y de tiroides a nivel atómico y molecular. Actualmente, la falta de eficacia de los compuestos dirigidos contra la actividad quinasa de RET en clínica es debido principalmente a la carencia en proyectos de descubrimiento temprano de fármacos centrado en RET. En nuestro programa de investigación, la información a nivel estructural y molecular proporcionada por nuestro enfoque multidisciplinar estructura-función se traducirá en el diseño y desarrollo de fármacos más potentes y específicos contra la actividad (oncogénica) de RET, ya sean competidores de ATP o compuestos alostéricos, que pueden dar lugar a mejores tratamientos personalizados para pacientes con cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: CDK8 nueva diana en terapia del cáncer. Relevancia de la actividad quiinasa CDK8, descubrimiento de inhibidores selectivos oralmentente disponibles
Referencia: SAF2013-44267-R
Investigador Principal: Pastor, Joaquín y Blanco, Carmen
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 6/30/2016
Presupuesto Otorgado: 121.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El cáncer es una enfermedad grave que sigue siendo una necesidad médica no cubierta. Los avances en la biología del cáncer han permitido el desarrollo de agentes anticancerígenos específicos así como el advenimiento de conceptos de medicina personalizada. La desregulación de la vía Wnt/β-catenina desempeña un papel central en el cáncer de colon y CDK8 ha sido identificado como un oncogén en este tipo de tumores, siendo su actividad quinasa necesaria para la formación de tumores. Por otra parte, la misma reduce la citotoxicidad de las células NK, por lo que inhibidores de CDK8 (CDK8is) también pueden representar una oportunidad como inmunoterapeúticos en terapia del cáncer.

El principal objetivo del Programa de Terapias Experimentales del CNIO es descubrir nuevos agentes antitumorales (Proyectos CIT-090000-2008-14 y ADE08/90038). El grupo cuenta con experiencia en el descubrimiento de fármacos en el entorno académico apoyado por el licenciamiento de 3 clases diferentes de inhibidores de quinasas a empresas de carácter farmacéutico. Dentro de estos proyectos, hemos realizado investigación preliminar sobre CDK8. Como resultado, se han identificado potentes CDK8is, capaces de inhibir funcionalmente la actividad β-catenina a nivel celular. Estos inhibidores han demostrado una inhibición potente y selectiva de la proliferación de células tumorales de colon que expresan altos niveles de CDK8.

El proyecto tiene objetivo doble: validar y evaluar la importancia biológica de la actividad quinasa CDK8 en cáncer y descubrir y desarrollar CDK8is avanzados con una posición robusta de “Propiedad Intelectual” (PI), que permita su licenciamiento a empresas de carácter farmacéutico para su desarrollo clínico como último objetivo.

La evaluación de la relevancia terapéutica de CDK8 comprenderá el desarrollo de experimentos donde su actividad haya sido eliminada (CDK8KD) en diferentes tipos de líneas celulares de cáncer y la comparación de su proliferación con la de las mismas líneas con actividad CDK8 intacta. Adicionalmente, otros experimentos se dedicarán a encontrar potencial letalidad sintética y combinaciones sinérgicas con agentes antitumorales aprobados. Los resultados reforzarán la validación de CDK8 como diana y supondrán conocer su relevancia en otros tipos de tumores más allá de los conocimientos actuales.

Respecto al descubrimiento y optimización de nuevos CDK8is, éstos deberán ser patentables, potentes, selectivos y oralmente biodisponibles para realizar estudios in vivo de “Prueba de Concepto” (PdC). El proceso comenzará con una fase de Generación de “Hits” con PI robusta, donde se utilizará información previa, hits ETP-CNIO y estructural de rayos-X. Las propuestas serán priorizadas por técnicas de “Docking” para su síntesis y ensayo, preparándose un número limitado de análogos que facilite su selección para la fase “Hit to Lead”. Esta consistirá en la generación de datos de Relaciones Estructura-Actividad, selectividad , ADMET y preliminares de farmacocinética in vivo (PK), que facilitarán la selección de compuestos para la fase final de optimización “LO”, donde se optimizarán fundamentalmente propiedades in vivo como PK y conducta PK/PD. Los leads avanzados se utilizarán en estudios de PdC donde deberan regular biomarcadores y producir eficacia antitumoral en modelos animales dependientes de CDK8.

La PI se protegerá con patentes, iniciandose actividades de comercialización para alcanzar el objetico último del proyecto.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Células ES haploides para investigación en cáncer
Referencia: SAF2013-44866-R
Investigador Principal: Ortega Jiménez, Sagrario
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 217.800 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las células madre embrionarias (ES) de ratón representan un sistema biológico experimental de gran versatilidad: son el vehículo para introducir mutaciones dirigidas en la línea germinal del ratón, y constituyen una herramienta esencial para el estudio de las bases moleculares de la pluripotencia, auto-renovación y diferenciación celular. Además, el screening a nivel genómico en células ES permite explorar las bases genéticas de enfermedades humanas y la anotación funcional de genes a gran escala. Sin embargo, el cariotipo diploide de las células ES es una limitación a la hora de abordar screening genéticos, especialmente para la identificación de mutaciones recesivas. Recientemente se han establecido líneas de células ES murinas con cariotipo haploide, lo cual ha abierto nuevas posibilidades para la genética en mamíferos. En esta propuesta planteamos aplicar el potencial de los screenings genéticos en células ES haploides de ratón a la investigación en cáncer y especialmente al ensayo de terapias a nivel preclínico. El objetivo es crear una plataforma internacional de generación de librerías mutantes a partir de células ES haploides murinas dentro del contexto de cáncer. La apuesta última es integrar esta plataforma dentro de una red europea de modelos animales de enfermedades humanas, utilizando el genoma haploide como sistema modelo.

Nuestro laboratorio tiene amplia experiencia en el cultivo y la manipulación de células ES murinas y recientemente hemos establecido nuestras propias líneas de células ES haploides de genotipo silvestre a partir de embriones partenogenéticos de ratón. Además, en el CNIO disponemos de una extensa colección de modelos de cáncer y de líneas de ratón portadoras de alelos mutantes a partir de las cuales planteamos establecer la primera colección de líneas de células ES haploides para screenings genéticos de interés en cáncer. Estas líneas se utilizarán en screenings de interacción génica y de viabilidad y/o letalidad sintética para identificar nuevas mutaciones de relevancia en el desarrollo de terapias antitumorales.

Este proyecto tiene además otras vertientes de interés científico-tecnológico, como son el desarrollo de métodos para introducir mutaciones dirigidas en células ES haploides utilizando el sistema CRISPR/cas, o la caracterización de embriones y células ES haploides en cuanto a su capacidad de diferenciación in vitro e in vivo. Igualmente, el proyecto permitirá aumentar nuestro conocimiento de los factores que contribuyen a la estabilización del genoma haploide, así como explorar la posibilidad de establecer células diferenciadas, por ejemplo fibroblastos embrionarios (MEFs) o células sanguíneas progenitoras con cariotipo haploide. Las propiedades de las células ES permiten abordar además la puesta a punto de ensayos funcionales y screenings genéticos de diferenciación celular, pluripotencia y crecimiento/diferenciación in vivo (teratomas) que ampliarán el repertorio de aplicaciones de las líneas de células ES haploides derivadas de este proyecto.

Tanto la experiencia previa del grupo como la colección de modelos y de alelos de interés en cáncer de que disponemos en el CNIO nos sitúan en una posición óptima para liderar esta propuesta, que también daría acogida a grupos españoles de otras instituciones que trabajan con modelos genéticos en ratón, y nos pondría en una posición de liderazgo en Europa en genética de sistemas con una orientación hacia cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Telómeros, telomerasa y enfermedad
Referencia: SAF2013-45111-R
Investigador Principal: Blasco Marhuenda, Maria A.
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 847.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El envejecimiento progresivo de la población es uno de los grandes retos de nuestra sociedad. Se predice que para 2015 más de un tercio de la población habrá superado los 65 años de edad. El envejecimiento se considera ahora como uno de los mayores factores de riesgo en el desarollo de la mayoría de las enfermedades que afligen a nuestra sociedad, entre los que se incluyen la muy elevada prevalencia de enfermedades como el cáncer o la enfermedad cardiovascular. El entender las causas del envejecimiento ha pasado a ser por tanto una prioridad a la hora de disminuir la carga de enfermedad. Actualmente prevalece la noción de que existen unos mecanismos moleculares subyacentes que serían capaces de explicar el envejecimiento celular y del organismo. Uno de estos mecanismos, avalado de sólida evidencia molecular y genética, es el acortamiento progresivo de los telómeros asociado a la edad. Nuestro grupo, mediante el uso de modelos de ratón modificados genéticamente, ha sido pionero en la demostración de la función que desempeñan los telómeros y la telomerasa en cáncer y envejecimiento. Nuestros experimentos de prueba de principio sirvieron para identificar los telómeros y la telomerasa como dianas potenciales para el tratamiento del cáncer y las enfermedades relacionadas con el envejecimiento. Más recientemente, nuestro grupo ha sido el primero en demostrar, en cualquier organismo, que retrasar la tasa de acortamiento telomérico mediante la activación de la telomerasa essuficiente para retrasar el envejecimiento y aumentar la longevidad, demostrando así la actividad de la telomerasa en retrasar la enfermedad. En este proyecto nos proponemos desarrollar modelos murinos preclínicos para diferentes enfermedades asociadas a la pérdida de función telomérica, entre las que se incluyen los llamados síndromes teloméricos (anemia aplásica, fibrosis pulmonar idiopática, etc), así como enfermedades prevalentes asociadas a la edad, como las enfermedades cardiovasculares y el cáncer. Emplearemos estos modelos de ratón para desarrollar estrategias terapéuticas frente al cáncer y las enfermedades asociadas al envejecimiento. Mediante el uso de evidencia genética sólida esperamos avanzar de forma significativa en la comprensión, prevención y tratamiento de la enfermedad. Adicionalmente, continuaremos con nuestros trabajos anteriores dedicados a la disección de la función desempeñada por la cromatina en la regulación del telómero, la trascripción telomérica en particular, así como el estudio de la implicación de los telómeros y la telomerasa en la biología de las células madre y de la pluripotencia.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Entendiendo el estado fundamental de la pluripotencia de las células madre embrionarias mediante proteómica basada en espectrometría de masas.
Referencia: SAF2013-45504-R
Investigador Principal: Muñoz Peralta, Javier
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 205.700 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Las células madre embrionarias (ESCs) se caracterizan por ser pluripotentes, lo que les permite diferenciarse en todos los tipos celulares de un organismo adulto. Debido a esta propiedad, estas células tienen una enorme aplicación en terapias basadas en la medicina regenerativa. Se conocen dos estados de pluripotencia, un estado más maduro, “primed” (representado por células derivadas de embriones en fase de post-implantación) y un estado fundamental, “naïve” (representado por células derivadas de embriones en fase de pre-implantación). En este sentido, es de suma importancia entender las bases moleculares que determinan el estado fundamental de la pluripotencia. Las ESCs “naïve” poseen capacidad de transmisión a la línea germinal lo que permite generar modelos genéticos. Sin embargo, estos avances son aplicables unicamente en el ratón y la rata ya que, de momento, sólo es posible generar ESCs “naïve” de estos organismos. Sorprendentemente, aunque las ESCs humanas (hESCs) se obtienen también de embriones en fase de pre-implantación, sus características las hacen más similares a las células ESCs “primed” de ratón. El pasado mes de octubre su publicó, por primera vez, la generación de hESCs “naïve”.

Los mecanismos moleculares que regulan el estado fundamental de las ESCs no se conocen del todo. Se sabe que la inhibición química de determinadas vías de señalización puede inducir el estado “naïve”: bloqueando MEK que promueve la diferenciación e inhibiendo GSK3 que activa la auto-renovación. Recientemente, se ha observado que la inhibición de CDK8 (una kinasa del complejo Mediator) también promueve este estado al inducir la pausa de la RNA polimerasa II en la región promotora de genes claves para la diferenciación. Hasta la fecha, la mayor parte de lo que conocemos sobre ESCs “naïve” se basa en estudios genómicos, transcriptómicos y epigenómicos. Sin embargo, se conoce poco acerca de la regulación de este proceso a nivel de proteínas, que son precisamente las que realizan la función molecular. El proteoma es extremadamente complejo debido a modificaciones post-traduccionales y “splicing” alternativo. Esta complejidad se amplifica todavía más mediante la conexión de proteínas en complejos y redes de señalización que son altamente divergentes en el espacio y en el tiempo.

En este proyecto, proponemos utilizar una aproximación proteómica basada en espectrometría de masas para estudiar, a nivel de proteína, los mecanismos moleculares implicados en el establecimiento de la pluripotencia en su estado fundamental. Para ello estudiaremos la generación de ESCs “naïve” de origen murino mediante dos rutas (A) MEK/GSK3 y (B) CDK8, en tres niveles regulatorios: (1) expresión, (2) fosforilación y (3) interacción de proteínas. Estos análisis generarán información clave sobre (1) las dinámicas proteómicas globales que tienen lugar durante la transición hacia el estado “naïve”, (2) los eventos de señalización tempranos mediados por fosforilación que son iniciados tras la inhibición de las kinasas MEK/GSK3 y CDK8 y (3) la composición detallada de las proteínas que forman la maquinaria implicada en la pausa transcripcional (una característica de las células “naïve”). Nuestros resultados proporcionarán un conocimiento clave para el entendimiento de la pluripotencia que podría abrir nuevas vías para posibilitar la intervención genética en la medicina moderna.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Inflamación metabólica en cáncer hepático.
Referencia: SAF2013-46089-R
Investigador Principal: Djouder, Nabil
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 145.200 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El hígado desempeña un papel fundamental en la integración de señales nutricionales, y debido a esto es considerado un órgano clave en el mantenimiento de la homeostasis corporal. Diferentes enfermedades como la obesidad asociada a un exceso de nutrientes o la diabetes mediada por niveles elevados de insulina pueden desregular la función hepática, y como consecuencia producir desordenes como la esteatohepatitis no alcohólica (EHNA), que en última instancia puede progresar a carcinoma hepatocelular (CHC). CHC es la tercera causa de muerte por cáncer en el mundo, y según sugiere la organización mundial de la salud (OMS), la malnutrición o la desregulación en la ingesta de nutrientes se considera la mayor amenaza para la salud pública mundial.

Además de esto, el hígado también está involucrado en la respuesta inmune. Tradicionalmente, la inmunidad y el metabolismo han sido considerados como dos entidades diferentes e independientes. Sin embargo, las evidencias clínicas demuestran una interdependencia de estos dos procesos. Además, la obesidad es actualmente considerada como una enfermedad inflamatoria que evoluciona a EHNA y aumenta la incidencia del cáncer hepático.

URI (unconventional RBP5 interactor) es una proteína regulada por la ruta de nutrientes mTOR/S6K1. Mediante el uso de modelos murinos modificados genéticamente, hemos descubierto que el aumento de la expresión de URI específicamente en hepatocitos induce CHC, mientras que bajos niveles de expresión protegen contra la hepatocarcinogenesis inducida por dietilnitrosamina. Además, ratones alimentados con dieta rica en grasas presentan niveles elevados de URI en comparación con aquellos que están en ayunas. Curiosamente, pacientes con obesidad también presentan elevados niveles de URI en comparación con aquellos que no padecen la enfermedad.

