Caracterización metabólica y citológica de dos líneas celulares de glioblastoma humano (U-118 MG y GB-Val4) cultivadas en condiciones de hipoxia y normoxia

Abstract

[ES] El glioblastoma multiforme (GBM) es el más frecuente y agresivo de todos los tumores cerebrales primarios malignos. Dado el desarrollo sostenido de resistencia a los fármacos y la recurrencia de este tumor, sigue siendo primordial la búsqueda de estrategias terapéuticas novedosas. Los cultivos primarios y las líneas celulares derivadas a partir de tumores cerebrales constituyen una herramienta clave en el estudio de la biología, desarrollo y respuesta a la terapia en tumores cerebrales como el GBM, puesto que permiten establecer diferentes estrategias experimentales y terapéuticas. Así pues, en este trabajo se han analizado dos líneas celulares de GBM humano: U-118 MG y GB-val4. Ambas líneas presentan diferencias biológicas entre sí, por lo que a priori se espera que estas características diferenciales tengan un reflejo en su perfil metabólico, así como en otros parámetros citológicos tales como su capacidad de migración. Además, es posible que estas características se vean alteradas dependiendo de las condiciones ambientales en cultivo. Dado que la rápida proliferación de las células de GBM lleva a la formación de regiones internas con una irrigación sanguínea deficiente, frente a otras regiones tumorales mejor irrigadas, resulta de gran interés analizar el comportamiento de ambas líneas celulares en condiciones de hipoxia y normoxia. Por esta razón, el principal objetivo de este trabajo ha consistido en la caracterización metabólica de dichas líneas celulares, cultivadas en condiciones de hipoxia y normoxia, tratando así de lograr la identificación de las posibles correlaciones que pudieran existir entre el perfil metabolómico y las características citológicas de las mismas, así como la influencia que las dos condiciones de crecimiento propuestas tienen en ellas. De este modo, es posible identificar características que permitan el control o incluso la eliminación de estas células tumorales. En el modelo in vitro desarrollado en el presente trabajo para estudiar la capacidad de migración de las células se ha observado que a periodos cortos de tiempo migran más rápidamente las células en condiciones de hipoxia, pero a tiempos superiores esta situación se invierte y son las células en condiciones de normoxia las que terminan migrando a mayor velocidad. No obstante, este modelo presenta una serie de limitaciones que habría que tratar de solventar de cara al futuro para lograr un microambiente tumoral lo más semejante y comparable posible al que existe in vivo. En cuanto al análisis metabólico, cabría destacar la observación de cambios importantes en los niveles de glutamato en todas las muestras al ser comparadas con el medio de cultivo. En las muestras de U-118 en condiciones normoxia se han apreciado importantes cambios en los niveles de citrato, mientras que en las muestras de GB-val4 en los niveles de carnitina. Finalmente, en todas las muestras en condiciones de hipoxia se ha observado 3-hidroxibutirato, posiblemente al ser sintetizado por las células cuando existe una irrigación sanguínea deficiente, con el fin de mantener los niveles de nutrientes que necesitan para sobrevivir.

[EN] Glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and aggressive of all malignant primary brain tumors. Given the sustained development of drug resistance and recurrence of this tumor, the search for novel therapeutic strategies remains paramount. Primary cultures and cell lines derived from brain tumors constitute a key tool in the study of the biology, development and response to therapy in brain tumors such as glioblastoma, since they allow the establishment of different experimental and therapeutic strategies. Thus, in this study two human glioblastoma cell lines have been analyzed: U-118 MG and GB-Val4. Both cell lines present biological differences between them, so a priori these differential characteristics are expected to be reflected in their metabolomic profile, as well as in other cytological parameters such as their migration capacity. Moreover, these characteristics may be altered depending on the environmental conditions in culture. Since the rapid proliferation of GBM cells leads to the formation of internal regions with poor blood supply and low ambient oxygen concentration, compared to other better supplied tumor regions, it is of great interest to analyze the behavior of both cell lines under hypoxia and normoxia conditions. For this reason, the main objective of this assay has been the metabolic characterization of these human glioblastoma cell lines, cultured under hypoxia and normoxia conditions, trying to identify the possible correlations that could exist between the metabolomic profile and the cytological characteristics of these cells, as well as the influence that the two proposed growth conditions have on them. In this way, it is possible to identify characteristics that allow the control or even the elimination of these tumor cells. In the in vitro model developed in the present assay to study the migration capacity of the cells, it has been observed that at short periods of time the cells migrate more rapidly under hypoxic conditions, but at longer times this situation is reversed and cells under normoxic conditions end up migrating at a faster rate. Nevertheless, this model presents a series of limitations that need to be solved for the future in order to achieve a tumor microenvironment as similar and comparable as possible to the microenvironment that exists in vivo. Regarding the metabolic analysis, it is worth mentioning the observation of important changes in glutamate levels in all samples when compared with the culture medium. In the U-118 samples under normoxic conditions, important changes in citrate levels were observed, while in the GB-val4 samples in carnitine levels. Finally, in all samples under hypoxia conditions 3-hydroxybutyrate was observed, possibly because it is synthesized by the cells when there is a deficient blood supply, in order to maintain the levels of nutrients they need to survive.