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pmid: "35269502"
title: "Papel do "Loop da Morte" do Relógio Circadiano na Resposta ao Dano ao DNA que Sustenta a Resistência ao Tratamento do Câncer."
authors: "Vainshelbaum NM, Salmina K, Gerashchenko BI, Lazovska M, Zayakin P, Cragg MS, Pjanova D, Erenpreisa J"
journal: "Cells"
pubdate: "2022 Mar 03"
doi: "10.3390/cells11050880"
source: "PMC Full Text"

Papel do "Loop da Morte" do Relógio Circadiano na Resposta ao Dano ao DNA que Sustenta a Resistência ao Tratamento do Câncer.

Autores

Vainshelbaum NM, Salmina K, Gerashchenko BI, Lazovska M, Zayakin P, Cragg MS, Pjanova D, Erenpreisa J

Periodico

Cells (2022 Mar 03)

Conteudo

Papel do "Ciclo de Morte" do Relógio Circadiano na Resposta a Danos no DNA que Sustenta a Resistência ao Tratamento do Câncer
Aqui, revisamos o papel do relógio circadiano (CC) na resistência das células cancerígenas a tratamentos genotóxicos em relação à duplicação do genoma inteiro (WGD) e à regulação do comprimento dos telômeros. O CC dirige o ciclo celular normal, a diferenciação tecidual e regula reciprocamente o alongamento dos telômeros. No entanto, ele é desregulado em células-tronco embrionárias (ESCs), no embrião inicial e no câncer. Aqui, revisamos a resposta a danos no DNA das células cancerígenas e um impacto semelhante no ciclo celular ao encontrado em ESCs — superando G1/S, adaptando pontos de verificação de danos no DNA, tolerando danos no DNA, acoplando a erosão dos telômeros à senescência celular acelerada e favorecendo a transição por deslizamento mitótico para o ciclo de ploidia (poliploidia reversível). A poliploidia desacelera o CC. Relatamos uma correlação positiva intrigante entre a WGD do câncer e a desregulação do CC avaliada por bioinformática em 11 conjuntos de dados de câncer primário (rho = 0,83; p < 0,01). Como mostrado anteriormente, as células cancerígenas que sofrem deslizamento mitótico descartam fragmentos de telômeros com TERT, restauram os telômeros por recombinação ALT e retornam sua prole despoliploidizada à regulação dependente de telomerase. Ao reverter essa poliploidia e o "ciclo de morte" do CC, o ciclo mitótico e a contagem do limite de Hayflick são assim renovados novamente. Nossa revisão e mecanismo proposto apoiam um conceito de ciclo de vida do câncer e destacam a perspectiva do tratamento do câncer por diferenciação.