El modelo murino que recapitula la ganancia de función de URI en hepatocitos (URI-tetOFFhep) es una herramienta genética única y novedosa generada en nuestro laboratorio. Es importante destacar que recapitula muchas de las características observadas en el CHC humano, y en particular la expansión de progenitores (células ovales). Debido a esto, supone un modelo sin precedentes para el estudio de la carcinogénesis hepática in vivo. Nuestro principal objetivo es entender los mecanismos moleculares por los cuales URI está implicado en la inflamación asociada a nutrientes y si dicha inflamación produce desordenes metabólicos y cáncer hepático. Además, como la inflamación ha sido recientemente implicada en la tumorigenicidad de células progenitoras hepáticas, mediante el uso de ratones URI-tetOFFhep en combinación con experimentos de lineage tracing queremos identificar las células de origen del cáncer hepático, un tema altamente debatido en el campo de la tumorogenesis hepática. En conclusión, este estudio constituye una pieza clave para el

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Cáncer y enfermedades asociadas al envejecimiento: nuevas fronteras y nuevas estrategias
Referencia: SAF2013-48256-R
Investigador Principal: Serrano Marugán, Manuel
Fecha Inicio: 1/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 847.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Nuestro grupo de investigación tiene una trayectoria de más de 15 años trabajando sobre los genes supresores de tumoures. Durante nuestro último período de financiación por el Plan Nacional (2009-2013 ambos incluidos) continuamos profundizando en nuevas vías y modelos animales de cáncer, y extendimos nuestro campo de estudio a la reprogramación celular y al metabolismo, por ser estos dos procesos en los que los genes supresores de tumoures han resultado ser muy relevantes. Hay que destacar que nuestro grupo ha publicado un total de 72 trabajos en estos cinco últimos años, que incluyen papers experimentales en Nature (3x), Cell (1x), Cancer Cell (2x), Cell Stem Cell (2x) y Cell Metabolism (1x). El proyecto actual es continuación del anterior y se estructura en tres grandes bloques: (1) Los supresores de tumoures en enfermedades asociadas al envejecimiento. Este bloque de proyectos implica principalmente a los supresores de tumoures p16INK4a, p19ARF, p53 y p21, y su relación con la diabetes tipo II, estados nutricionales (ayuno y sobrenutrición) y los sensores nutricionales FOXO y mTOR. Estos temas son muy poco conocidos pero consideramos que pueden aportar claves importantes para entender a estos supresores tumourales y a su relación con las enfermedades asociadas al envejecimiento. (2) La senescencia celular en el cáncer y en enfermedades asociadas al envejecimiento. Nuestro grupo ha sido pionero en extender el proceso de senescencia celular desde la placa de cultivo a situaciones in vivo, tanto patológicas (cáncer) como fisiológicas (desarrollo embrionario). En esta nueva etapa queremos generar ratones reporter para la senescencia con idea de definir mejor el proceso de senescencia en procesos patológicos. Nos centraremos en patologías fibróticas, como la fibrosis hepatica y pulmonar, que se pueden recrear en ratones y que se sabe que están asociadas a senescencia. La misma estrategia se usará para eliminar células senescentes usando genes reporter suicidas y evaluar la contribución de la senescencia a las distintas patologías. (3) Factores de pluripotencia en cáncer y regeneración. Llevamos varios años trabajando en reprogramación y esta línea de trabajo continúa con un proyecto sobre el factor de pluripotencia Nanog, sobre las propiedades regenerativas de los ratones reprogramables generados por nosotros, y sobre el efecto de los factores de reprogramación en distintos modelos murinos de cáncer. Estos tres bloques están interconectados y anticipamos descubrimientos que relacionen cáncer, metabolismo, envejecimiento y pluripotencia.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Las ATPasas RuvBL1-RuvBL2 en la vigilancia del ADEN/ARN y enfermedades humanas: mecanismos estructurales y moleculares
Referencia: SAF2014-52301-R
Investigador Principal: Llorca Blanco, Óscar
Fecha Inicio: 7/10/2017
Fecha Fin: 2/28/2019
Presupuesto Otorgado: 103.944,86 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La supervivencia de la célula depende de rutas de vigilancia que mantienen la integridad del genoma y del transcriptoma. Defectos en estos sistemas se relacionan con una larga lista de enfermedades humanas. Esta propuesta investigará el papel de RuvBL1 y RuvBL2 en la vigilancia del ADN y ARN. RuvBL1 y RuvBL2 son dos AAA+ ATPasas con gran homología, y que son componentes indispensables de un buen número de complejos multi-proteicos no relacionados. RuvBL1 y RuvBL2 participan en un amplio expectro de procesos tales como la biogénesis de snoRNPs, la transcripción y reparación del DNA, la remodelación de cromatina, la degradación de RNA mensajeros mediada por mutaciones terminadoras (NMD), y la biogénesis de telomerasa. La motivación de esta propuesta es nuestro gran desconocimiento de cuales son las funciones de estas ATPasas en un conjunto tan diverso de procesos celulares, así como la complejidad de estos procesos, regulados por grandes y dinámicos complejos macromoleculares.

RuvBL1 y RuvBL2, sus complejos y las rutas en las que participan son un área de investigación intensa y de gran relevancia para entender la biología de la célula. Esta propuesta se construye sobre nuestra experiencia anterior, pero se abre a preguntas nuevas y a un área emergente a nivel internacional. El objetivo de esta proyecto es avanzar en la frontera de esta campo, incorporando los últimos desarrollos en crio-microscopía electrónica a resoluciones cercanas a la atómica, e integrando información bioquímica, estructural, funcional e in vivo, para preguntarnos principios mecanísticos básicos.

Esta propuesta proporcionará una visión integrada de las funciones de RuvBL1 y RuvBL2 en el contexto de varios complejos macromoleculares, pero focalizando los esfuerzos en dos área relevantes en enfermedades humanas: la degradación de RNA mensajeros mediada por mutaciones terminadoras (NMD) (Objetivo 1), y la biogénesis de telomerasa (Objetivo 2). También se explorarán las conexiones estructurales y funcionales con el sistema de chaperonas HSP90 (Objetivo 3) y la respuesta a daños en el ADN y la replicación de ADN (Objetivo 4). Nuestros experimentos buscan como objetivo proporcionar modelos de funcionamiento a nivel molecular, mediante la definición de preguntas específicas sobre los mecanismos mediante los que RuvBL1 y RuvBL2 regulan estas rutas.

Estas rutas están implicadas en un gran número de síndromes y enfermedades raras, así como asociadas con cáncer, y son objetivo de varias terapias experimentales. RuvBL1 y/o RuvBL2 están sobre-expresados en varios tumores sólidos, así como en varios tipos de leucemias, mielomas y linfomas. RuvBL1 y RuvBL2 modulan la actividad transcripcional de c-myc y beta-catenina, que son importantes para algunas de estas patologías. Se han identificado polimorfismos en RuvBL1 asociados con cáncer de ovario, e inhibidores de estas ATPasas están siendo diseñados y evaluados en su capacidad anti-tumoral. Además, se están desarrollando inhibidores de HSP90 para el tratamiento del cáncer, y la intervención en el sistema de NMD está siendo utilizanda como estrategia terapéutica en varios desordenes genéticos en humanos. Proponemos que el descubrimiento de las bases estructurales y moleculares mediante las que RuvBL1 y RuvBL2 regulan estas rutas nos permitirá conocer mejor varias enfermedades humanas y síndromes, y proporcionará información potencialmente relevante para el diagnóstico o diseño de nuevas estrategias terapéuticas en el futuro.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Papel de los exosomas tumorales en la reprogramacion del microambiente metastático de los nodulos linfáticos.
Referencia: SAF2014-54541-R
Investigador Principal: Peinado Selgas, Héctor
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 157.300 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Aproximadamente un 90% de los pacientes con cáncer mueren como consecuencia de un proceso metastático. Generalmente, durante este proceso, los nódulos linfáticos son considerados como uno de los sitios preferenciales de diseminación temprana de las células metastáticas. Por lo tanto, definir qué mecanismos están involucrados en este proceso podría ser clave para bloquear el proceso metastático desde sus etapas más iniciales. Es bien conocido que durante la progresión mestastásica el tumor primario condiciona los nódulos linfáticos remodelando su estructura y fisiología, incluso antes del anidamiento de las primeras células tumorales, en un proceso conocido como formación del nicho premetastásico.

Se ha demostrado que las células del microentorno tumoral juegan un papel esencial en el desarrollo del tumor primario, del nicho pre-metastásico así como de la metástasis. Durante este proceso, participan numerosos tipos celulares como: células del sistema inmunitario, progenitores endoteliales y hematopoyéticos así como células del endotelio vascular, linfático, fibroblastos y moléculas de la matriz extracelular.

Recientemente, se ha postulado que los exosomas tumorales podrían estar jugando un papel fundamental en el desarrollo de metástasis en nódulos linfáticos, sin embargo el mecanismo exacto implicado en este proceso aún no ha sido completamente definido.

Nuestro proyecto se centrará en el análisis del papel de los exosomas tumorales durante la metástasis en nódulos linfáticos con el fin de desarrollar nuevas estrategias para bloquear el proceso metastásico. En este sentido, hipotetizamos que los exosomas tumorales que son secretados sistémicamente en la linfa de pacientes con cáncer, promueven la re-educación y reprogramación del microambiente en los nódulos linfáticos favoreciendo de este modo el proceso metastático. Por todo ello proponemos: 1) Definir la composición y las características de los exosomas presentes en la linfa de pacientes con cáncer. 2) Analizar la distribución y la población de células influenciadas por los exosomas tumorales en los nódulos linfáticos y por último 3) Analizar el papel de los exosomas durante el proceso de metástasis. y los mecanismos implicados. Nuestro estudio será pionero en el análisis de exosomas tumorales derivados de pacientes, y generará firmas moleculares con el fin de predecir la evolución y así definir grupos con un mayor riesgo de desarrollar metástasis. Este abordaje innovador permitirá la identificación de nuevos marcadores moleculares y dianas terapéuticas con el fin de bloquear y/o controlar la evolución del proceso metastático.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Tráfico vesicular en la progresión y tratamiento del melanoma.
Referencia: SAF2014-56868-R
Investigador Principal: Soengas González, María Soledad
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 363.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El melanoma cutáneo es el responsable del 80% de muertes por cáncer de piel, con costes multibillonarios por la morbilidad y pérdida de productividad que conlleva. Por tanto, el melanoma representa un claro RETO para la SOCIEDAD, enmarcado en las convocatorias H2020 “Health Demographic Change and Wellbeing”.

Esta es una ambiciosa propuesta traslacional orientada a (i) definir biomarcadores de progresión en el melanoma, (ii) desarrollar nuevos modelos fisiológicos que permitan visualizar fases tempranas y particularmente nichos pre-metastásicos y (iii) validar terapias más eficaces y económicas. El hilo conductor de estos estudios es la maquinaria endolisosomal, que aquí demostraremos que representa una vulnerabilidad terapéutica en el melanoma. Este concepto está avalado por publicaciones de alto impacto en Nat Cell Biol, PNAS, y dos Cancer Cell, así como un artículo en revisión en Nature Medicine. Específicamente, hemos identificado un grupo de genes endolisosomales que están selectivamente sobreexpresados en el melanoma y distinguen este tumor de más de 35 tipos distintos de cáncer. Esta especificidad de linaje es sorprendente, porque los mecanismos responsables de la “identidad” del melanoma no están bien definidos. Además, los lisosomas son orgánulos degradativos esenciales para las células normales y tumorales. Estos estudios condujeron a la GTPasa RAB7 como un nuevo “reostato” que modula de forma selectiva la degradación o el reciclaje/secreción de múltiples factores proliferativos e invasivos. Los mecanismos que regulan la expresión y requerimiento preferencial de la maquinaria lisosomal en el melanoma serán objeto del WP1.

La contribución del tráfico vesicular en la secreción de factores metastásicos se analizará en WP2, y la validación de nuevos compuestos que explotan el tráfico endolisosomal para vectorización tumoral y tratamiento in vivo se perseguirá en WP3. Ambos objetivos parten de la combinación de análisis proteómicos (del secretoma y de vesículas asociadas a exosomas), con estudios histológicos y funcionales en biopsias humanas y sistemas murinos. En particular, hemos generado modelos inmunocompetentes e inmunodeficientes de melanoma para visualizar neo-linfangiogénesis mediada por VEGFR3 (uno de los primeros eventos en el desarrollo de este tumor) mediante técnicas de imagen no invasiva.

Estos modelos permiten un seguimiento integral in vivo de los procesos metastásicos (e.g. antes, durante y después de cirugía, quimio o inmunoterapia). Por tanto, constituyen el primeros sistema “Lymphoreporter” de melanoma en la literatura. Con esta estrategia hemos identificado distintas rutas de metástasis, cuya base molecular se definirá en esta propuesta. En paralelo, caracterizaremos el efecto antitumoral de BO-110. BO-110 es una nueva clase de agente terapéutico basado en nanocomplejos de dsRNA que hemos demostrado que induce una triple acción en el tratamiento del tumor, su vasculatura linfangiogénica y en el reclutamiento del sistema inmune. BO-110 está siendo desarrollado para ensayo clínico por Bioncotech Therapeutics. Otras compañías están interesadas en la propiedad intelectual que hemos generado asociada a efectos inmunomoduladores. Por tanto, confiamos en generar información básica y de interés farmacéutico que apoye esfuerzos nacionales e internacionales (e.g.“Innovative Medicines Initiative” y “Fast Track to Innovation”), que finalmente permitan mejorar la calidad de vida de los pacientes con melanoma metastásico

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Analisis del papel de los astrocitos reactivos en la metastasis cerebral.
Referencia: SAF2014-57243-R
Investigador Principal: Valiente Cortés, Manuel
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 181.500 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Los astrocitos mantienen la homeostasis del cerebro, pero también son uno de los principales mecanismos de defensa cuando el cerebro sufre algún tipo de proceso patológico. Así, lesiones de diversa índole (isquemia, encefalomietilis, etc…) provocan que los astrocitos sufran una serie de cambios morfológicos y moleculares que les lleva a adquirir un estado reactivo en un proceso denominado astrogliosis. El papel de los astrocitos en la enfermedad cerebral está en debate. La astrogliosis es necesaria para limitar los daños en el parénquima cerebral derivados de un proceso patológico incipiente, sin embargo, su presencia sostenida en el tiempo puede tener consecuencias perjudiciales. Mi trabajo postdoctoral demostró, por primera vez, que los astrocitos responden también a la presencia de células metastáticas en el cerebro adquierendo un estado reactivo que elimina a la mayor parte de las células cancerosas que llegan a este órgano. Por otra parte, mis resultados no publicados más recientes muestran que los astrocitos reactivos asociados a metástasis cerebral tienen la via de STAT3 activada, permitiendo asi su diferenciación molecular de astrocytos no reactivos y de otros tipos celulares en el cerebro. Curiosamente, entre las múltiples dianas de la via de STAT3 se incluyen moléculas responsables de la actividad anti metastática recientemente descritas en los astrocitos reactivos en metástasis cerebral (Valiente et al. 2014). A diferencia de otro tipo de lesiones en el cerebro, el estado activado de los astrocitos y la actividad de STAT3 se mantienen durante la progresión de la metástasis cerebral hasta las etapas finales de la enfermedad. Esto sugiere que las células cancerígenas mantienen la presencia del microambiente reactivo. De hecho, el análisis del secretoma de células metastáticas cerebrales (resultados no publicados) reveló una alta producción de activadores de la vía de STAT3. Si este fuera el caso, ¿cómo esto puede ser compatible con la función inicial fisiológica de los astrocitos reactivos de limitar la progresión de la metástasis cerebral?. Mis estudios previos (Valiente et al. 2014) demostraron que las células metastáticas que sobreviven inicialmente a la barrera de astrocitos reactivos emplean mecanismos adicionales para lograr protección contra el compartimiento antitumorigénico (Valiente et al. 2014). En consecuencia, aquellas células cancerígenas que logran sobrevivir, tendrían acceso a beneficios derivados del compartimento protumorigénico de los astrocitos reactivos STAT3(+). La existencia de una compartimento protumorigénico en los astrocitos se ha propuesto anteriormente pero ha sido pobremente caracterizado a partir de ensayos in vitro o limitado a una interacción directa célula-célula que no es compatible con la mayor abundancia de interacciones no directas entre célula de cáncer-astrocito. Mi hipótesis propone que la progresión de las metástasis cerebrales depende de la actividad de la vía de STAT3 en astrocitos reactivos, de los cuales el compartimento anti-tumoral inicial es bloqueado mediante mecanismos adicionales (Valiente et al. 2014). Propongo caracterizar por primera vez este programa transcripcional presente en el microambiente reactivo asociado con metástasis cerebral y diseccionarlo molecular y funcionalmente in vivo con el objetivo de limitar la progresión de la enfermedad.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Profundizando en el mecanismo de acción de los inhibidores de PARP en pacientes con cáncer de mama y ovario. Identificación de marcadores genéticos predictores de respuesta.
Referencia: SAF2014-57680-R
Investigador Principal: Osorio Cabrero, Ana
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 96.800 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las mutaciones germinales en los genes BRCA1 y BRCA2 incrementan notablemente el riesgo a padecer cáncer de mama y ovario, siendo estos genes analizados de forma rutinaria en aquellas pacientes que presentan antecedentes familiares de la enfermedad. Recientemente el análisis de los genes BRCA1/2 ha adquirido un interés adicional dada la alta prevalencia de mutaciones germinales en pacientes con cáncer de ovario y su repercusión de cara al tratamiento con inhibidores del PARP (iPARP).

