(PROYECTO PRECIPITA)

 1. LOS EPENDIMOMAS, EPIDEMIOLOGÍA Y CAUSA:

Los ependimomas o tumores ependimarios representan el 2-3% de todos los tumores del sistema nervios. Son el tercer tumor pediátrico más común, con un debut frecuente antes de los tres años de edad. En niños suelen mostrar localización intracraneal (90%) mientras que en los adultos predominan en la médula espinal (60-75%) en la que representan el segundo tumor más abundante. Los ependimomas se tratan actualmente con cirugía, procurando su resección total y se puede administrar radioterapia adyuvante, aunque existen informes contradictorios sobre su eficacia y puede presentar severos efectos adversos. La quimioterapia no se utiliza como alternativa porque no resulta eficaz. Históricamente, los ependimomas de peor diagnóstico son los de niños menores de 3 años y los de localización infratentoriales, siendo frecuentes las recidivas tardías, hasta 15 años después del primer tratamiento.

A pesar de mostrar una histología general común, dentro de los ependimomas hay una enorme heterogeneidad molecular, que se va complicando con la aparición de nuevos estudios de expresión génica o epigenómica. Lo que en principio se agrupó como ependimomas supratentoriales, infratentoriales y espinales, actualmente incluye multitud de subgrupos, cuya  clínica, diagnóstico, biomarcadores y posible abordaje terapéutico puede diferir notablemente. Todo esto dibuja un panorama muy complejo, que urge a mejorar el conocimiento de la biología de los ependimomas y a buscar nuevos marcadores y mejores terapias adyuvantes.

 Se desconoce la causa u origen de los ependimomas. Hay una idea general de que muchos tumores, también los ependimomas, guardan relación con infecciones virales. Se ha encontrado, por ejemplo, que la inyección de distintos poliomavirus (BKV, JCV y SV40) en ratas, ratones y hamsters induce la formación de ependimomas. Más aún, se ha sugerido que alguno de estos tipos (SV40), que contaminó grandes lotes de vacunas en EEUU durante los años 60, puede ser responsable de un repunte de tumores ependimarios en esa población, aunque no se dispone de conclusiones definitivas. En la búsqueda del agente responsable de estos tumores podrían ayudar los estudios de perfil genético, pero la mayor parte de ellos ha comparado los perfiles genético y transcripcional de los ependimomas con el de otros tumores del sistema nervioso (Garcia-Ovejero, 2015 y referencias interiores), pero no con el del epéndimo normal, perdiendo una valiosa información para encontrar la huella del agente transformante. Sólo un estudio ha utilizado esta última estrategia (Koos y cols., 2011), consiguiendo identificar la proteína Evi1.  Evi1 es el acrónimo de “Ecotropic Viral Insertion 1”, porque se identificó como diana recurrente de la integración retroviral en el ADN en tumores mieloides murinos. El mecanismo por el que Evi1 contribuiría a promover la transformación celular y la malignidad tumoral se ha asociado con el gran número de factores con los que interacciona (SMAD2, SMAD3, GATA1, PU.1, WNTS Y RAS). También se ha descrito que los ependimomas, como otros tumores, pueden provenir de una pequeña fracción de células madre.