1. Introdução
   A resistência aos tratamentos anticancerígenos continua sendo um problema significativo na medicina e na sociedade devido à alta morbidade dos pacientes com câncer. Em 1968, surgiu o primeiro relato clínico sobre a associação da poliploidia com a progressão da malignidade. Os marcos cronológicos no campo da poliploidia do câncer, desde Virchow e Boveri no século XIX até o presente, foram recentemente revisados de forma excelente. A partir deste artigo de perspectiva, baseamo-nos nessa estrutura para avaliar o conhecimento atual sobre o papel do relógio circadiano (CC) na desregulação do genoma sob uma lente de sua relação com a poliploidia do câncer e a resistência aos tratamentos anticancerígenos.
   Está estabelecido que tumores malignos são caracterizados por vários graus de aneu-poliploidia emergindo de duplicações do genoma completo (WGD) que aparecem no início da evolução do câncer, progridem com a agressividade da doença e correlacionam-se com a resistência aos tratamentos anticancerígenos. As terapias anticancerígenas de primeira linha (radiação ionizante e drogas genotóxicas) matam a maioria das células tumorais nos primeiros dias após a administração. No entanto, essas células também podem evocar poliploidia transitória que pode dar origem a sobreviventes clonogênicos despoliploidizados várias semanas ou meses após a cessação do tratamento, recuperando células em ciclo mitótico, que se disseminam, causam metástases e podem se poliploidizar repetidamente com a recaída da doença. Observações mostraram que tumores avançados paradoxalmente adquirem esse mecanismo aditivo de sobrevivência clonogênica dentro de um certo intervalo de aumento do desafio genotóxico, proporcional à poliploidia induzida ( e observações não publicadas). Nós sugerimos anteriormente que, tanto para a poliploidia intrínseca quanto para a poliploidia induzida por terapia do câncer, os dois ciclos de reprodução mutuamente unidos, o ciclo mitótico rápido e o ciclo de poliploidia lento, podem impulsionar a imortalidade das células cancerígenas, semelhante à transmissão de gerações em organismos unicelulares, e denominamos isso de “ciclo de vida da célula cancerígena”. Um processo semelhante foi denominado por Jinsong Liu como “ciclo de células gigantes”, destacando sua operação em tumores mais malignos, enquanto Rajaraman denominou esse processo de “neose”, enfatizando o ciclo, a brotação de descendentes jovens de células cancerígenas poliploides senescentes. Como prova de conceito, em um artigo seminal, Zhang Weihua et al. mostraram que uma única célula tumoral gigante poliploide com marcadores de senescência pode desenvolver câncer metastático quando transplantada em um camundongo. Exemplos de evidências experimentais desse mecanismo publicados no século XXI por 26 laboratórios ao redor do mundo estão reunidos na Tabela 1 e em uma série de revisões relevantes e, mais recentemente, em uma Edição Especial do Seminars in Cancer Biology.
   A indução ou o aumento da poliploidia pela progressão do câncer ou por tratamentos anticancerígenos não confere apenas a vantagem evolutiva da multiplicação do genoma mascarando mutações letais e fornece uma opção para reparo eficaz do DNA. A aneuploidia acompanhante também está equilibrando suas vantagens e desvantagens (má segregação cromossômica) ao impulsionar a seleção clonal em contextos genéticos do câncer. No entanto, também pode contribuir por meio de pontes triploides de genoma completo entre gerações diploides e tetraploides. Uma ponte similar pelo genoma materno duplicado foi identificada em uma proporção de cariótipos de câncer masculino para-triploide e in vitro em HeLa. É importante ressaltar que a poliploidia induzida no câncer por tratamento genotóxico não pode ser reduzida apenas à multiplicação e rearranjos do genoma, mas também é acompanhada por uma mudança crucial na biologia celular — a reprogramação de células tumorais para um estado de pluripotência embrionária com marcadores germinativos. Neste ponto, a faceta da poliploidia na biologia do câncer se funde com a das células-tronco cancerígenas, atualmente consideradas o principal mecanismo de imortalidade das células cancerígenas e resistência ao tratamento.
   Então, surge uma questão interessante: o quanto a poliploidia e a pluripotência constituem a identidade do câncer e o potencial de resistência ao tratamento em organismos (independentemente de mutações somáticas)?
   A primeira parte desta questão é abordada na Seção 2 desta revisão através da avaliação de estudos bioinformáticos de transcriptoma da poliploidia em tecidos normais de mamíferos. Esses dados revelaram nas ontologias genéticas e filoestratigrafia genética de tecidos de mamíferos poliploides mecanismos já conhecidos de carcinogênese e resistência a medicamentos, incluindo pluripotência, mas também inesperadamente a supressão do relógio circadiano. Esta última descoberta deu impulso à perspectiva atual.
   O outro lado da mesma questão, relativo à pluripotência, foi abordado em experimentos com linfoma maligno resistente à irradiação e culturas de células-tronco hepáticas não cancerígenas revisados na Seção 3. As características mútuas da resposta ao dano ao DNA (DDR) conferindo resistência foram encontradas na adaptação dos pontos de verificação de dano ao DNA que levam à poliploidia. Portanto, na Seção 4, discutimos a regulação dos pontos de verificação do ciclo celular e da DDR em células-tronco embrionárias (ESC) — revelando paralelos com a poliploidia do câncer — em particular, a tolerância ao dano ao DNA. Por sua vez, isso destacou a ligação intrínseca entre o acoplamento paradoxal da senescência celular acelerada (ACS) criando e tolerando as quebras de fita dupla de DNA (DSBs) com a reprogramação.