BRCA1 es una proteína predominantemente nuclear que tiene un papel crítico en importantes procesos celulares tales como la reparación del ADN y la regulación del ciclo celular. Con el desarrollo del proyecto “Implicaciones del tipo de mutación germinal en el pronóstico y tratamiento de las pacientes con cáncer de mama hereditario portadoras de mutaciones en el gen BRCA1” (SAF2010-20493), nuestro grupo ha demostrado recientemente que las células normales de mujeres sanas portadoras de mutaciones monolalélicas el gen BRCA1, muestran defectos en el mecanismo de reparación del ADN (haploinsuficiencia). Por otra parte, hemos descubierto que las lineas linfoblastoides de pacientes con mutaciones de tipo missense son más sensibles al tratamiento con el inhibidor de PARP (iPARP) Olaparib que aquellas que presentan mutaciones que dan lugar a ausencia de proteína.

En el presente proyecto pretendemos continuar con esta linea de investigación planteando los siguientes objetivos. Por una parte investigar el mecanismo por el cual las células con mutaciones de tipo missense son más sensibles al tratamiento con iPARP y por otra parte identificar otras variantes genéticas que puedan modificar la respuesta a estos tratamientos. Con esto dos objetivos principales pretendemos ampliar el conocimiento sobre los mecanismos de sensibilidad y resistencia a estos fármacos así como abrir el abanico de posibles susceptibilidades al mismo que permita utilizarlo más allá de los pacientes con mutaciones en BRCA1 y BRCA2.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Explorando los límites de la radioresistencia en mamíferos.
Referencia: SAF2014-59498-R
Investigador Principal: Fernández-Capetillo Ruiz, Oscar
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 399.300 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Junto con la quimioterapia y la cirujía, la radioterapia constituye una de las primeras opciones terapéuticas para el tratambiento del cáncer. La exposición (interna o externa) a fuentes de radiaciones ionizantes deriva en la acumulación de varios tipos de lesiones en el genoma y la consiguiente muerte celular. Si bien la radioterapia es una estrategia eficaz para la eliminación de células tumorales, los tumores frecuentemente regresan en una forma resistente a la radiación, lo que disminuye dramáticamente las opciones terapéuticas para el paciente y su esperanza de vida. Por el momento, los mecanismos principales responsables de la resistencia a la radiación permanecen desconocidos. En 1946, Witkin y colaboradores demostraron que era posible seleccionar cepas bacterianas resistentes a la radiación. Basándose en esta estrategia, recientes estudios generaron cepas de E coli con resistencia extrema a la radiación e identificaron los genes responsables de este fenómeno. Este experimento fue posible debido al pequeño tamaño del genoma bacteriano, que permitía su secuenciación, y a su haploidía, que facilitaba el rastreo genético directo. El reciente desarrollo de células haploides de mamífero, la evolución de las técnicas de secuenciación de alto rendimiento, y la disponibilidad de nuevas herramientas para la edición del genoma como las basadas en el sistema CRISPR/Cas9 nos permiten ahora revisitar este experimento en el contexto de células de mamífero, y así explorar los límites de la radioresistencia. Finalmente, proponemos la generación de un modelo de ratón con niveles incrementados de RAD51, que creemos puede constituir un modelo válido para el estudio del impacto de la radioresistencia en mamíferos. Los resultados de este proyecto podrían ampliar notablemente nuestro conocimiento de cómo las células de mamífero resisten el daño en su ADN, por lo que potencialmente podrían tener implicaciones en la mejora de los tratamientos genotóxicos en pacientes con cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Un abordaje multidisplinar para desarrollar nuevas vías terapéuticas contra el adenocarcinoma ductal de páncreas.
Referencia: SAF2014-59864-R
Investigador Principal: Barbacid Montalbán, Mariano
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 701.800 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El adenocarcinoma ductal de páncreas es quizás el tumor con peor índice de supervivencia ya que tan solo un 2% de los pacientes con cáncer metastático es capaz de sobrevivir cinco años tras el diagnóstico. Esta bajísima supervivencia se debe principalmente al complejo patrón de mutaciones que presentan estos tumores y que afectan al menos a doce actividades fundamentales de las células. Además, estos tumores generan una gran cantidad de estroma desmoplásico que impide la llegada de los fármacos anti-tumorales a las células cancerígenas. De hecho, tan solo existe un fármaco aprobado para el tratamiento de este tipo de tumor, Gemcitabina, que desgraciadamente solo prolonga la supervivencia unas semanas. Afortunadamente, durante los últimos años se han desarrollado modelos experimentales de ratones genéticamente manipulados (GEM) capaces de reproducir fielmente esta temible enfermedad, tanto a nivel molecular como celular. Estos modelos están haciendo posible la identificación de dianas moleculares que nos permitirán diseñar estrategias terapéuticas más eficaces en un futuro no muy lejano.

En este proyecto, proponemos utilizar estos modelos experimentales para llevar a cabo cuatro objetivos concretos. En primer lugar, proponemos identificar genes responsables de la diferenciación de células acinares adultas en lesiones pre-neoplásicas, conocidas como PanINs, precursoras de los adenocarcinomas ductales. Además, proponemos eliminar las células senescentes presentes en estas lesiones como posible estrategia de prevención tumoral en aquellas poblaciones con alto riesgo de desarrollar estos tumores. El segundo objetivo se centra en la inactivación del estroma desmoplásico. Para ello proponemos identificar genes expresados específicamente en estas células para, tras su validación funcional, eliminarlos en ratones portadores de tumores con objeto de valorar si su inactivación permite a los fármacos alcanzar las células tumorales, así como para comprobar si se reduce la progresión tumoral. El tercer objetivo propone desarrollar un nuevo modelo GEM inducido por una respuesta inflamatoria para determinar qué componentes de dicha respuesta juegan un papel relevante en la progresión tumoral. Por último, el cuarto objetivo se centra, como no podía ser de otra manera, en las células tumorales. Como se ha dicho anteriormente la complejidad del patrón de mutaciones presente en estos tumores va a obligar a inactivar múltiples dianas si realmente pretendemos eliminarlos de forma efectiva. Para ellos proponemos desarrollar otros modelos GEM en los que las distintas dianas terapéuticas puedan ser eliminadas en animales portadores de tumores altamente invasivos. En estos nuevos modelos iremos incorporando alelos condicionales de distintas dianas mediante la nueva tecnología

CRISPR, ya implementada en nuestro laboratorio, que permite manipular el genoma del ratón directamente en embriones, haciendo así posible la generación de estirpes complejas con múltiples alelos modificados. Estas estirpes nos permitirán eliminar de forma simultanea combinaciones de distintas dianas con el objetivo de bloquear de forma irreversible la actividad neoplásica de las células tumorales. Confiamos en que los resultados obtenidos en este proyecto sirvan para guiar el desarrollo de nuevos fármacos selectivos para las dianas aquí validadas, así como para el diseño de ensayos clínicos que permitan luchar mas efectivamente contra esta terrible enfermedad.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Identificación de marcadores genéticos y factores fisiopatológicos predictivos de la neuropatía periférica del paclitaxel y de otros agentes oncológicos: secuenciación masiva de genes candidatos.
Referencia: SAF2015-64850-R
Investigador Principal: Rodríguez González de Antona, Cristina
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 145.200 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La mejora en el diagnóstico y tratamiento del cáncer ha aumentado la supervivencia de los pacientes oncológicos, y se calcula que actualmente hay más de 28 millones de supervivientes de cáncer a nivel mundial. La mejora de la calidad de vida de los pacientes de cáncer tiene enorme relevancia clínica y social. En este sentido, la neuropatía periférica inducida por los tratamientos oncológicos, es de especial importancia, ya que puede resultar en síntomas permanentes y discapacidades. Hasta el 40% de los pacientes con cáncer sufren neuropatía, entre otros, la desarrollan pacientes con cáncer de mama, colorrectal, testicular y hematológico, como consecuencia de la quimioterapia y también de los nuevos agentes dirigidos. La neuropatía limita la dosis y eficacia de estos fármacos y disminuye la calidad de vida de los pacientes, a veces de forma permanente. Aunque existe un importante componente genético, aún no hay marcadores que se estén utilizando en la clínica para identificar, previamente al tratamiento, a aquellos pacientes con un alto riesgo de sufrir esta toxicidad.

En este proyecto buscaremos marcadores genéticos de la neuropatía periférica de distintos fármacos oncológicos mediante secuenciación masiva de genes candidatos, basándonos en gran medida en los conocimientos y series de pacientes generadas en nuestros anteriores proyectos. También estudiaremos factores no-genéticos, y caracterizaremos el efecto de otras variantes propuestas en la literatura. Globalmente, este proyecto pretende aportar datos críticos para la mejora de los tratamientos oncológicos. Los objetivos específicos de este proyecto son: 1) descubrir variantes genéticas de riesgo para el desarrollo de neuropatía inducida por paclitaxel; 2) identificar variantes genéticas asociadas a la neuropatía de otros fármacos neurotóxicos utilizados en oncología y con alto impacto clínico; 3) caracterizar la influencia en la neuropatía de nuevas variantes genéticas propuestas en la literatura; 4) determinar la contribución de factores no-genéticos a la susceptibilidad a la neuropatía. Este proyecto generará nuevos conocimientos que facilitarán el desarrollo de técnicas para la identificación de individuos con una alta susceptibilidad al desarrollo de neuropatía por agentes oncológicos y, por tanto, impulsarán una personalización de los tratamientos.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: La fisiologia del sensado y senalizacion de nutrientes por el complejo 1 de mTOR.
Referencia: SAF2015-67538-R
Investigador Principal: Efeyan, Alejo
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2019
Presupuesto Otorgado: 169.400 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Las alteraciones en la homeostasis metabólicas y de nutrientes comienzan a emerger como características esenciales de enfermedades como la diabetes, el cáncer y el envejecimiento. La limitación en los niveles de nutrientes que caracterizaron la evolución de mamíferos han optimizado las respuestas para operar en condiciones de niveles reducidos. Por lo tanto, el aumento en la ingesta y obesidad de sociedades modernas en las ultimas décadas genera respuestas celulares y sistémicas aberrantes, con profundas consecuencias para la salud. La comunidad científica ha producido importantes avances en el entendimiento a nivel molecular de las conexiones entre la sobreabundancia de nutrientes y la desregulación de los niveles y efectos de factores de crecimiento y otras hormonas. En este sentido, desde una óptica centrada en las hormonas como mediadores de las patologías causadas por altos niveles de nutrientes, estos últimos cumplen un mero papel en la síntesis y liberación de estas hormonas, o son considerados metabolitos con un valor únicamente relacionado con su papel como fuente de energía a ser consumida o almacenada en el organismo. El número de estudios enfocados en el papel de los nutrientes como activadores directos de cascadas de señalización de manera autónoma a nivel celular, y las consecuencias de estas activaciones en el contexto de mamíferos es mucho menor, al igual que nuestro conocimiento.

A nivel celular, el circuito activado por hormonas y la cascada que se activa directamente por nutrientes converge a nivel de una quinasa conservada desde levaduras hasta mamíferos: la proteína mechanistic target of rapamycin (mTOR), factor esencial para la mayoría de procesos anabólicos que permiten el crecimiento celular y la proliferación. La desregulación de la actividad del complejo 1 (mTORC1) es clave en la patogénesis del cáncer, la diabetes de tipo 2 y el envejecimiento. Desde el punto de vista terapéutico, la inhibición de mTORC1 esta siendo explotada como estrategia terapéutica contra el cáncer y la diabetes, y más aún, el inhibidor de mTORC1 rapamicina posee efectos beneficiosos contra el envejecimiento tanto en organismos inferiores como en mamíferos. Por otra parte, numerosos síndromes humanos caracterizados por mutaciones en línea germinal o somáticas, en reguladores de la vía de mTOR, se caracterizan por síntomas causados por crecimiento y división celulares descontrolados. A pesar de su relevancia para la salud, aún desconocemos en gran medida el puzzle de la vía de señalización de nutrientes que converge en mTORC1, y fundamentalmente, sus consecuencias en la fisiología normal y patológica. Esto se debe fundamentalmente a que la conexión directa entre nutrientes y mTORC1, la familia de las Rag GTPasas, no fue identificada hasta hace sólo unos años.

El presente proyecto pretende determinar a nivel molecular, celular y organísmico los mecanismos y consecuencias de la activación de mTOR por nutrientes. Mediante el uso combinado de genética de ratón, herramientas bioquímicas y técnicas de screening, esta propuesta consiste en: 1) la identificación y caracterización de reguladores funcionales y blancos de la activación de mTORC1 por nutrientes; 2) el estudio del impacto de la señalización del sensado de nutrientes en fisiología de mamíferos; y 3) la evaluación del papel del sensado directo de nutrientes por mTORC1 en los efectos beneficiosos de la limitación de nutrientes, como la restricción calórica, en metabolismo y cáncer.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Relevancia fisiológica y terapéutica de las quinasas y fosfatasas mitóticas.
Referencia: SAF2015-69920-R
Investigador Principal: Malumbres Martínez, Marcos
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 484.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Durante los últimos años, se han propuesto múltiples estrategias terapéuticas para inhibir la proliferación de células tumorales. Entre ellas, nuestro grupo ha contribuido a la propuesta del bloqueo de la salida de mitosis como un enfoque terapéutico alternativo contra el cáncer. Durante la mitosis, las células son muy sensibles a la muerte celular y esto puede ser inducido mediante diferentes tratamientos. Los datos recientes de nuestro laboratorio sugieren la relevancia de múltiples vías, como la autofagia o glucólisis, en la modulación de la sensibilidad de las células a la muerte celular mitótica. Sin embargo, los mecanismos que controlan la salida de mitosis en los mamíferos y su papel en la resistencia a las terapias dirigidas a mitosis son aún poco conocidos. Los datos actuales sugieren que, mientras que las quinasas del ciclo celular son esenciales para la entrada y la progresión mitótica, las ligasas de ubiquitina y fosfatasas son cruciales para apagar la maquinaria del ciclo celular durante la salida de mitosis. Nuestro laboratorio ha generado y caracterizado varios modelos de ratón de la ubiquitina ligasa APC/C (Anaphase-promoting complex/cyclosome), y en concreto las subunidades que seleccionan los sustratos claves para su degradación durante la salida de mitosis (Cdc20 y Cdh1). El uso de estos modelos nos ha llevado a la caracterización de la relevancia en el balance entre quinasas y fosfatasas incluyendo el control de PP2A-B55 por la quinasa Mastl/Greatwall. Para comprender mejor la relevancia de estas moléculas, hemos generado modelos de ratones con mutaciones específicas en las fosfatasas del ciclo celular incluyendo las subunidades de PP2A B55a y B55d, dos isoformas que se expresan de forma ubicua en mamíferos. Compararemos en este proyecto la actividad de estas moléculas con las fosfatasas Cdc14 cuya función en los mamíferos no está bien establecida a pesar del papel esencial de estas moléculas durante la salida de mitosis en levaduras. Nuestro trabajo reciente también ha identificado la quinasa Haspin, una quinasa conocida por la fosforilación de la histona H3, como un importante regulador de la supervivencia mitótica. En este proyecto nos proponemos evaluar la relevancia fisiológica in vivo y el uso terapéutico de varios reguladores mitóticos incluyendo quinasas y fosfatasas críticos implicados en la progresión mitótica y en la salida de mitosis. Investigaremos específicamente a) la relevancia de las fosfatasas del ciclo celular in vivo, y b) las vías moleculares que controlan la supervivencia durante el arresto mitótico con un enfoque especial al eje Haspin-Survivina. Este trabajo explorará nuevos aspectos de la biología celular basica de la división de células de mamíferos, en particular, el equilibrio entre las quinasas y fosfatasas. Así mismo, este proyecto evaluará una nueva quinasa poco estudiada toadvía como una nueva diana terapéutica en cáncer, con el objetivo de mejorar las posibles estrategias terapéuticas que inhiben la salida de mitosis en las células tumorales.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: ontrol transcripcional del desarrollo del adenocarcinoma de páncreas.
Referencia: SAF2015-70553-R
Investigador Principal: Real Arribas, Francisco
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2019
Presupuesto Otorgado: 484.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El adenocarcinoma pancreático ductal (PDAC) es un desafío médico importante. Es el tumor en el que se han producido menos avances terapéuticos en los últimos 50 años y es el único tumor para el cuál se espera un aumento de su mortalidad en Europa y en EEUU en las próximas décadas. Es poco probable que un desafío tan formidable se resuelva tan solo con nuevos fármacos activos. Es de esperar que una mejor comprensión de la biología que subyace al desarrollo del tumor pueda contribuir a reducir la morbilidad y la mortalidad del PDAC. En los últimos años, el desarrollo de modelos genéticos de la enfermedad que recapitulan las alteraciones genéticas más frecuentes presentes en los tumores humanos proporciona nuevas oportunidades para la comprensión de la biología de las células acinares, la metaplasia acino-ductal y las lesiones preneoplásicas a los niveles genómico y celular. Aquí, proponemos extender los trabajos que nuestro grupo ha llevado a cabo en este área con el objetivo general de determinar cómo:

1. la “diferenciación celular completa” de las células acinares constituye un mecanismo de supresión tumoral en el páncreas. Para ello, nos centraremos en una red de factores de transcripción que hemos demostrado es clave para la diferenciación acinar y la tumorigénesis pancreática. Analizaremos a nivel genómico global la acción de estos factores así como su relación con la organización de la cromatina; determinaremos su relación con loci recientemente relacionados con el riesgo de desarrollar PDAC a través de estudios globales de asociación;
2. la diferenciación de las células epiteliales y la supresión de la inflamación están vinculadas mecanísticamente. Estos estudios se basarán en datos que indican que varios factores de transcripción que controlan la diferenciación pancreática también controlan genes inflamatorios. Determinaremos si la diferenciación forzada suprime la inflamación y la tumorigénesis; y
3. las lesiones preneoplásicas contribuyen al desarrollo del cáncer de páncreas. Este trabajo se basará en nuestro hallazgo de que el PDAC puede desarrollar en ausencia de PanINs. Estos datos sugieren una re-evaluación de la naturaleza de las lesiones que pueden conducir al PDAC, proporcionando nueva información sobre las etapas más precoces del desarrollo del tumor.