2. EL EXCLUSIVO EPÉNDIMO DE LA MÉDULA ESPINAL HUMANA PRESENTA RASGOS DE EPENDIMOMA DE BAJO GRADO:

En los últimos años, en nuestro laboratorio hemos estudiado la presencia de precursores neurales y células madre en la médula espinal de ratas, ratones y humanos, con el objetivo de comprender su biología y tratar de usarlas como herramientas para la neurorreparación. Para ello, nos basamos en los trabajos de otros grupos que describían poblaciones celulares del epéndimo de ratas y ratones capaces de proliferar, autorrenovarse y generar nuevas células in vitro e  in vivo (Johansson y cols., 1999; Horner y cols., 2000; Hugnot y Franzen, 2011). Más aún, en otras especies con una gran capacidad  de regeneración espontánea de la médula, como la salamandra o el pez cebra, esta región es crucial y necesaria para que se produzcan los procesos reparativos (Becker y Becker, 2015). Sin embargo, nosotros y otros grupos hemos encontrado una excepción notable a esta descripción: la especie humana. Mientras que en niños de muy corta edad esta región ependimaria es morfológicamente similar a la descrita para roedores y macacos (Sakakibara y cols., 2007; Alfaro-Cervello y cols., 2012, 2015), en jóvenes y adultos el ventrículo (canal central) desaparece (Kasantikul y cols, 1974; Yasui y cols., 1999; Milhorat y cols, 1994a; Garcia-Ovejero y cols., 2015) y es reemplazado por una estructura partícular compuesta de astrocitos reactivos, acúmulos de ependimocitos y pequeñas organizaciones celulares llamadas pseudorrosetas perivasculares (Garcia-Ovejero y cols., 2015), hallazgo sorprendente, pues son un marcador histopatológico de ependimomas. La idea de que en la médula espinal de la gran mayoría de personas hubiera formaciones de tipo tumoral resultaba sorprendente, más aún sabiendo que la incidencia de los ependimomas no es alta. Sin embargo, la histología que realizamos y el perfil genético obtenido a partir de fragmentos de esta región obtenidos por microdisección láser, apoyan consistentemente el perfil de ependimoma de la región ependimaria humana (Garcia-Ovejero y cols., 2015; Gonzalez-Fernandez y cols., 2017), si bien es cierto que la ausencia de proliferación celular y vascular y el tipo de genes expresados apuntan también a un perfil de ependimoma quiescente o de muy bajo grado (Garcia-Ovejero y cols, 2015; Paniagua-Torija y cols., 2015; Gonzalez-Fernandez y cols., 2017).

Desconocemos las causas y los mecanismos de la oclusión del canal en el humano y la aparición de estas formaciones “tipo ependimoma”, pero sabemos que es un fenómeno exclusivo de nuestra especie. Se han hipotetizado diversas causas, como un supuesto daño mecánico debido a la maduración de la columna, pero también, al igual que en los ependimomas, se ha propuesto la acción de diversas infecciones víricas. En efecto, los únicos modelos experimentales que han sido capaces de inducir un cierre del canal central en la rata (aunque diferente al observado de modo natural en el hombre, y con consecuencias secundarias no observadas en el humano, como la hidrocefalia), se basan en infectar con reovirus de tipo I  o en inducir una fuerte inflamación local. La hipótesis de un origen viral en un contexto inflamatorio resulta, pues, plausible y hay diversas observaciones que la apoyan indirectamente, como el especial tropismo de numerosos virus por las regiones proliferativas o la expresión en el epéndimo de moléculas que pueden funcionar como receptores virales.

3. LOS RETROVIRUS ENDÓGENOS HUMANOS:

A la luz de todo esto, considerando la exclusividad humana de este cierre del canal central y las similitudes entre la región ependimaria adulta y su equivalente tumoral, nos ha hecho pensar en un posible origen común, probablemente vírico, y hemos identificado un posible candidato: los retrovirus endógenos humanos de la familia HERV-K (HML2).