   A SCA foi descrita pela primeira vez como uma parada irreversível do crescimento em resposta ao estresse oncogênico, genotóxico e oxidativo. Células senescentes possuem telômeros comprometidos, sinalizando dano persistente ao DNA. No câncer, ambos os fenômenos opostos, ou seja, senescência e propriedade de célula-tronco, interagem através do secretoma por mecanismos parácrinos e intracelulares — de forma análoga ao processo de cicatrização de feridas. No entanto, a relação desse pareamento paradoxal entre SCA e reprogramação com a poliploidia reversível como o terceiro componente da resistência ao câncer, revelada em vários estudos, também vista na Tabela 1, permanece pouco compreendida e frequentemente negligenciada. Portanto, a Seção 5 revisa os importantes atores da SCA e do slippage mitótico — incluindo a via cGAS-STING, que detecta DNA citosólico solúvel, que, por sua vez, ativa reciprocamente a via Hippo. Esta última está envolvida na regulação da segregação mitótica correta dos cromossomos, na propriedade de célula-tronco, na alteração do destino celular e, reciprocamente… novamente na SCA. O componente ausente desse quebra-cabeça, o destino dos telômeros erodidos pela SCA, é analisado na Seção 6. Lá, revisamos e ilustramos nossos próprios dados sobre o alongamento alternativo transitório dos telômeros em células gigantes cancerígenas poliploides (CGCPs), o que garante a restauração recombinativa dos telômeros e o retorno da atividade da telomerase na progênie mitótica em brotamento de sobreviventes clonogênicos. Finalmente, com o conhecimento extraído das seções anteriores sob a ótica da poliploidia do câncer, abordamos o principal oscilador biológico, o relógio circadiano (RC), na Seção 7. Revisamos os dados sobre a participação do RC na regulação do ciclo celular normal e de Células-Tronco Embrionárias (CTE), DDR, alongamento dos telômeros e a eventual contagem do limite de Hayflick pelo RC através dos ciclos celulares. A Seção 8 seguinte é dedicada à desregulação do RC na poliploidia de mamíferos e no câncer e discute nosso estudo atual da correlação entre a desregulação do RC e a poliploidia em cânceres primários do banco de dados TCGA. Como resultado dessa análise, propomos na Seção 9 uma hipótese de trabalho sobre a deterioração do ritmo circadiano através do slippage mitótico na fase poliploide do "ciclo de vida da célula cancerígena", subsequente restauração dos telômeros por TLA e reinicialização na progênie despoliploidizada resistente da marcação circadiana dependente de telomerase e da contagem de Hayflick do ciclo mitótico restaurado. Finalmente, delineamos algumas outras perspectivas relevantes no campo.
   Um resumo das evidências experimentais para a resistência ao tratamento anticâncer adquirida via poliploidização reversível de células cancerígenas de mamíferos (quando a espécie não está indicada, foi investigado material humano). CGCP—células gigantes cancerígenas poliploides.
   Tipo de Câncer Tratamentos Anticancerígenos Tipo de Experimento e Resultados Fonte Linfoma de Burkitt Namalwa e Ramos Radiação ionizante (dose única de 10 Gy) In vitro. Citometria de fluxo de DNA de poliploidia reversível induzida; separação de DNA >4C por FACS, clonogenicidade da fração poliploide marcada; microscopia detalhada. Linhagens celulares transformadas, carcinoma cervical, adenocarcinoma renal, neuroblastoma Radiação ionizante, etoposídeo In vitro. Microscopia de vídeo com lapso de tempo computadorizada registrando poliploidização seguida de ruptura ou brotamento de células pequenas reiniciando a mitose Carcinoma de cólon DHD-K12-TRb (PROb) (rato) Cisplatina In vitro. Observação prolongada revelou emergência tardia de um número limitado de colônias extensas que se originam de células poliploides, conforme demonstrado por análise de separação celular. Essas colônias são compostas por células pequenas diploides que diferem das células parentais por aumento da resistência a drogas citotóxicas. Carcinoma colorretal HT 116 Nocodazol In vitro. Células purificadas por FACS com conteúdo de DNA 8n formaram colônias que deram origem a uma geração ~2n, que foi acompanhada por videomicroscopia; a eficiência de plaqueamento foi maior para a sublinhagem TP53−/−. Linfoblastoma (WI-L2-NS, TK6), linfoma de Burkitt (Namalwa) Radiação ionizante (dose única de 10 Gy) In vitro. A indução de poliploidia reversível regula positivamente OCT4, NANOG e SOX2), que facilitam a sobrevivência suprimida pelo ácido retinoico. Dependência do status de TP53 mutante. Fibrossarcoma (camundongo) Doxorrubicina In vitro. Células gigantes únicas induzidas e isoladas em aloenxertos causam câncer metastático. Linfoma NK/Ly (camundongo) Vimblastina In vivo. Um número aumentado de células gigantes foi induzido pelo tratamento com vimblastina e observado microscopicamente em camundongos portadores de tumor. Carcinoma colorretal HCT116 linhagens modificadas H2O2 Linhagem celular tetraploide estabelecida a partir do HCT116 diploide parental por fusão celular revelou a superioridade da tetraploidia sobre p53 para a sobrevivência celular quando comparada por viabilidade celular, ciclo celular e resposta apoptótica ao H2O2 com HCT116 parental e sublinhagens com p53 inativado. Carcinoma de mama Radiação ionizante (dose única de 4 e 8 Gy) Ex vivo. Amostras de pacientes, radiação ionizante reprogramou células diferenciadas de câncer de mama em células-tronco induzidas. Elas mostraram aumento da formação de mamosferas e aumento da tumorigenicidade em xenotransplantes.
   Reprogramação ocorreu em uma subpopulação poliploide de células, coincidindo com a reexpressão dos fatores de transcrição Oct4, SOX2, Nanog e Klf4, e pôde ser parcialmente prevenida pela inibição de Notch.