El proyecto adopta una estrategia celular y molecular a nivel de un organismo modelo (i.e. el ratón) y proporcionará información importante acerca de los entornos genómico y epigenómico que favorecen el desarrollo tumoral. Esperamos que estos estudios también permitirán identificar nuevas hipótesis a evaluar a nivel de investigación clínica de cara a una mejor comprensión de los factores genéticos y ambientales que conducen al PDAC. Eventualmente, esta información contribuiría a desarrollar herramientas preventivas y de diagnóstico precoz.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Investigando el riesgo de cáncer en psoriasis.
Referencia: SAF2015-70857-R
Investigador Principal: Wagner, Erwin
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2018
Presupuesto Otorgado: 484.000 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La psoriasis es una enfermedad inflamatoria crónica de la piel frecuente, para la cual no existe cura. El aumento de la prevalencia de enfermedades debilitantes tales como la artritis psoriática, enfermedades cardiovasculares, el síndrome metabólico, la depresión y ciertos cánceres, se ha asociado con la psoriasis. Se ha propuesto que la inflamación sistémica crónica es el mediador de las manifestaciones no cutáneas y las co-morbilidades de la psoriasis, pero no se pueden excluir los efectos confusos de los tratamientos sistémicos. Los modelos experimentales de ratón contribuyeron al descubrimiento de vías relevantes en la enfermedad y han facilitado sustancialmente el desarrollo de terapias basadas en sus mecanismos. Los modelos murinos de psoriasis que están disponibles, como el modelo genético inducible deficiente para c-Jun/JunB en la epidermis (DKO*), que reproduce varios aspectos característicos de la psoriasis incluyendo lesiones articulares, constituyen poderosas herramientas para investigar los efectos sistémicos de esta enfermedad. Este modelo único permite diseccionar los eventos moleculares y celulares que subyacen a las manifestaciones sistémicas.

Nos proponemos explorar y definir la relación hipotética entre la psoriasis y el cáncer utilizando el ratón DKO* como sistema modelo. Se investigará la contribución específica de la psoriasis a la carcinogénesis más allá de la piel, en órganos distantes como el colon y el hígado. Planeamos además esclarecer el papel de las alarminas S100A8/A9 derivadas de la piel en los posibles efectos moduladores que la psoriasis tiene sobre el tumor y estudiaremos el papel de la microbiota como una entidad moduladora de la enfermedad. Para ello, vamos a generar y analizar ratones mutantes con pérdida condicional de la función de diferentes alelos en combinación con paradigmas experimentales bien establecidos de la carcinogénesis de la piel, el colon y el hígado.

Estos ratones mutantes serán estudiados en diferentes entornos ambientales, incluyendo ambientes libres de gérmenes y tratamientos con antibióticos. En caso de tener éxito, abordaremos la relevancia de nuestros hallazgos en siguientes modelos experimentales utilizando muestras humanas de pacientes y sistmeas de cultivos in vitro en 3D con el objetivo de identificar posibles biomarcadores y dianas terapéuticas para futuras aplicaciones terapeúticas.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: EPI-MASS: Modificadores epigenéticos en pluripotencia: un análisis proteómico de la metilación de proteínas no histónicas
Referencia: SAF2016-74962-R
Investigador Principal: Muñoz Peralta, Javier
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2019
Presupuesto Otorgado: 181.500 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La células pluripotentes, tales como las células madre embrionarias (ESCs) y las células madre pluripotentes inducidas (iPSCs), poseen la capacidad de diferenciarse en todos los lineajes de un organismo adulto. Estas células, por tanto, conllevan un gran potencial en la medicina regenerativa. Entre otros atributos, las células pluripotentes se caracterizan por un estado epigenético único que produce una estructura de la cromatina altamente permisiva. Durante el desarrollo embrionario, ciertas metilaciones en el ADN y las modificaciones post-traduccionales de histonas regulan el ensamblaje y la compactación de la cromatina definiendo así los programas transcripcionales responables de cada fenotipo celular. Las modificaciones de histonas son reguladas de forma dinámica mediante el modelo de “escritor-lector-borrador” en el que acetilaciones, fosforilaciones, ubiquitinaciones y metilaciones reclutan proteinas efectoras tales como remodeladores epigenéticos y factores de transcripción. Hasta hace poco, muchas de estas modificaciones epigenéticas solo habían sido descritas en histonas y otras proteínas como p53. Sin embargo, avances recientes en proteómica y espectrometría de masas han demostrado que estas modificaciones afectan a un enorme número de proteínas implicadas en diversas vías de señalización y procesos biológicos.

Numerosas evidencias señalan que la metilación de proteínas no histónicas juega un papel fundamental en la pluripotencia de las células madre. Es importante por tanto entender este mecanismo regulatorio y definir las complejas interacciones existentes entre enzimas y sustratos. En este proyecto, propongo estudiar mediante espectrometría de masas la metilación de proteínas no histónicas en el contexto de la pluripotencia. Abordaremos esta cuestión desde tres ángulos complementarios. Primero, trataremos de identificar todos los modificadores epigenéticos que regulan esta modificación: metil-transferasas (PRMTs y PKMTs) y de-metilasas (PRDMs y PKDMs) en células pluripotentes y células somáticas. Segundo, identificaremos los sustratos de estas enzimas así como los residuos de lisinas y argininas modificados en cada uno de los tipos celulares. Tercero, trataremos de identificar las metil-transferasas responsables para ciertos sustratos metilados que tengan importancia en pluripotencia.

Esta propuesta generará un conocimiento novedoso sobre los mecanismos moleculares que regulan la metilación de proteínas en el establecimiento y el mantenimiento del estado de la pluripotencia. Estos resultados tendrán una gran importancia para mejorar en el futuro la manipulación de células madre y sus protocolos de diferenciación. Además, las aproximaciones proteómicas que desarrollaremos para este proyecto serán aplicables a otras áreas de la biomedicina tales como el cáncer, en donde muchos de los modificadores epigenéticos que queremos estudiar estan afectados y se consideran potenciales dianas terapéuticas.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: URIPAT: Perdida de URI en el desarrollo de patologías intestinales
Referencia: SAF2016-76598-R
Investigador Principal: Djouder, Nabil
Fecha Inicio: 12/30/2016
Fecha Fin: 12/29/2018
Presupuesto Otorgado: 193.600 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Entre los diferentes tipos de patologías intestinales, la enfermedad celiaca (CeD) es cada vez más frecuente en diferentes áreas geográficas. CeD es una enteropatía que afecta principalmente el intestino delgado, produciendo diferentes cambios: atrofia de las vellosidades, alargamiento de la cripta (hiperplasia de la cripta), infiltración linfocítica de la lamina propia intestinal, reducción en la capacidad de absorción de nutrientes e incremento de la permeabilidad intestinal. Una dieta sin gluten es el único tratamiento conocido actualmente para la celiaquía, pero en ocasiones tiene efectos limitados y condiciona en gran manera el modo de vida de los pacientes. Por ello, existe una creciente necesidad de desarrollar nuevas aproximaciones terapéuticas que suplanten la terapia dietética. Pacientes no diagnosticados durante largos periodos de tiempo o aquellos que no son capaces de mantener una dieta sin gluten tienen una elevada probabilidad de desarrollar enfermedad de Crohn (EC) y cáncer intestinal (CI), incluyendo linfomas y adenocarcinomas. Los mecanismos por los cuales se desarrolla la enfermedad celiaca no se conocen y cada vez se diagnostican más casos de EC sin una causa clara para su aparición. Por último, la incidencia de CI en países occidentales se ha incrementado sin un tratamiento efectivo.

La falta de modelos genéticos que reproduzcan CeD hacen imposible entender los mecanismos por los cuales se desarrolla la enfermedad, lo que conlleva una gran limitación en la creación de nuevas terapias. Por lo tanto, se necesita generar nuevos modelos animales para clarificar como CeD progresa a EC y a CI. Por otra parte, la falta de biomarcadores impide el desarrollo de una terapia personalizada.

Los factores medioambientales pueden jugar un papel importante en la patogénesis de la enfermedad celiaca. Se cree que tanto la infección con H. Pilory y/o la falta de nutrientes, pueden influenciar el desarrollo de celiaquía y su posterior progresión a EC y CI. Por lo tanto, entender su implicación en CeD puede sentar las bases para futuras terapias.

URI (unconventional prefoldin RPB5 interactor) es un efector en la ruta de señalización mediada por nutrientes. El ayuno en ratones C57BL/6 conlleva a una disminución irreversible de los niveles intestinales de URI. Además, se ha observado que la expresión de URI se encuentra reducida en pacientes afectados por H. Pilory, CeD o EC, factores de riesgo para el desarrollo de CI. Basado en estos datos, nuestro laboratorio ha generado modelos animales de ganancia y perdida de función de URI específicamente en el intestino. La reducción parcial de URI recapitula diversas características de enteropatías humanas, incluyendo la progresión de CeD a EC y CI. Por lo tanto, este modelo animal representa una oportunidad novedosa y única para el estudio de la enfermedad celiaca y sus mecanismos moleculares.

Durante los próximos tres años, queremos hacer avances significativos en el marco del CNIO, el cual proporciona unas instalaciones excepcionales y el acceso a plataformas tecnológicas de última generación.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Telómeros y enfermedad
Referencia: SAF2017-82623-R
Investigador Principal: Blasco Marhuenda, Maria A.
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2021
Presupuesto Otorgado: 532.400 €
Fuente de Financiación: Este programa está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Nuestro grupo ha sido pionero en la generación y uso de modelos murinos genéticamente modificados para el estudio del papel de la longitud telomérica y la telomerasa, así como del complejo protector del telómero “shelterina” en el contexto del organismo y de diversas patologias, incluido el cáncer. Nuestros trabajos han servido de prueba de concepto para considerar los telómeros y la telomerasa como dianas terapéuticas para el cáncer y enfermedades asociadas al envejecimiento. Recientemente, hemos contribuido a la descripcion y caracterización de las primeras mutaciones en los genes de la “shelterinas” encontradas en cáncer. Asimismo, hemos propuesto por primera vez, y validado en un modelo de cáncer de pulmón, que la inhibición de las “shelterinas” y la subsequente desprotección telomérica, podria ser una estrategia terapéutica novedosa para el tratamiento del cáncer. Nuestro grupo también ha caracterizado la regulación epigenética de la cromatina telomérica, incluyendo el descubrimiento de los ARN largos no-codificantes teloméricos (TERRA). Los TERRAs permanecen unidos a todos los extremos de los cromosomas y su función ha sido elusiva debido a que sus regiones promotoras no se habian identificado en humanos y de ratón. La reciente identificación por nuestro grupo de los promotores de los TERRAs humanos y de ratón nos permitirá el estudio de su regulación y su papel en la enfermedad. Finalmente, nuestro grupo ha contribuido a la caracterización del papel de los telómeros y la telomerasa en células madres adultas así como en células madre pluripotentes y la reprogramación nuclear, ya que el mantenimiento de la longitud telomérica y su protección son esenciales para el funcionamiento correcto de las células madres, homeostasis tisular y la regeneración. Los objetivos principales de este proyecto son: (1) SHELTERINAS Y ENFERMEDAD (1.1) generación de modelos knock-in portadores de las mutaciones en POT1 encontradas en cáncer humano, (1.2) Estudio del papel de la shelterina RAP1 en cáncer de hígado, (1.3) Validación de la inhibición de TRF1 como un tratamiento anti-cáncer efectivo en glioblastoma multiforme usando modelos murinos, (1.4) Generación de modelos murinos portadores de mutaciones en la shelterina TRF1 defectivas en la unión telomérica dependiente de fosforilación por AKT; (2) TERRA Y ENFERMEDAD, (2.1) Generación de modelo murino knock-out para TERRA para el estudio del papel de TERRA en el desarrollo y en la enfermedad, y (2.2) Estudiar la regulación de los TERRAs humanos y de ratón y de su impacto en el ensamblaje de chromatina telomerica; (3) REPROGRAMACIÓN NUCLEAR, (3.1) Estudio de la regulación de la cromatina telomérica durante la plasticidad celular inducida por la reprogramación “in vivo” .

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Relevancia de la secreción de NGFR en exosomas durante la formación del nicho pre-metastásico
Referencia: SAF2017-82924-R
Investigador Principal: Peinado Selgas, Héctor
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 181.150 €
Fuente de Financiación: Este programa está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La metástasis es la fase más devastadora de la progresión tumoral. Mientras que la metástasis distal se considera el paso más letal de este proceso, la presencia de metástasis en el ganglio centinela se considera actualmente como un factor negativo en el pronóstico de muchos tipos de cáncer, incluyendo el melanoma. La comprensión de los mecanismos de formación del nicho pre-metastásico en ganglios linfáticos centinelas podría ser crucial para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas anti-metastásicas. Recientemente, se ha demostrado que los exosomas tumorales son capaces de anidar en ganglios centinela reforzando el comportamiento metastásico. Sin embargo, actualmente no se conocen los mecanismos implicados en este proceso. Nuestros datos demuestran que los exosomas derivados de líneas celulares de melanoma metastásico son activamente captados por células linfáticas endoteliales (LEC) del ganglio centinela, por macrofagos y por células dendríticas alterarando su funcionalidad. Hemos determinado que el receptor del factor de crecimiento neural (NGFR) es secretado en exosomas derivados de modelos de melanoma e induce la expresión de este receptor en LECs, promoviendo un comportamiento pro-linfangiogénico e inmunomodulador. En este proyecto hipotetizamos que: 1) el análisis de los mecanismos moleculares asociados a la “reprogramación” de LECs por exosomas tumorales portadores de NGFR podría ser un mecanismo novedoso asociado a la progresión metastásica, 2) la inhibición de NGFR o su ruta de señalización en el tumor y en el nódulo centinela, pueden representar una nueva estrategia terapéutica anti-metastásica, 3) el uso de exosomas circulantes en plasma y fluido linfático puede ayudar al diagnóstico, pronóstico y estratificación de los pacientes de melanoma. Nuestro abordaje es innovador y plantea el uso de estrategias punteras para estudiar la caracterización de exosomas y NGFR orientado a su uso como diagnóstico. Nuestros datos podrán ser beneficiosos para el desarrollo de nuevas terapias enfocadas al bloqueo de la progresión metastásica en melanoma. El investigador principal, el Dr. Peinado posee una amplia experiencia en el campo de la metástasis y los exosomas tumorales durante los últimos 9 años y se unió al CNIO en 2015 como líder del grupo de Microambiente y Metástasis dentro del programa de Oncología Molecular.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Visualización de las metástasis del melanoma in vivo para la identificación de nuevos marcadores tumorales y dianas terapéuticas
Referencia: SAF2017-89533-R
Investigador Principal: Soengas González, María Soledad
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 435.600 €
Fuente de Financiación: Este programa está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El melanoma cutáneo es un ejemplo de cómo avances básicos y clínicos, particularmente en inmunoterapia, están mejorando la calidad de vida de los pacientes en estadío metastásico. Sin embargo, este tipo tumoral sigue representando un importante reto socioeconónico por su incidencia en aumento y su índice de mortalidad todavía muy elevado: más del 50% de los pacientes no responden a tratamientos que globalmente suponen costes multibillonarios. Por tanto, los melanomas se enmarcan en campañas H2020-Health Demographic Change and Wellbeing. Esta es una ambiciosa propuesta translacional orientada a (i) determinar cómo los melanomas preparan nichos pre-metastásicos antes de su colonización, (ii) cómo estos tumores evaden el sistema inmune, y (iii) cómo utilizar esa información con fines terapéuticos.