            Los retrovirus endógenos humanos (HERVs) son elementos retrovirales que se encuentran integrados de forma estable en el genoma humano. Suponen, aproximadamente, el 8% de nuestro genoma y provienen de retrovirus exógenos que infectaron las células de la línea germinal hace 2-40 millones de años, siendo transmitidos a las siguientes generaciones. Los HERVs comparten la estructura genómica universal de todos los retrovirus: repeticiones terminales largas (LTR) que flanquean a los genes provirales que dan lugar a proteínas de la cápside (gag), proteasas (pro), transcriptasa inversa / integrasa (pol), y de envuelta vírica (env). Todos los provirus del genoma humano han sufrido mutaciones post-inserción, deleciones y recombinaciones que los convierten en no infectivos. Sin embargo, los integrados más recientemente mantienen marcos abiertos de lectura (ORFs) que codifican para proteínas funcionales. Estos, pertenecen al grupo HERV-K, con varias familias de las cuales la más reciente y activa es la familia HML-2 (Subramanian y cols, 2011), que incluye provirus “jóvenes”, algunos de los cuales se incorporaron al linaje humano posteriormente a la separación evolutiva de los chimpancés, (hace 6 millones de años, aproximadamente). Los provirus HERV-K (HML-2) pueden expresar proteínas accesorias como Np9 (HERV-K de tipo I) o Rec (HERV-K de tipo II), además de las proteínas ya mencionadas. Las proteínas derivadas de los provirus HERV-K se expresan y se liberan como partículas no infecciosas en diversos tipos celulares, particularmente en tumores y líneas celulares cancerígenas derivadas de tumores de piel, e incluso se han descrito elementos HERV-K (HML-2) capaces de producir partículas infecciosas.  Numerosos agentes reguladores mantienen reprimidos los ERVs de manera normal, formando complejas redes de proteínas, como las  KRAB-ZFPs, que reclutan a otros factores encargados de coordinar la represión de los ERVs, como TRIM28, ESET o CAF1. Otros factores, en cambio, pueden inducir la expresión de HERV-K (HML2), como la infección por otros virus (HIV-1, EBV), la inflamación, la radiación ultravioleta en líneas celulares de melanoma, hormonas como la progesterona, el estradiol o los andrógenos en líneas tumorales de mama y próstata, y proteínas morfogenéticas del hueso (BMPs) o ácido retinoico en líneas tumorales germinales testiculares.  Los factores de transcripción implicados incluyen NFKB, NFAT, MITFM, Sp1, Sp3 y YYI. En células del sistema inmunitario, los estímulos que inducen la expresión de ERVs son la activación de las células B por la unión del receptor de células B (BCR), la presencia de grupos metilo en la dieta o el uso de inhibidores de la metilación del ADN (por ejemplo la azacitidina), que alivian la represión epigenética de retroelementos endógenos, y factores ambientales o endógenos que activen el receptor de aril hidrocarbón (AHR), que se une al elemento de respuesta a xenobióticos (XRE) presente en ciertos elementos provirales no-LTR.

            ¿Se conocen la función fisiológica y su implicación en patologías? Como se ha visto en el texto, hay una estrecha relación de los ERVs con el cáncer. Hasta la fecha, hay indicios de activación de HML-2 en cáncer de ovario, melanoma, cáncer de mama, cáncer de próstata, linfomas, leucemias y sarcomas y se han propuesto al menos tres mecanismos para esta inducción tumoral. En primer lugar, el comportamiento de las LTR o loci transcripcionalmente activos, especialmente cuando están hipometilados, que actúan como promotores o enhancers de otros genes (oncogenes, protooncogenes). En segundo lugar, la inactivación de genes supresores de tumor  por la inserción de novo o la traslocación de retroelementos dentro de esa parte del genoma. En tercer lugar, la expresión de proteínas virales como Rec y Np9, que funcionan como oncogenes o proteinas como Env, que inducen fusión celular y presentan propiedades inmunosupresoras, facilitando el escape inmunitario del tumor. También cumplen los HERVs funciones fisiológicas, y durante el desarrollo contribuyen a mantener la pluripotencia y actúan como sitios de unión para factores de pluripotencia como LBP9, SOX2, OCT4 y NANOG. Además, parece que la expresión de alguna de sus proteínas en células humanas pluripotentes aumenta la respuesta antiviral innata y puede inhibir infecciones virales exógenas durante el desarrollo temprano.

4. EPÉNDIMO, EPENDIMOMAS Y RETROVIRUS:

            Considerado todo en conjunto, nos parece que, aunque no demostrada, se adivina una posible causa común a procesos como el cierre del epéndimo medular en humanos y la transformación hacia ependimomas y que hay indicios indirectos que apuntan a una causa viral. En  el primer caso, la transformación sería frenada por el tejido circundante hasta dejar una estructura silente en la mayoría de la población, mientras que en los ependimomas, no se podría controlar. Teniendo en cuenta que el fenómeno de cierre del canal es exclusivamente humano, pero general dentro de nuestra especie, (se ha descrito en diversas épocas -Siglo XIX, XX y XXI- y diversas razas -americanos, europeos y asiáticos-, pensamos que la causa puede ser la expresión de retrovirus endógenos específicamente humanos, particularmente de la famlia de integración más reciente (HERV-K / HML-2), que es transcripcionalmente activa en algunos casos y que es posterior a la separación evolutiva con el resto de primates. Apoyan esta hipótesis experimentos recientes del laboratorio, en los que hemos detectado posible expresión de la proteína Evi1 y de la proteína env de la familia HERV-K (HML-2) en ependimomas medulares.