Câncer de pulmão de células não pequenas em pacientes, linhagem celular NCI-H1299 Camptotecina, doxorrubicina, cisplatina Ex vivo: Estudo clínico-patológico em pacientes com câncer de pulmão de células não pequenas localmente avançado demonstra que células senescentes induzidas por terapia após neoadjuvância são prognósticas de um desfecho clínico adverso. In vitro: células senescentes poliploides representam estados de transição pelos quais a fuga ocorre preferencialmente.

Carcinoma de mama T-47D e ZR-75-1 Fármacos genotóxicos e inibidores de mTOR In vitro. A inibição da sinalização de mTOR previne a poliploidia/senescência induzida por fármacos genotóxicos e aumenta a quimiossensibilidade celular.

Carcinoma colorretal HCT-116 e Caco-2 5-fluorouracila e oxaliplatina In vitro. A indução de hipóxia por CoCl2 em células de câncer de cólon causa a formação de PGCCs, a expansão de uma subpopulação celular com características de CSC e quimiorresistência.

Fibroblastos de rato transformados viralmente com apoptose suprimida em linhagens E1A + E1B Radiação ionizante In vitro. A ativação permanente da sinalização de DDR devido ao reparo de DNA prejudicado resulta na indução de senescência celular em células E1A + E1B. No entanto, células irradiadas contornam a senescência e restauram a população por meio de células em divisão, que têm tamanho e ploidia quase normais e não expressam marcadores de senescência.

Adenocarcinoma de ovário, carcinoma de mama (HEY, SKOv3 e MDA-MB-231) Cisplatina In vitro e in vivo. Separação de PGCCs induzidas por CoCl2; caracterização de staminalidade, observação de brotamento da prole, uma única PGCC formou esferoides cancerosos in vitro e gerou xenoenxertos tumorigênicos.

Múltiplos tipos de tumores humanos Etoposídeo, doxorrubicina, radiação ionizante In vitro e in vivo. Linhagens celulares, videomicroscopia em time-lapse observando brotamento de sobreviventes de células tumorais gigantes; xenoenxertos tumorais.

Carcinoma de ovário (linhagens SKVO3, IGROV-1) Carboplatina In vitro. Geração e despolipoidização de PGCCs por divisões multipolares e brotamento (imagiologia de células vivas em time-lapse). Indução de marcadores de EMT e senescência.