El problema clínico que pretendemos abordar es la potencialidad del melanoma de colonizar ganglios centinela y sitios distales a partir de lesiones de un grosor aparentemente mínimo (>2 mm). Esta diseminación a los ganglios linfáticos se ha asociado a una activación patogénica de la vasculatura linfática en el contexto de señales immuno-permisivas. Sin embargo, la resección de los ganglios centinela no necesariamente aumenta la supervivencia del paciente. La contribución de la vasculatura linfática a las metástasis distales, particularmente en el contexto de mecanismos inmunosupresores es una importante cuestión pendiente.

Esta propuesta parte de publicaciones de nuestro grupo en Nature, Nat Cell Biol, Nat Comms y Cancer Cell (x2), entre otras revistas científicas. El punto distintivo de estos estudios es nuestro interés por la visualización in vivo de la progresión del melanoma, antes y después del establecimiento de las metástasis, y del mismo modo, antes, durante y tras tratamiento. Uno de los aspectos más innovadores es la generación de modelos de ratón MetAlert, que nos han permitido visualizar por primera vez in vivo la activación de la neolinfangiogénesis en sitios distales (nichos pre-metastásicos) antes de la colonización por las células tumorales. Estos modelos MetAlert, combinados con estudios del secretoma tumoral y con validación en biopsias clínicas, permitieron la identificación del factor de unión a heparina MIDKINE (MDK) como un nuevo factor pro-linfangiogénico que aumenta significativamente el riesgo de metástasis en pacientes afectados. Hemos descubierto ahora nuevas funciones de MDK como inmunosupresor. El Objetivo 1 de esta propuesta definirá el mecanismo de acción de MDK en la linfangiogénesis y en el sistema inmune. En el Objetivo 2 nos enfocaremos en la validación de otros factores secretados que hemos identificado como posibles factores prometastásicos. Finalmente, el Objetivo 3 se enfocará en la inhibición farmacológica de los nichos linfovasculares. Específicamente utilizaremos nanocomplejos (BO-110) que mimetizan dsRNA viral y que hemos demostrado que bloquean MDK e inhiben linfangiogénesis. Hemos descubierto que además BO-110 redirige el sistema inmune hacia respuestas antitumorales, potenciando inhibidores de immune checkpoints en uso clínico. El impacto traslacional de estos resultados es relevante puesto que BO-110 está en fase I de ensayo clínico por parte de Bioncotech Therapeutics, una spin off del CNIO cofundada por la IP de este proyecto. Otras compañías están interesadas en la propiedad intelectual asociada a efectos inmunomoduladores de MDK, reforzando la relevancia de este proyecto.

Proyectos de I+D+I. Retos de la Sociedad

Título: Biología de los astrocitos reactivos Stat3+ en la metástasis cerebral
Referencia: SAF2017-89643-R
Investigador Principal: Valiente Cortés, Manuel
Fecha Inicio: 1/1/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 145.200 €
Fuente de Financiación: Este programa está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Mi grupo ha identificado una subpoblación de astrocitos reactivos (AR) asociada a la metástasis cerebral tanto en modelos experimentales como en muestras humanas derivadas de tumores de mama, pulmón o melanoma (Priego et al., Enviado). Esta subpoblación de AR se caracteriza por la activación de Stat3, marcado mediante la fosforilación en Tyr705. Hemos probado que los AR Stat3+ son necesarios para la metástasis cerebral usando modelos de ratón genéticamente modificados así como ensayos farmacológicos con varios inhibidores. Este hallazgo lo hemos trasladado a humanos (en colaboración con el Dr. Bosch-Barrera, ICO) utilizando uno de estos productos (permeable a la barrera hematoencefálica y no tóxico) que inhibe la fosforilación de Stat3. En una cohorte de 18 pacientes con cáncer de pulmón y metástasis cerebrales tratados con este compuesto (Legasil®) demostramos respuestas significativas en >75% de los pacientes. Debido a estos resultados tan prometedores un nuevo ensayo clínico está previsto (en colaboración con Dr. Bosch-Barrera, Dr. Soffietti -EANO). Consideramos que hemos hecho un notable descubrimiento en la biología de la metástasis cerebral que demuestra la alta dependencia de las células metastásicas en el cerebro de determinados componentes del microambiente para permanecer viables. Mi propuesta de investigación tiene como objetivo diseccionar la biología de esta interacción clave entre la metástasis cerebral y los AR Stat3+. Nuestros objetivos consisten en (1) descubrir el programa genético dependiente de Stat3 que se activa en esta subpoblación de astrocitos. Para ello combinaremos nuestro modelo murino con un reportero fluorescente y un marcador de superficie que hemos identificado específicamente en astrocitos reactivos de la subpoblación Stat3+. Nuestro objetivo también incluye (2) la caracterización del origen y la naturaleza de los AR Stat3+, ya que tenemos datos que sugieren que, influenciados por las células metastásicas, los AR Stat3+ adquieren un estadio indiferenciado que incluye la expresión de marcadores de células madre junto a marcadores de senescencia en este mismo tipo celular. Finalmente, planteamos (3) definir la influencia de los AR Stat3+ sobre las células cancerígenas a través de su papel como moduladores de componentes anti-tumorales del microambiente. Dado el papel inmunosupresor de Stat3 en otros contextos y nuestros datos existentes, tenemos la hipótesis de que los AR Stat3+ pueden actuar como un eslabón fundamental para bloquear poblaciones inmunitarias antitumorales.

Preveemos que la disección molecular de este nicho prometastático generará una prueba definitiva del papel central que juega el microambiente en la metástasis cerebral y nos permitirá diseccionar aspectos desconocidos de la biología relacionado con la heterogeneidad emergente dentro del compartimento celular no cancerígeno asociado a la metástasis.

Nuestros hallazgos y el programa de investigación que planteamos tiene como objetivo final evaluar nuevas terapias más seguras, debido a su enfoque hacia dianas que sólo están presentes en un microambiente asociado a la metástasis, y que puedan emplearse en más pacientes, pues podrían aplicarse con el único criterio de la localización de las metástasis al ser independiente del origen del tumor primario.

Proyectos de Investigación Fundamental no orientada

Título: Desde la fisiología del hígado a la hepatitis y al carcinoma hepatocelular: papel las proteínas AP-1 (Fos / Jun).
Referencia: BFU2012-40230
Investigador Principal: Wagner, Erwin
Fecha Inicio: 1/1/2013
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 585.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Los modelos de ratón para enfermedades humanas como el cáncer han contribuido enormemente al descubrimiento de rutas moleculares relevantes para ésta enfermedad y han facilitado sustancialmente el desarrollo de terapias inteligentes basadas en éstos mecanismos. Aquí nos centraremos en definir la(s) función(es) y los posibles valores terapéuticos de las proteínas AP-1 (Fos / Jun) en la fisiología, el metabolismo, la inflamación y el cáncer de hígado.

Nuestro objetivo es investigar en detalle la contribución de las proteínas AP-1, específicamente, c-Fos, Fra-1 y Fra-2 en la homeostasis del metabolismo del hígado. Además, intentaremos diseccionar las funciones de AP-1 en hepatocitos en comparación con las células non-parénquimales hepáticas en la inflamación, la hepatitis y en la inflamación asociada con el desarrollo del carcinoma hepatocelular. Para ello, vamos a generar y analizar modelos condicionales de ratón de ganancia y pérdida de la función génica en combinación con modelos experimentales de esteatohepatitis, hepatitis aguda y carcinogénesis hepática. También, estudios a gran escala serán aplicados en muestras de ratón con el objetivo de identificar nuevas dianas de AP-1. Cuando sea posible, abordaremos la relevancia de nuestros hallazgos como biomarcadores potenciales o dianas para futuras aplicaciones terapéuticas usando muestras histológicas de las enfermedades hepáticas humanas correspondientes.

Proyectos de Investigación Fundamental no orientada

Título: Desarrollo de sistemas bioinformáticas, y de los métodos computacionales subyacentes, para el análiss de casos de tratamiento personalizado en oncología.
Referencia: BIO2012-40205
Investigador Principal: Valencia Herrera, Alfonso
Fecha Inicio: 1/1/2013
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 304.200 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El creciente incremento en el uso de la información genómica en la práctica clínica hace que los tratamientos personalizados sean hoy en día una realidad. Los resultados del análisis de genomas (exomas en la fase actual, pero más adelante genomas completos) influirán decisivamente en el desarrollo de la biomedicina y en el futuro en la práctica clínica en oncología. Los desarrollo actuales (incluyendo nuestro propias colaboraciones) y las numerosas publicaciones e informes en esta área avalan esta opinión.

El uso efectivo de esta información para el diseño de tratamientos personalizados requiere métodos bioinformáticos capaces de gestionar, analizar y presentar la información de modo adecuado al entorno preclínico/investigación en estos momentos y clínico en el futuro. Este proyecto se centra en el desarrollo de un flujo de trabajo bioinformático que integre diferentes etapas esenciales para la generación de estos informes personalizados: análisis de la información genómica, análisis de las consecuencias de las variaciones, establecer la conexión entre el nivel gen/proteína con el nivel funcional y análisis farmacogenómico y entorno clínico.

Durante el transcurso del proyecto se desarrollará una infraestructura informática que permitirá la integración de los distintos análisis; estableceremos un flujo automatizado para el análisis de la información genómica que incluirá no solo experimentos de secuenciación de exomas sino también datos procedentes de secuenciación de genomas completos, expresión, alteraciones del número de copias y variaciones epigenéticas. En el proyecto también abordaremos una de las áreas que mayor reto supone hoy en día en los intentos de relacionar la información genómica con el fenotipo del paciente, la predicción de las consecuencias de las mutaciones. Basándonos en nuestra amplia experiencia previa en el estudio de las funciones de las proteínas y su evolución en familias y subfamilias desarrollaremos un método de predicción de las consecuencias de las mutaciones que utilice esta información así como la información almacenada en nuestra base de datos de sitios de unión a ligando (el repositorio público más completo hasta el momento). Utilizando un enfoque de biología de sistemas analizaremos el impacto que tienen estas mutaciones puntuales (y otras variaciones) en las rutas metabólicas y las redes de interacción de proteína. Haremos especial énfasis en la elaboración de modelos de desarrollo del tumor que permitan una mejor comprensión de la enfermedad de cada paciente. En este sentido profundizaremos en nuestra hipótesis sobre la evolución de líneas clonales en tumores, trabajo que acentúa el carácter científico de este proyecto y que se complementa de forma armónica con otros aspecto del proyecto donde el desarrollo de la infraestructura de software cobra mayor importancia.

Del mismo modo este proyecto (a pesar de ser independiente) se basa en el vínculo profundo que hemos establecido con otros colegas del CNIO, en particular con el programa Clínico con cuyo Director Manuel Hidalgo venimos colaborando hace unos años. Creemos también que nuestra participación en proyectos de gran envergadura a nivel internacional como ENCODE, ICGC, BLUEPRINT-iHEC será de gran ayuda para el éxito de este proyecto por la experiencia que aportan así como por el acceso a fuentes de datos cuya relevancia es indudable.

Proyectos de Investigación Fundamental no orientada

Título: Investigando el papel de TIMP-3/TACE/microRNAs en psoriasis – evaluación de las posibles implicaciones terapeúticas.
Referencia: SAF2012-39670
Investigador Principal: Uluçkan, Özge
Fecha Inicio: 1/1/2013
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 105.300 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La psoriasis es una enfermedad inflamatoria de la piel para la cual no hay cura. Al mismo tiempo, la etiología de esta enfermedad poligénica y multifactorial es aún desconocida.TNF, una citoquina pro-inflamatoria, es responsable del desarrollo de psoriasis y ultimamente, las terapies biológicas se han centrado en la inhibicion de TNFy otras citoquinas implicadas en psoriasis. Aún así, los resultados obtenidos con este tipo de terapias no son satisfactorios.

Mis resultados preliminares sugieren que la vía de miRNA21/TIMP-3/TACE, que induce la activación de TNF, está deregulada en psoriasis. Por tanto, proponemos centrarnos en estudiar los mecanismos por los cuales la vía de TIMP-3/TACE se regula en psoriasis y el anláisis de un microRNA, miRNA21, que podría regular esta vía para inducor el desarrollo de psoriasis.

La importancia a nivel de la enfermedad de la vía descrita aquí será testada a través de modular la actividad de TACE (re-expresando TIMP-3 o inhibiendo la actividad de TACE) y miRNA21 en modelos genéticos y clínicos, de transplantes de piel humana, de psoriasis en ratón. Para conseguir esto, utilizaremos proteínas recombinantes, inhibidores, anticuerpos de bloqueo, o inhibidores LNA de microRNAs que son altamente específicos y estables que serán obtenidos a través de una colaboración con Santaris Pharma (Dinamarca).

Además, proponemos desarrollar nuevas rutas terapeúticas para el tratamiento de la enfermedad tales como tratamientos tópicos en colaboración con Infinitec Activos S.L. (España), para explotar las posibles aplicaciones clínicas de nuestros descubrimientos.

Por tanto espero que nuestras novedosas estrategias enfocadas a inhibir/activar moléculas que controlan la activación de la vía de TNF nos lleven a mejorar el tratamiento de esta enfermedad incurable y tan frecuente.

Programa Retos-Colaboración

Título: Ensayo Clínico Fase I de BO-110: un nuevo tratamiento para melanoma avanzado y otros tumores.
Referencia: RTC-2014-2442-1
Investigador Principal: Soengas González, María Soledad
Fecha Inicio: 2/1/2014
Fecha Fin: 12/31/2016
Presupuesto Otorgado: 1.233.790 €
Fuente de Financiación: Presupuesto global del proyecto. El programa RETOS-COLABORACION está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Bioncotech Therapeutics, CNIO y FHM presentan este Proyecto de Ensayo Clínico en Fase I para tumores sólidos de la molécula BO-110. Este Proyecto se enmarca en el Reto 1 de la Estrategia Española y el programa Horizon 2020.

El proyecto tiene como objetivo principal probar por primera vez en humanos el perfil de seguridad y eficacia de BO-110 para su uso en oncología. Este objetivo es clave para demostrar en humanos lo que el producto ya ha demostrado en animales.

Sin embargo, los objetivos de este proyecto van más allá del ya importante cumplimiento puramente regulatorio de una fase I en humanos. A nivel regulatorio, en esta fase el objetivo principal es el de determinar la máxima dosis tolerada y establecer el perfil de toxicidad del fármaco para la posterior determinación de efectividad en clínica en una fase II.

Sin embargo, el proyecto presentado, gracias a la colaboración de la unidad de Fases I en Oncología del Hospital de Madrid y el Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas, se podrá también demostrar en humanos indicios de efectividad así como identificar biomarcadores de la evolución de la enfermedad que serán clave para posteriores desarrollos de diagnóstico y pronóstico así como nuevos potenciales fármacos para tumores sólidos contribuyendo así al avance de la medicina personalizada.

Programa Retos-Colaboración

Título: NRCANCER: desarrollo de nueva terapia antitumoral basada en nicotinamida-ribosido
Referencia: RTC-2016-5431-1
Investigador Principal: Djouder, Nabil
Fecha Inicio: 9/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2019
Presupuesto Otorgado: 914.832 €
Fuente de Financiación: Presupuesto global del proyecto. El programa RETOS-COLABORACION está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El proyecto NRCANCER tiene como principal objetivo el DESARROLLO DE UNA NUEVA TERAPIA ANTITUMORAL basada en el efecto descrito de la NICOTINAMIDA RIBOSIDO (-NR- una forma de la vitamina B3) dirigida a elevar los niveles endógenos del coenzima NAD+, que previenen los efectos de daño genotóxico producido ¿por? su deficiencia y por tanto deteniendo el crecimiento tumoral. NRCANCER está dirigido a la prueba de eficacia clínica en humanos del precursor de Vitamina B3 Nicotinamida-Ribósido sobre carcinoma hepatocelular y carcinoma pancreático, ambos tumores clasificados como indicaciones de baja eficacia terapéutica.

Este proyecto se basa en el incipiente campo de la aplicación de los avances en el conocimiento del metabolismo de la célula cancerosa en nuevas aproximaciones terapéuticas, siendo el objetivo final planteado la VALIDACIÓN Y PUESTA EN MERCADO DE UNA TERAPIA ANTITUMORAL basada en la administración de Nicotinamida Ribósido, cuyo efecto en carcinoma hepático ya ha sido demostrada en modelos animales in vivo.

Para abordar el proyecto, se ha establecido el consorcio NRCANCER diseñado para unir esfuerzos gracias a la colaboración de empresas biotecnológicas y centros de I+D con especialidades complementarias. En este consorcio se encuentran:

1. STEMTEK THERAPEUTICS: con experiencia en la investigación de nuevos terapéuticos en Oncología;
2. Tecnalia: con experiencia en desarrollo farmacéutico, así como en el diseño y gestión de ensayos clínicos en humanos en el área de Oncología; y
3. Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas –CNIO-: centro puntero de referencia internacional en investigación oncológica.

Programa Retos-Colaboración

Título: ATTACK- Cancer immunotherapy with bispecific antibodies that engage T lymphocytes
Referencia: RTC-2017-5944-1
Investigador Principal: Muñoz Fernández, Inés Gab
Fecha Inicio: 12/4/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 77.127,13
Fuente de Financiación: Presupuesto global del proyecto. El programa RETOS-COLABORACION está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La inmunoterapia del cáncer es el área de biotecnología de mayor crecimiento para las grandes empresas farmacéuticas e inversores. Este proyecto ofrece una oportunidad de participar en el desarrollo de una generación de terapias inmunomoduladoras de vanguardia frente al cáncer. El proyecto tiene un objetivo claramente traslacional que implica una estrategia novedosa de validación y prueba de concepto preclínica in vivo de un anticuerpo multivalente y biespecífico en formato ATTACK con capacidad de interaccionar específicamente con en el tumor y reclutar linfocitos T para su activación y la erradicación tumoral.

Programa Retos-Colaboración

Título: Preclinical development of antibodies against the immunomodulator PD- L2 for the treatment of diseases caused by cellular damage: validation of the strategy in residual tumors and fibrosis (IMMOPDL2).
Referencia: RTC-2017-6123-1
Investigador Principal: Real Arribas, Francisco
Fecha Inicio: 12/4/2018
Fecha Fin: 12/31/2020
Presupuesto Otorgado: 142.512,00
Fuente de Financiación: Presupuesto global del proyecto. El programa RETOS-COLABORACION está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

La industria farmacéutica ha desarrollado en los últimos años anticuerpos bloqueantes anti-PD-1 y anti-PD-L1 para el tratamiento del cáncer (como Atezolizumab o Nivolumab) demostrando una eficacia remarcable en pacientes de cáncer (Alsaab, Sau et al. 2017). Su estrategia se basa en que la expresión de PD-L1 se induce en las células tumorales para inhibir la respuesta citotóxica de las células T al unirse al receptor inhibidor PD-1 en su superficie. Nuestros resultados previos a la propuesta nos llevan a plantear que la expresión de PD-L2 en células dañadas (también conocidas como senescentes) funciona de manera análoga a PD-L1 en cáncer, inhibiendo la eliminación de estas células por parte del sistema inmune.

El desarrollo de terapias que inhiban de forma específica PD-L2 en las células dañadas conllevará una mejora en el desarrollo y progresión de patologías asociadas a la acumulación de este tipo de células. En concreto, ofrece una solución clínica a uno de los mayores retos en la terapia del cáncer, la completa erradicación de los tumores malignos y de cualquier enfermedad mínima residual post-tratamiento, que es el mayor predictor de recaída y supervivencia en pacientes oncológicos (Cardoso, F., et al. (2012) Ann Oncol 23 Suppl 7: vii1119).

La misión final de este proyecto es el diseño de un primer ensayo clínico con una terapia que inhiba de forma específica PD-L2. Para ello, la propuesta plantea el desarrollo preclínico de un anticuerpo monoclonal anti-PD-L2 por parte de Senolytic Therapeutics como nuevo immunomodulador para tratamiento de este tipo de patologías. Y en paralelo, se plantea la validación preclínica de la estrategia anti-PD-L2 en las siguientes indicaciones: cáncer de mama (VHIO), cáncer de páncreas (CNIO) y fibrosis pulmonar inducida en pacientes con cáncer de pulmón (IRB). El desarrollo del producto farmacéutico juntamente con la validación preclínica en las indicaciones seleccionadas llevará al objetivo final de la propuesta: establecer el diseño de un primer ensayo clínico anti-PDL2 por parte de Senolytic Therapeutics y apoyar el paquete regulatorio necesario para obtener la aprobación del ensayo en humanos. Los hitos del proyecto están alineados con la generación de valor en propiedad intelectual del proyecto juntamente con la reducción del riesgo de translación clínica del anticuerpo anti-PDL2.

Programa Retos-Colaboración

Título: New approaches for treatment of lung cancer
Referencia: RTC-2017-6576-1
Investigador Principal: Barbacid Montalbán, Mariano
Fecha Inicio: 6/1/2018
Fecha Fin: 6/30/2021
Presupuesto Otorgado: 101.410,36
Fuente de Financiación: Presupuesto global del proyecto. El programa RETOS-COLABORACION está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

The project proposed is aimed ultimately at the development “New approaches for treatment of lung cancer”. Lung cancer continues to be a main cause of mortality and is associated to a great extent to smoking of tobacco that acts as a carcinogen. To date there are no animal models of lung cancer induced by tobacco and animal models for lung cancer differ significantly form the reality found in the clinic. The project proses the complex task of developing animal models of lung cancer induced by the same inducing agent as in humans, that is tobacco smoke, and with a molecular biology and histology as close as possible to that found in smoking lung cancer patients. Project will take advantage of these animal models for a better understanding of the disease and evaluation of drugs reformulated for administration via inhalation. The project includes necessary participation of the Experimental Oncology Group at the Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) lead by Dr Mariano Barbacid, as world expert in the molecular biology of lung cancer and induction of altered genotypes with mutations usually found in lung cancer patients. The CNIO will develop mice with conditional mutations in the tumor suppressor genes Rb1 and Tp53 commonly found mutated in small cell lung cancer (SCLC) in humans. Presence of these mutations is not sufficient to establish a meaningful animal model of lung cancer so project proposes to expose these mutated animals to tobacco smoke as a secondary inducer of the disease. The correct administration of tobacco smoke requires appropriate technology that doses animals with same exposure times with standard smoke in a controlled and reproducible way. The Science to Business Foundation (FS2B) has the capacity and experience to develop and put into practice the necessary equipment and the necessary analytical protocols to quantify the administered smoke. The FS2B will also take on the role of formulating conventional and other drugs that may be in development for their administration by inhalation or other routes. The FS2B will also take on the role of scientific coordinator Vivotecnia Research S.L (VVR) is an established company with ample experience in in vivo toxicology studies and evaluation of the consequences of exposing different animal species to toxic agents such as tobacco. VVR has experience in managing scientific projects in a Good Laboratory Practices (GLP) setting and has the capacity to lead the project and maximize the return on the obtain results from a scientific, business and contribution to human health. VVR will take on the important task of managing the animals, evolution and development of lung cancer and histopathologic evaluation of the mutated animals before and after exposure to tobacco smoke and before and after treatment with different drugs.

Subprograma INNPACTO

Título: Nanocomplejos de ARN sintético como nueva terapia contra cánceres agresivos para los que no se dispone de tratamiento efectivo
Referencia: IPT-010000-2010-0021
Investigador Principal: Soengas González, María Soledad
Fecha Inicio: 11/1/2010
Fecha Fin: 6/30/2013
Presupuesto Otorgado: 235.200,00 €
Fuente de Financiación: Programa cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

Se trata de un proyecto en colaboración con la empresa BIONCOTECH THERAPEUTICS, S.L para el desarrollo de un nuevo concepto de terapia orientada a la autodegradación de células tumorales en cánceres que por su agresividad y falta de tratamientos efectivos basado en el uso de macrocomplejos denominados BO-110 con actividad antitumoral. En concreto, los tumores diana son melanoma metastático, glioblastoma y carcinomas de páncreas y vejiga.

Subprograma INNPACTO

Título: Proyecto ORALBEADS: Desarrollo de dispersiones sólidas micro/nanoestructuradas para administración oral de compuestos marinos antitumorales
Referencia: IPT-2011-0754-900000
Investigador Principal: Hidalgo Medina, Manuel
Fecha Inicio: 7/1/2011
Fecha Fin: 12/31/2014
Presupuesto Otorgado: 265847,2 €
Fuente de Financiación: Programa cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

ORALBEADS es un proyecto colaborativo liderado por la empresa Pharmamar SL. Este proyecto tiene como objetivo el desarrollo de una formulación escalable y económicamente competitiva destinada a administración oral en pacientes del nuevo citotóxico PM060184 mediante técnicas de dispersiones solidas basadas en evaporación por atomización y fluidos comprimidos con objeto de mejorar la estabilidad y solubilidad del fármaco para obtener una aceptable biodisponibilidad oral farmacologicamente activa. El compuesto PM060184 es un compuesto de estructura novedosa que presenta una muy significativa actividad antitumoral en modelos animales y un buen perfil de toxicidad.

Subprograma INNPACTO

Título: Proyecto PROCARDIO: Desarrollo de tecnologías avanzadas de producción y validación de un producto celular alogénico para el tratamiento de la enfermedad cardiovascular
Referencia: IPT-2011-1307-010000
Investigador Principal: Cigudosa García, Juan Cruz
Fecha Inicio: 5/1/2011
Fecha Fin: 3/31/2014
Presupuesto Otorgado: 121886,22 €
Fuente de Financiación: Programa cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El proyecto PROCARIO se centra en el desarrollo de las terapias avanzadas con células madre y su aplicación en la regeneración del corazón tras un infarto de miocardio qye sufre de insuficiencia cardiaca crónica. El proyecto está liderado por la empresa Coretherapix SL, 3P Biopharmaceuticals, el CNIC y el CNIO y aborda principalmente la producción GMP (Good Manufacturing Practice) de los productos celulares para que puedan ser utilizados en un ensayo clínico y llevar el tratamiento a los pacientes. Para esto, aparte de los trabajos llevados a cabo por 3P Biopharmaceuticals y Coretherapix para poner a punto todo el sistema de producción, se han llevado a cabo experimentos de caracterización con el CNIO y el CNIC que permiten definir la calidad de los lotes celulares producidos, incorporándolos posteriormente al sistema de producción. Así mismo, es un objetivo de este proyecto desarrollar tecnología que permita mejorar los sistemas de producción con el fin de tener procesos más controlados y con menos puntos de manipulación. Finalmente, los estudios funcionales tanto in vitro como in vivo que se han llevando a cabo son de gran relevancia para poder entender el mecanismo de acción de este tipo de terapias y por tanto poder desarrollar productos más eficaces y seguros.

Proyectos «Explora Ciencia» y «Explora Tecnología»

Título: Delivery of functional CRISPR component by pseudotyped virus-likes particles (VLP-CRISPR).
Referencia: BIO2017-91272-EXP
Investigador Principal: Rodríguez Perales, Sandra
Fecha Inicio: 11/1/2018
Fecha Fin: 10/31/2020
Presupuesto Otorgado: 42.350,00
Fuente de Financiación:

Resumen:

Genetic diseases are caused by changes in the genome, however, the mayority of current treatments are directed to pathogenic proteins and not to changes in the genome. The development of genome editing technologies, specifically the CRISPR-Cas9 system, has opened a new way for the treatment of these diseases. Since its initial applications, several studies have demonstrated the in vivo applicability of the CRISPR system as a tool for gene therapy in several animal disease models. However, there are still many drawbacks to overcome before these strategies can be implemented for clinical use. Some of these drawbacks include the development of appropriate systems for therapeutic administration that involve more specific, efficient and safer routes, representing an important challenge to achieve new methods of cell-specific delivery for in vivo applications. This project focuses on the development of a delivery system for the CRISPR components as protein (Cas9) or ribonucleoprotein (sgRNA-Cas9) that are associated with low immunogenic effects and a lower proportion of off-target effects. This project rely on the hypothesis that virus-like particles (VLPs) could be a good alternative as a delivery tool for CRISPR components in therapeutic approaches in vivo. VLPs are structures that resemble viral particles but lack the viral genome, not being able to replicate and lacking pathogenicity. This project aims to generate VLPs capable of delivering the CRISPR components to a specific cell type in vitro and in vivo, which would increase their effectiveness, safety and reduce the possible costs associated with gene therapy treatments

Proyectos «Explora Ciencia» y «Explora Tecnología»

Título: Tratamiento no canónico para enfermedades neurodegenerativas: terapia génica con telomerasa.
Referencia: SAF2015-72455-EXP
Investigador Principal: Blasco Marhuenda, Maria A.
Fecha Inicio: 5/1/2017
Fecha Fin: 4/30/2019
Presupuesto Otorgado: 90.750,00 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El deterioro asociado al envejecimiento, fenómeno actual en las sociedades desarrolladas, constituye un factor de riesgo primario para las principales patologías humanas, incluyendo enfermedades neurodegenerativas como alzhéimer y párkinson. En éstas se produce un empeoramiento progresivo de la memoria y las funciones cognitivas hasta requerir atención médica continua, suponiendo además una gran carga económica para la sociedad. Hoy día no tienen cura; los tratamientos están dirigidos a paliar emporalmente la sintomatología. Así, tanto desde el punto de vista científico como económico-social, es fundamental buscar soluciones terapéuticas que detengan el declive de los órganos y mantengan su buena salud.

La acumulación progresiva de daño en los genomas podría ser uno de los inductores de este declive, en especial en los telómeros, particularmente susceptibles al deterioro relacionado con la edad. Históricamente estudiada en el contexto de la proliferación celular y el cáncer, hay claras evidencias en modelos animales que indican que un aumento en la expresión de la telomerasa mediante terapia génica puede mejorar la salud, retrasando el envejecimiento y extendiendo la longevidad. Estas observaciones despiertan el interés por el estudio de los efectos del aumento de la expresión de telomerasa en la salud de los sistemas neuronales, un campo no canónico y, por ende, aún no explorado.

Por esto, proponemos este proyecto netamente innovador y realmente arriesgado que consiste en realizar terapia génica con telomerasa, mediante vectores capaces de atravesar la barrera hematoencefálica, para frenar el deterioro producido en enfermedades neurodegenerativas. Esta estrategia podría constituir un tratamiento absolutamente novedoso y poco ortodoxo para combatir las enfermedades asociadas al envejecimiento, como alzhéimer y párkinson, dado que las terapias basadas en la activación de la telomerasa nunca han sido dirigidas al tratamiento de enfermedades neurodegenerativas.

Proyectos «Explora Ciencia» y «Explora Tecnología»

Título: Improving naive pluripotency and the generation of insulin-producing cells with a single microRNA (mi-IPCs).
Referencia: SAF2017-92729-EXP
Investigador Principal: Malumbres Martínez, Marcos
Fecha Inicio: 11/1/2018
Fecha Fin: 10/31/2020
Presupuesto Otorgado: 84.700,00
Fuente de Financiación:

Resumen:

This proposal aims to establish a new procedure in the use of pluripotent cells in regenerative medicine. We have identified a microRNA specifically expressed in the early embryonic stages (2-cells and morula). The expression of this microRNA in mouse or human pluripotent cells (ESC or iPSC) significantly improves the naive pluripotency of these cells, through changes in methylation, improving their functional properties of differentiation in vitro and in vivo. On the other hand, these cells are capable of producing pancreas in teratoma assays and have “totipotent” characteristics, being able to give “all-iPSC mice” in tetraploid complementation assays. We propose in this project to validate their use in regenerative medicine through the generation of insulin-producing cells. The use of sequences of this specific microRNA produces transient and reversible hypomethylation states that improve the functionality of plutipotent cells. In this project we will analyze their efficiency in the differentiation to insulin producing cells whose functionality will be tested in vitro and in vivo by transplants in diabetic mice. These tests will be carried out using both mouse and human cells, as an experimental validation of the possible use of this strategy in cells derived from patients with type 1 diabetes. The treatment of diabetes is one of the most urgent needs of our society. In type 1 diabetes, endocrine islet transplantation is considered one of the options that can be maintained by national health systems. The results of this project may contribute to the healing of this disease by efficient reprogramming of patients’ cells using a new strategy based on the effect of microRNA on the genetic memory of the pluripotent intermediate state obtained during reprogramming and necessary for efficient generation of functional insulin-producing cells.

Proyectos «Explora Ciencia» y «Explora Tecnología»

Título: Thermo-regulation of NAD+ to protect from age-related diseases and cance (Termo_NAD+)
Referencia: SAF2017-92733-EXP
Investigador Principal: Djouder, Nabil
Fecha Inicio: 11/1/2018
Fecha Fin: 10/31/2019
Presupuesto Otorgado: 42.350,00
Fuente de Financiación:

Resumen:

The phenomenon of aging has gained widespread attention in recent times. Although significant advances have been made to better understand aging and its related pathologies including cancer, there is not yet a clear mechanism explaining why diseases and cancer are inherent parts of the aging process.

Various molecular players have been reported, but no cellular pathway has yet been able to explain why disease is an inherent part of the aging process. There is a fundamental question which has not been thoroughly answered: why does the risk of diseases and particularly cancer increase as we age? Connecting aging and its related diseases through a unifying equation would disentangle a convoluted human health problem.

We recently discussed that NAD+ reduction may bridge aging to its related pathologies and that compounds that boost NAD+ levels may thus be a bona fide fountain of youth. Importantly, recent evidences suggest that reduction of core body temperature contributes to the increased lifespan of C. elegans, drosophila and mice, participating into the anti-aging effects. However, mechanisms of how low temperature can increase longevity remains largely unknown.

Here we propose to solve one of the fundamental puzzles in aging-related diseases suggesting an enthusiastic connection between temperature and NAD+, which depletion can lead to DNA damage, a hallmark of the aging process.

As previously described, this proposal poses a highly interdisciplinary profile, trying to achieve a high-risk paradigm-changing idea. Thus, by using spatial and temporal NAD+ measurement, live cell imaging, mouse models and state-of-the-art technologies, we propose the following milestones:

• Connection between temperature and NAD+
• Connection between temperature, NAD+ and DNA damage
• Proof of concept:

In vivo temperature, NAD+ and DNA damage In vivo temperature, NAD+ and DNA damage during tumorigenesis Manipulating temperature in mouse models of tumorigenesis

Subprograma de Investigación Aplicada Colaborativa

Título: Terapias Experimentales 2009-2010 – Coordinación GEICAM
Referencia: CIT-090000-2008-14
Investigador Principal: Arroyo Muñoz, Juan
Fecha Inicio: 1/1/2008
Fecha Fin: 12/31/2012
Presupuesto Otorgado: 11.968.172 €
Fuente de Financiación: Se indica Presupuesto total financiable (11.968.172 € de Préstamo reintegrable). El Subprograma de Investigación Aplicada Colaborativa está cofinanciado con el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El proyecto se centra en el desarrollo de nuevos fármacos para el tratamiento del Cáncer. Las líneas de actividad en los que se ha distribuido el trabajo del presente proyecto se distribuyen por un lado entre el CNIO, que ha centrado sus objetivos en conseguir resultados de los proyectos basado en dianas moleculares específicas, y por otro GEICAM se ha enfocado hacia la constitución de una estructura permanente en red dentro de servicio de oncología médica de hospitales públicos, para el desarrollo de ensayos clínicos en fases tempranas en cáncer de mama, y en actividades que tienen por objeto la diseminación de mejores prácticas clínicas.

Subprograma de Investigación Aplicada Colaborativa

Título: Acción concertada del área oncológica, para el intercambio entre distintos agentes del sistema del conocimiento generado en proyectos de investigación básica, traslacional y aplicada, y la integración de la gestión y las tecnologías generados en ellos
Referencia: CIT-090000-2009-9
Investigador Principal: Arroyo Muñoz, Juan
Fecha Inicio: 5/4/2009
Fecha Fin: 6/30/2012
Presupuesto Otorgado: 582.000 €
Fuente de Financiación: Se indica Presupuesto total financiable (465.600 € de Préstamo reintegrable). El Subprograma de Investigación Aplicada Colaborativa está cofinanciado con el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El objetivo perseguido es el de aunar y gestionar de manera integrada la investigación, el desarrollo y la innovación tecnológica dentro de GEICAM y el CNIO para poder, poner a disposición de la comunidad científica las soluciones oportunas para que se tenga acceso a los principios de colaboración, evaluación, eficacia, contención económica, transparencia y equidad que darán lugar a la generación de resultados valiosos en el ámbito de la investigación oncológica en general, y del Cáncer de Mama en particular.

Los objetivos específicos son los siguientes:

2.1. Dinamización del desarrollo de proyectos oncológicos colaborativos Se promocionará el desarrollo de proyectos de investigación colaborativos que impliquen agentes de diferentes entornos, equipos multicéntricos compuestos por grupos con diferentes enfoques e incluso de diferentes países. Los instrumentos que serán utilizados para alcanzar este objetivo específico serán la información sobre las oportunidades derivadas de las convocatorias públicas, el fomento de la comunicación entre los grupos, y la prospección de las demandas de colaboración de entidades situadas en el entorno productivo (empresas) y el entorno social (asociaciones de pacientes, patrocinadores…) Las actividades derivadas de este objetivo se realizarán, preferentemente, con los grupos pertenecientes al CNIO y a GEICAM, pero podrán también implicar a otros grupos de centros españoles y de otros países de la Unión Europea.

2.2. Incremento del número de proyectos integrados de investigación oncológica Se facilitará el contacto entre grupos de investigación del CNIO con los grupos clínicos de GEICAM, con empresas y otros centros de I+D. Se asumirán tareas de gestión técnica que requieren los grupos de investigación (protección de resultados, elaboración de contratos, búsqueda de socios). Se promocionará la actividad de transferencia a la sociedad como uno de los fines de las actividades de investigación. Se impulsará la participación de los grupos de investigación en programas internacionales, principalmente europeos, apoyándoles en tareas técnicas necesarias para la concesión, gestión y justificación de proyectos internacionales. Se aportará gestores profesionales a consorcios de investigación.

2.3. La protección de resultados de la investigación Se potenciará la protección de resultados obtenidos a través de los proyectos de investigación, así como, su valorización y los procesos de comercialización de la investigación, de licencia de tecnologías y de la creación de empresas basadas en el conocimiento, a través de los siguientes instrumentos: Una cartera de patentes gestionada por una empresa especializada. Dicha cartera estará formalizada y permanentemente actualizada por tecnologías disponibles para su comercialización, dotadas de la adecuada protección (patente, propiedad intelectual u otra forma de protección). Se realizará la valoración por entidades terceras lo cual supondrá una garantía de cara a encontrar entidades potencialmente interesadas en los resultados de la investigación.

2.4. La explotación de los resultados El conocimiento generado fruto de los resultados científicos obtenidos de la ejecución de los proyectos de investigación puede tener los siguientes dos tipos de naturaleza; inventiva o descubridora. Las invenciones serán explotadas conforme a la línea que se trazó en el objetivo específico anterior. Los descubrimientos, sin embargo, se enfocarán hacia la comunicación social de la ciencia, la divulgación y la consiguiente generación de confianza social por la ciencia. El propósito principal de este objetivo es la divulgación de los resultados alcanzados. La mejor manera de señalar y discutir nuevos conocimientos científicos es poner en conocimiento de la comunidad científica, a través de su publicación en revistas científicas, y además de ello se activarán mecanismos que faciliten la comunicación social de dichos resultados. La característica fundamental de un texto divulgativo debe ser la claridad. Un trabajo científico resulta inútil si no es bien entendido por los lectores y debe contar con un formato que responda a las preguntas básicas que el investigador debe contestar: ¿Qué problema se estudió? ¿Cuáles fueron los resultados? ¿Qué significan esos resultados?

2.5. La gestión a través de un sistema integral ERP Se desarrollará un sistema integral de gestión ERP (Enterprise Resourse Planning) en el CNIO y GEICAM y se establecerán medidas que posibiliten la transversabilidad de las funciones y las actividades de los recursos humanos que desempeñan su posición dentro de áreas de gestión clásicas, agrupadas conforme a criterios de funcionalidad vertical, pero alejadas de su valor añadido real, que no es otro que servir de instrumento clave para la transmisión de bienes inmateriales relacionados con el conocimiento o para la recepción de su valor de transacción.

Acciones de Dinamizacion ” Europa Redes y Gestores”

Título: CNIO en el Horizonte 2020: soporte en la preparacion de propuestas y gestión de proyectos europeos.
Referencia: EUC2014-51617
Investigador Principal: Blasco Marhuenda, Maria A.
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 175.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO), fundado en 1998, es un centro de referencia internacional en investigación biomédica especializada en el campo oncológico a nivel básico, traslacional y clínico, y acreditado como Centro de Excelencia Severo Ochoa desde el año 2011. El centro cuenta 433 profesionales entre personal investigador y técnico tanto de laboratorio como de administración, distribuidos en 22 grupos de investigación, 18 unidades de investigación y de apoyo de biotecnología, 4 secciones de terapias experimentales, oficina de transferencia, gestión científica y administración, que han desarrollado una intensa actividad investigadora desde la creación del centro, resultando en una amplia producción científica de calidad.

El principal objetivo de esta propuesta es la potenciación de la participación del CNIO en el Programa Horizon2020, incrementar estratégicamente su presencia en consorcios y redes de investigación internacionales y cumplir con sus objetivos de producción científica al más alto nivel. Para todo ello, es indispensable dotar al centro de las herramientas adecuadas para la captación de fondos y gestión de proyectos y consorcios, que sirvan de apoyo a los grupos, centralicen y coordinen de forma óptima y eficiente estas actividades de gestión con personal especializado en la Oficina de Proyectos del CNIO. Para cumplir con ello, es necesario consolidar los recursos disponibles, e incrementarlos. Mediante la ejecución del proyecto aquí propuesto se pretende dotar de la infraestructura adecuada para la mejora de los servicios que actualmente viene prestando la Oficina de Proyectos del CNIO, centrándose básicamente en:

• Poner en marcha un servicio de asesoramiento individualizado para aprovechar las nuevas oportunidades de financiación, e identificar la demanda potencial que los investigadores pudieran tener dentro de los objetivos del Horizon 2020.
• Establecer una serie de medidas destinadas a incentivar la participación en los Programas enmarcados en el Horizon 2020.
• Mejorar la capacidad de gestión interna que favorezca la comunicación entre investigadores, entidades financiadoras y unidades de administración.
• Optimizar los procedimientos de gestión para la correcta ejecución de los proyectos otorgados, optimizar el uso de la financiación concedida conforme la normativa y cumplir en tiempo y forma los objetivos e hitos de los proyectos.

En términos cuantitativos, se presentan objetivos muy ambiciosos conforme a los siguientes indicadores generales:

• Incrementar con una tasa anual de 7% los fondos captados en programas Horizon2020
• Aumentar la participación del CNIO en proyectos coordinados en al menos un 5% anual, y conseguir coordinar desde el CNIO al menos 1 propuesta al año.
• Fomentar la investigación de excelencia: conseguir como mínimo nuevas ayudas ERC-Advanced, starting, Consolidator y PoC
• Fomentar la movilidad de los investigadores y captación de talento a través del Programa Marie Sklodowska-Curie actions
• Incrementar la participación del CNIO en acciones complementarias como la implantación de políticas de igualdad de género, promoción de la ciencia en la sociedad y la carrera científica, divulgación científica (Researchers Night): presentar al menos 1 propuesta al año.

Acciones de Dinamizacion ” Proyectos Europa Excelencia”

Título: Deconstruyendo la enfermedad metastática en el cerebro.
Referencia: SAF2015-62547-ERC
Investigador Principal: Valiente Cortés, Manuel
Fecha Inicio: 10/1/2015
Fecha Fin: 12/30/2016
Presupuesto Otorgado: 62.400 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

A pesar de ser una de las formas más letales de cáncer, la metástasis cerebral está poco estudiada. Se estima que hasta un 30% de los pacientes de cáncer están en riesgo de desarrollar metástasis cerebral. Aunque la regulación molecular de los momentos iniciales de la colonización han sido parcialmente descritos, los estadíos mas avanzados así como el papel del microambiente cerebral en este contexto siguen siendo desconocidos. Aún más sorprendente es que la biología de la metástasis cerebral en un entorno clínicamente relevante, es decir, después de una intervención terapéutica, nunca ha sido explorada. En esta convocatoria, propongo combinar aproximaciones de oncologia experimental y neurociencia para estudiar la biología de la metástasis cerebral y diseccionar la regulación molecular de los pasos limitantes durante la colonización cerebro. Voy a utilizar modelos de metástasis cerebral que recapitulan la enfermedad humana y permiten estudiar la enfermedad in situ y aplicar técnicas de biología molecular para interrogar su regulacion . Mi propuesta presenta un enfoque integral para estudiar la metástasis cerebral dividida en cuatro objetivos específicos: 1) Caracterización funcional de nodos críticos en metástasis cerebral y mecanismo de acción. 2) Implicaciones moleculares y funcionales del programa dependiente de STAT3 en astrocitos reactivos asociados con metástasis cerebral. 3) Descubrimiento y validación de vías de señalización necesarias para el mantenimiento de la metástasis cerebral. 4) Modelado de la recidiva de la metástasis cerebral después de radioterapia e identificación de los mediadores de la recurrencia. La obtención de este conocimiento es el primer paso para el diseño de nuevos enfoques terapéuticos que permitan controlar la progresión de la enfermedad. Dada la naturaleza de la convocatoria actual, la presente solicitud se centra únicamente en uno de los cuatro objeticos de la extensa propuesta para el ERC (Objetivo 1).

Acciones de Dinamizacion ” Proyectos Europa Excelencia”

Título: Predicción de la respuesta a los fármacos antiangiogénicos: marcadores y mecanismos.
Referencia: SAF2015-70820-ERC
Investigador Principal: Rodríguez González de Antona, Cristina
Fecha Inicio: 11/1/2015
Fecha Fin: 10/31/2016
Presupuesto Otorgado: 60.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El cáncer es la segunda causa de muerte más común en los países desarrollados. En 2012, hubo 2.5 millones casos nuevos de cáncer que causaron más de 1 millón de muertes en la UE. Por lo tanto, existe una necesidad urgente de mejorar los tratamientos contra el cáncer. La angiogénesis es una marca central del cáncer, y hace diez años se aprobó el uso del primer antiangiogénico. Desde entonces, muchos pacientes se han beneficiado de estos fármacos, sin embargo, todavía hay dos grandes desafíos que comprometen el éxito de esta terapia: las resistencias intrínsecas y las adquiridas. Este proyecto abordará estos problemas utilizando el carcinoma de células renales (RCC) porque: i) es un modelo de trabajo excelente ya que es un prototipo de tumor dependiente del Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF) y la diana perfecta para los inhibidores de esta vía y ii) la terapia del RCC necesita urgentemente ser racionalizada ya que existen siete fármacos antiangiogénicos aprobados, pero no hay marcadores predictivos que puedan guiar la terapia. Este proyecto tiene como objetivos: 1) mejorar el tratamiento antiangiogénico a través de la identificación de marcadores predictivos de respuesta y 2) descifrar los mecanismos responsables de las resistencias a estos fármacos. Para ello, aplicaremos tecnologías genómicas punteras y estrategias de gen candidato. Esto se llevará a cabo integrando conocimientos moleculares, genéticos y bioinformáticos, y a través de la participación de un Grupo Clínico Nacional (SOGUG), que apoya el reclutamiento de pacientes y ensayos clínicos prospectivos. En resumen, este proyecto descubrirá los mecanismos de resistencia a los fármacos antiangiogénicos y proporcionará marcadores para personalizar el tratamiento. El conocimiento generado también ayudará al diseño y desarrollo de nuevos fármacos antiangiogénicos.

Acciones de Dinamización “Europa Investigación”

Título: CancerCureAdvisor Una plataforma bioinformatica abierta para el tratamiento personalizado del cancer
Referencia: EUIN2015-62887
Investigador Principal: Valencia Herrera, Alfonso
Fecha Inicio: 1/1/2015
Fecha Fin: 6/30/2016
Presupuesto Otorgado: 25.000,00 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La bioinformática ha cambiado dramáticamente funcionamiento de la biotecnología. La transición de el “un problema un gen” a la “era de las -ómicas” ha abierto un amplio abanico de nuevas oportunidades para comprender, modificar y mejorar los sistemas biológicos, incluyendo los sistemas descarrilados que conducen a las enfermedades humanas. En este caso, las instituciones académicas y la industria han unido sus fuerzas para desarrollar nuevas terapias basadas en el conocimiento extraído de la gran cantidad de datos que está disponible actualmente. El llamado “diluvio de datos”, sin embargo, ha planteado grandes desafíos que deben ser superados a fin de proporcionar un valor real a los pacientes. Se ha desarrollado una gran colección de nuevos métodos informáticos mientras que el número de bases de datos biológicos está creciendo más que nunca. La tendencia reciente es un cambio en el carácter de herramientas computacionales, que últimamente se está moviendo desde ‘descriptivo’ hacia ‘predictivo’.

Ahora, se necesita un esfuerzo específico para el desarrollo de herramientas de predicción transparentes y fiables, que aprovechen esta explosión de datos y métodos para su uso en la clínica, y puedan ser sostenidos por modelos de negocio sostenibles y validados en múltiples condiciones. Nuestro objetivo es apuntar a esta tarea con un proyecto internacional, en colaboración. Proponemos desarrollar una plataforma bioinformática, cumpliendo los más altos estándares industriales, que apoyará a los médicos en la elección de tratamientos personalizados para los pacientes con diferentes tipos de cáncer. Un equipo multidisciplinar compuesto por instituciones académicas lideres del sector y socios industriales mantendrá activa la plataforma.

La solución de software reunirá pipelines de genómica estándares para analizar los datos de los pacientes y ofrecerá un mecanismo innovador para plug-and-play diferentes métodos de bioinformática para modelar y proponer tratamientos farmacológicos personalizados segun vayan surgiendo.

Creemos que tal plataforma interoperable reducirá la barrera de entrada para las PYMEs y los grupos de investigación que quieran contribuir a una mejor salud en Europa, y reducirá drásticamente el tiempo de comercialización mediante la eliminación del coste de “reinventar la rueda”, y estimulará la competitividad en el campo.

Acciones de dinamización “Redes de Excelencia”

Título: Biología Funcional y de Sistemas de la Proliferación Celular.
Referencia: BFU2014-52125-REDT
Investigador Principal: Malumbres Martínez, Marcos
Fecha Inicio: 12/1/2014
Fecha Fin: 11/30/2016
Presupuesto Otorgado: 32.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La homeostasis tisular requiere una orquestación temporal y espacial precisa de la expresión génica y las funciones de las proteínas. Diversos procesos, como la replicación del ADN, transcripción, splicing, traducción y modificación postraduccional de proteínas, deben ser coordinados a través de complejos circuitos. La interacción entre los distintos tipos celulares coordina aún más estos procesos para asegurar la estructura y función de los tejidos; e.g. mediante la regulación de divisiones celulares asimétricas, auto-renovación de células progenitoras o expansión de tipos celulares específicos. Los estudios a nivel de sistemas complejos sugieren que estos procesos están interconectados a través de una red de ciclos de retroalimentación positivos y negativos, y su comprensión requiere un enfoque multidisciplinario coordinado. En la red CellSYS, varios grupos con experiencia en estas diferentes áreas, así como en estudios genómicos, utilizará organismos como la levadura, C. elegans, Drosophila, Xenopus, pez cebra y el ratón para estudiar cómo las células integran el control de la proliferación celular en nichos específicos. Estos estudios abordarán tres aspectos principales: a) Generación de la red funcional de ARNs y proteínas a través de la transcripción, splicing y traducción; b) Mantenimiento de la estabilidad genómica durante la replicación y la segregación cromosómica; y c) Integración de estos procesos moleculares y celulares en la fisiología normal de un tejido específico y en condiciones patológicas. Dado el número de vías moleculares implicadas, la red CellSYS investigará específicamente cómo cada una de estas vías celulares modula o interfiere con las otras, complementando así las áreas investigadas específicamente en cada uno de los diferentes laboratorios. El equipo CellSYS coordinará por tanto su esfuerzo en construir modelos integrados realistas con la finalidad de tener una mejor comprensión de la fisiología de los tejidos y la enfermedad humana.

Acciones de dinamización “Redes de Excelencia”

Título: Senescencia Celular para terapia del Cáncer
Referencia: SAF2014-56720-REDT
Investigador Principal: Serrano Marugán, Manuel
Fecha Inicio: 12/1/2014
Fecha Fin: 11/30/2016
Presupuesto Otorgado: 28.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La senescencia celular ha evolucionado desde una mera observación en cultivo celular hasta el reconocimiento de su crucial actividad como mecanismo supresor del cáncer. En los últimos años hemos sido testigos de la descripción de evidencias experimentales sólidas del poder de la senescencia bloqueando la generación y el desarrollo de los tumores. Aprovechar esta respuesta protectora para ayudarnos a combatir el cáncer representaría un salto adelante en la lucha contra el cáncer

Para alcanzar esta ambiciosa meta necesitamos la acción conjunta de grupos con distinta especialización y un interés común en explotar la senescencia celular con fines terapéuticos. Solo mediante el trabajo coordinado y decidido de varios grupos abordando diferentes aspectos del problema, trabajando conjuntamente hacia esta meta común, tendremos éxito en el desarrollo de novedosas tratamientos efectivos basados en senescencia celular. Los grupos que forman parte de esta propuesta han trabajado de manera separada o en colaboración durante los últimos años, pero todos compartimos una visión común de la promesa que encierra la senescencia celular para la terapia del cáncer. Tener la oportunidad de trabajar juntos, compartiendo datos e información, y estableciendo canales fluidos de comunicación mejoraría nuestras oportunidades de tener éxito en esta empresa común. La organización de eventos que promuevan el intercambio de información y fomentar la colaboración con otros científicos así como con la industria tendría un impacto significativo en el desarrollo de este área de investigación y en los productos que se puedan derivar de ella.

La creación de la red de investigación en senescencia celular para la terapia del cáncer supondrá un impulso decisivo en esta dirección.

Acciones de dinamización “Redes de Excelencia”

Título: Biología del Cáncer
Referencia: SAF2014-57791-REDC
Investigador Principal: Barbacid Montalbán, Mariano
Fecha Inicio: 12/1/2014
Fecha Fin: 11/30/2016
Presupuesto Otorgado: 45.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

El cáncer es la primera causa de muerte en el mundo occidental. Hasta 150 tipos diferentes de cáncer han sido definidos basados en criterios histopatológicos, sugiriendo la enorme complejidad de este grupo de enfermedades. Esta complejidad es incluso mayor a nivel molecular. Más de 350 genes están mutados en al menos un tipo de cáncer. Este número puede aumentar si se consideran genes que pueden contribuir mediante alteraciones en sus niveles de expresión. La red Consolider OncoBIO fue creada en 2007 para integrar investigadores con experiencia en diversas áreas de la Biología del Cáncer. Durante el periodo 2008-2012, esta red ha estudiado de forma coordinada y exitosa algunos de los aspectos más críticos del campo como son (i) genómica del cáncer y función de los oncogenes y genes supresores en modelos animales, (ii) identificación de células stem del cáncer responsables del mantenimiento del crecimiento de los tumores, (iii) función del microambiente tumoral incluyendo el estroma, los vasos sanguíneos y las respuestas inflamatorias; y (iv) identificación de marcadores moleculares y dianas biológicamente relevantes para el diagnóstico y la terapia del cáncer. Estas actividades se han apoyado en dos programas transversales enfocados a las tecnologías más avanzadas genómicas y de modelos animales. Ahora, con nuestra nueva propuesta pretendemos revitalizar la red OncoBIO, con la intención de mantener los Programas fundacionales de la red y continuar trabajando de forma activa en ellos. A la vez, realizaremos actividades que fomenten una mayor comunicación entre los miembros de la red y una mejor formación de sus investigadores de doctorado y post-doctorales. El trabajo de la Red OncoBIO generará información crítica para el entendimiento del cáncer y el desarrollo de nuevas estrategias para mejorar las aplicaciones diagnósticas y terapéuticas actualmente usadas para tratar a los pacientes con cáncer.

Acciones de dinamización “Redes de Excelencia”

Título: METABOCANCER: Interacción entre metabolismo sistémico y celular en cáncer
Referencia: SAF2016-81975-REDT
Investigador Principal: Efeyan, Alejo
Fecha Inicio: 7/1/2017
Fecha Fin: 6/30/2019
Presupuesto Otorgado: 20.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Esta Red de Excelencia tiene como objetivo general el de promover sinergias entre la investigación en torno a metabolismo sistémico y cáncer, dos campos de gran interés biomédico y social donde, sorprendentemente, todavía existen muchas lagunas sobre sus mecanismos de señalización y, sobre todo, interconexiones patofisiológicas. Estudios epidemiológicos han revelado conexiones causales entre el grado de obesidad de la población y el desarrollo de determinados tipos de cáncer. Un ejemplo prototípico, aunque no único, es la conexión entre la estatosis hepática y el desarrollo del hepatocarcinoma. Se ha visto también que el cáncer, la obesidad, el síndrome metabólico y sus comorbididades más frecuentes comparten sorprendentemente múltiples vías de señalización y rutas metabólicas. Un caso clásico es el efecto Warburg, pero en la actualidad este espectro se ha ampliado a procesos relacionados con la biogénesis ribosomal y diversas rutas metabólicas.

Como resultado de estas interconexiones, se ha visto que vías farmacológicas inicialmente desarrolladas para combatir patologías asociadas con la obesidad pueden tener aplicaciones posibles en el ámbito oncológico. Para abordar esta complejidad, esta Red ha decido coaligar un grupo multifacético de investigadores nacionales que poseen un liderazgo internacional en el campo del cáncer y/o metabolismo. A través de las interacciones y sinergias derivadas de la puesta en marcha de vías de colaboración, la Red pretende conseguir los siguientes objetivos: (1) Compartir ideas, conceptos y herramientas de los campos respectivos con el fin de llevar a cabo investigación de frontera. (2) Apoyar la internacionalización de estos emocionantes campos mediante la participación y organización de EMBO meetings sobre el metabolismo de cáncer en 2017 en Mallorca y en 2018 en Bilbao. (3) Servir de germen para la preparación de convocatorias europeas e internacionales competitivas para la búsqueda de financiación en colaboración.

Acciones de dinamización “Redes de Excelencia”

Título: Ubiquitin like proteins in signaling, proliferation and cancer (UBIRed)
Referencia: SAF2017-90900-REDT
Investigador Principal: Fernández-Capetillo Ruiz, Oscar
Fecha Inicio: 7/1/2018
Fecha Fin: 6/30/2020
Presupuesto Otorgado: 19.000 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

Post-translational modification with ubiquitin and ubiquitin-like proteins (UBLs) is an essential biological process that regulates cellular mechanisms such as cell cycle, chromatin structure, transcription, morphogenesis, differentiation, cellular response to stress and immune response. Aberrations in these processes are implicated in human diseases such as cancer. Therefore, pharmaceutical companies are very interested in developing drugs that could modulate UBLs activities. However, many unresolved scientific questions must be addressed to accelerate the successful translation of basic research into medical application. Resolution of some of these questions requires integrated approaches that demand critical mass and technical know-how of groups with different expertises. UBIRed proposes to integrate the efforts made by Spanish research teams to better understand the role of UBLs in cancer and to translate novel discoveries into products of clinical and/or economical value. The main objectives are: 1. To improve high-quality collaborations between national groups working in this field of research. 2. To foster technological development and knowledge in the field 3. To create a platform to launch new projects and apply for national and international competitive grants 4. To increase the transfer of knowledge from basic to applied science developing new diagnostic and therapeutic techniques and tools. In summary, the expected impact of UBIRed is to develop strategies aiming at modulating UBL modification processes to better diagnose and/or cure those cancers in which UBLs conjugation is involved. In this manner, we expect to increase Spanish scientific leadership in this highly competitive field and to translate scientific knowledge into cutting-edge innovations that will improve human health.

Acciones de Programación Conjunta Internacional

Título: Bases molecules de la patogénesis de la microcefalia en ratones y humanos.
Referencia: PCIN-2015-007
Investigador Principal: Malumbres Martínez, Marcos
Fecha Inicio: 12/1/2015
Fecha Fin: 11/30/2018
Presupuesto Otorgado: 142.500 €
Fuente de Financiación:

Resumen:

La microcefalia, es decir, la reducción de la circunferencia de la cabeza relacionada con una disminución notable en el volumen del cerebro, afecta al 2% de la población general y se asocia frecuentemente con retraso mental. Aunque se han identificado una variedad de causas genéticas y ambientales de los diversos tipos de microcefalia, los mecanismos patogénicos subyacentes a la disminución en el tamaño del cerebro en estos diversos trastornos son probablemente similares, si no idénticos. Para mejorar nuestro conocimiento de estos procesos, centraremos nuestro análisis en un grupo de microcefalias genéticas llamada microcefalia congénita autosómica recesiva o MCPH, que se caracteriza por una reducción en el tamaño del cerebro de 3-13 desviaciones estándar, y se asocia con un defecto específico en la producción de neuronas durante el desarrollo. A pesar de la identificación de varios genes diferentes mutados en MCPH, la mayoría de las proteínas que codifican comparten una característica común: están asociadas con diversos aspectos de la maquinaria centrosomal y mitótica. En el proyecto MicroKin, vamos a tratar de descifrar las vías celulares y moleculares por los que los defectos en estas proteínas podrían conducir a un déficit en la producción neuronal a través de diversos enfoques originales, estudiando no sólo los defectos centrosomales que conducen a las alteraciones en la división de células progenitoras, sino también a otros mecanismos potenciales, por ejemplo, aquellos que inducen la catástrofe mitótica o un desequilibrio en el metabolismo energético. Nuestros objetivos principales son proporcionar un marco más amplio para la comprensión de i) la compleja interacción entre los genes MCPH y otras vías principales responsables del mantenimiento de la homeostasis adecuada en la reserva de progenitores necesaria para la neurogénesis; ii) las similitudes y diferencias entre el comportamiento de células progenitoras en roedores y humanos; iii) los defectos en la morfogénesis cortical asociados con MPCH. Para ello, vamos a combinar los estudios de expresión detallados en los análisis murinos y neocórtex humano, así como estudios funcionales en desarrollo, utilizando los modelos genéticos murinos como knockouts condicionales o knockins inducibles de MCPH1, Cdk5Rap2, ASPM, Aurora A y Plk1, asó como diversas herramientas farmacológicas (inhibidores de quinasa). Finalmente, utilizaremos también células madre pluripotentes inducidas derivadas de los modelos de ratón o de pacientes MCPH.

Infraestructuras y equipamientos científico-técnico

Título: Sistema cromatográfico UHPLC acoplado a espectrómetro de masas de alta resolución para estudios de proteómica avanzada
Referencia: CNIO-15-EE-2855
Investigador Principal: Muñoz Peralta, Javier
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 864.519,50 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El Centro Nacional de Investigaciones Oncológicas (CNIO) solicita una plataforma de LC-MS/MS para estudios de proteómica avanzada compuesto por un sistema de nano UHPLC y un espectrómetro de masas de alta resolución de nueva generación. La creciente demanda interna y externa que ha experimentado la Unidad de Proteómica del CNIO en los últimos años ha saturado la capacidad analítica que posee el laboratorio con la tecnología de la que dispone actualmente. A su vez, los proyectos en los que colabora son cada vez más sofisticados y complejos, siendo difícil en muchos casos poder responder a la hipótesis planteada en el estudio. En una disciplina tan dinámica como la proteómica, es determinante la renovación del equipamiento científico para poder mantener un alto nivel de competitividad. La implantación de un equipo de nueva generación permitiría a los investigadores realizar proyectos de vanguardia que requieran de la tecnología más puntera. Concretamente, el equipamiento que se solicita permitiría analizar cantidades de muestra mínimas y estudiar modificaciones post-traduccionales con un nivel de sensibilidad sin precedentes. De igual forma, posibilitaría realizar cuantificaciones de proteomas complejos en un alto número de muestras sin pérdidas en la precisión de los ratios. Esto tendría un impacto muy positivo en los campos de la biomedicina tanto en investigación básica como clínica. Igualmente, tendría una aplicabilidad directa en el campo del descubrimiento de fármacos.

Infraestructuras y equipamientos científico-técnico

Título: Clúster SMP de Análisis HPC
Referencia: CNIO-15-EE-3845
Investigador Principal: González Pisano, David
Fecha Inicio: 1/1/2016
Fecha Fin: 12/31/2017
Presupuesto Otorgado: 184.158,00 €
Fuente de Financiación: Este proyecto está cofinanciado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER).

Resumen:

El equipamiento solicitado es un clúster computacional para computación distribuida tradicional, computación big data en disco e inmemory analytics, con imagen única de sistema y capacidad de computación, conectividad y almacenamiento suficiente para las necesidades del CNIO compuesto por:

• Sistema SMP de memoria compartida con al menos 16 sockets x86 o similar de última generación, mínimo 200 cores de computación
• Al menos 2TB de memoria compartida DDR4 2133 MHz para in-memory analytics
• Conectividad interna y externa mínimo 10Gbit
• Sistema de almacenamiento JBOD con conexión SAS hacia el servidor, 100TB mínimo para scratch/Hadoop
• Instalable en rack estándar del CNIO (44U)

Las nuevas tecnologías de caracterización molecular masiva, y en especial la secuenciación de nueva generación, están produciendo datos a una escala sin precedentes, poniendo el foco en el procesamiento, el análisis y la visualización de los datos, y no solamente en su generación.

Para llevar a cabo estas tareas se necesitan soluciones computacionales más eficientes y avanzadas, y capaces de implementar nuevas tecnologías de computación que se han desarrollado en otros entornos de analítica de datos a gran escala. Estas tecnologías incluyen, junto con la computación de alto rendimiento (HPC), nuevos paradigmas como las bases de datos no relacionales, procesamiento distribuido de big data (Apache Hadoop), in-memory analytics (Spark) y soluciones elásticas de nube híbrida.