Cultura de células pigmentares mutantes N-RA(61K) Ativação induzível por doxiciclina de N-RAS oncogênico In vitro. Células senescentes multinucleadas são induzidas, dando origem a progênie tumoral mononuclear observada por microscopia em time-lapse.
A prole é tumorigênica em xenoenxertos. Carcinoma colorretal (HC116) Doxorrubicina In vitro. As células que, junto com a senescência induzida pela terapia, sofrem poliploidização são propensas a recuperar a capacidade de proliferar. Carcinoma de ovário (Hey, SKOV3, OVCAR433) Paclitaxel In vitro. A geração de células iniciadoras de tumor geneticamente alteradas por meio de um ciclo de células gigantes que contribui para a recidiva tumoral foi observada usando microscopia de fluorescência time-lapse em células vivas. As PGCCs demonstraram se autorrenovar por endorreplicação e se dividir por brotamento ou fragmentação nuclear. Carcinoma de mama Doxorrubicina + paclitaxel Ex vivo. Amostragem antes e após terapia neoadjuvante. A indução de PGCCs despoliploidizantes positivas para OCT4, SOX2, NANOG e CD44 foi observada principalmente em casos triploides resistentes próximos. Carcinoma de ovário (linhagens celulares Hey, SKOV3 e MDA-HGSC-1) Paclitaxel In vitro e in vivo. As PGCCs únicas obtidas formaram esferoides com propriedades de blastômeros, incluindo diferenciação em três camadas germinativas e formação de carcinoma, tumores de células germinativas, bem como tecido benigno, em xenoenxertos. Carcinoma de próstata (linhagem PC3) Docetaxel In vitro. Um ambiente "acelerador de evolução" microfabricado para controle in vitro com concentração de fármaco espacialmente variável. Os autores observaram o rápido surgimento de um grande número de PGCCs com marcadores de EMT em uma concentração muito alta de fármaco. Glioblastoma (linhagens celulares T98G, A172, R2, T1) Radiação ionizante; Fotemustina In vitro. As linhagens celulares resistentes exibiram as PGCCs e alta atividade de genes promotores de tumor e microambiente. Carcinoma de mama e melanoma de camundongo 5-fluorouracil In vitro e in vivo. Os autores descobriram que a IL-33 é um fator-chave da resistência ao câncer por meio da poliploidia. Carcinoma de mama (linhagem celular MDA MB 231) Doxorrubicina In vitro. Poliploidização reversível resistente registrada por citometria de DNA; acompanhamento de 7 semanas; IF, microscopia. ALT transitória na falha mitótica; Brotamento de progênie mitótica a partir de PGCCs. Carcinoma de ovário (linhagens celulares SCOV-3 e A2780) Cisplatina In vitro. Análise bioinformática de PGCCs induzidas – regulação positiva de genes principalmente relacionados a mecanismos regulatórios gênicos e processos nucleares, incluindo segregação negativa de cromátides, polimerização de microtúbulos e brotamento de membrana.
2. Análise do Transcriptoma de Poliploidia versus Diploidia em Tecidos Mamíferos Normais Revela uma Mudança Direcionada por c-Myc para Estaminalidade e Outros Mecanismos Conhecidos de Origem e Resistência ao Câncer
Quando os transcriptomas poliploides de tecidos mamíferos normais (coração, fígado) são comparados com células diploides, a regulação positiva de c-Myc — um componente essencial da reprogramação de Yamanaka — é evidente. Para avaliar seu impacto, um estudo comparativo bioinformático focado em múltiplos alvos primários de c-Myc, junto com análise filoestratigráfica de genes dos transcriptomas, foi realizado. Surpreendentemente, eles revelaram nas ontologias gênicas dos genes diferencialmente expressos (comparando poliploide e diploide) os já conhecidos mecanismos de câncer e resistência a drogas, como o efeito Warburg, a transição epitélio-mesenquimal (EMT), juntamente com características atávicas de unicelularidade originando o efluxo de drogas ABC, supressão da apoptose, diferenciação e comunicação celular, evasão imune, enriquecimento de genes de cromatina bivalente e supressão do CC.
3. Resistência à Irradiação Ionizante em Tumores Malignos e Células-Tronco Teciduais Está Associada à Estaminalidade de ESC Induzida Simultaneamente à Senescência, Pontos de Verificação Fracos de Dano ao DNA e Poliploidia
O ciclo celular mitótico normal consiste nas fases G1, S, G2 e M. O progresso através destas é impulsionado por ciclina-quinases correspondentes. Se ocorrer dano ao DNA, as células podem ativar os pontos de verificação G1, intra-S e G2/M e interromper o ciclo celular para reparar o dano. Existem as duas principais vias de sinalização de dano ao DNA — reguladas por ATM/CHK2 e ATR/CHK1. A via ATM/CHK2 é ativada principalmente por quebras de dupla fita (DSBs), enquanto a via ATR/CHK1 é desencadeada em resposta ao colapso da forquilha de replicação. Após quebras de dupla fita no DNA (DSB), a proteína ATM é ativada por autofosforilação, que então ativa CHK2. O supressor tumoral p53, um importante efetor da via DDR, é expresso em níveis baixos e em forma inativa durante condições normais. Tanto ATM quanto CHK2 fosforilam p53, causando sua estabilização e ativação. O p53 ativado interrompe o ciclo celular induzindo inibidores do ciclo celular como p21/CIP1. A DDR atuando nos pontos de verificação normalmente permite que a célula repare seu DNA danificado ou alternativamente sofra apoptose.
Enquanto células somáticas normais e saudáveis têm o destino indicado acima, a resposta das células cancerígenas malignas pode diferir, levando à resistência ao tratamento. Dados atuais sugerem que a resistência pode ser induzida em células tumorais malignas por reprogramação para um estado semelhante ao de Célula-Tronco Embrionária (CTE), acompanhado de Duplicação do Genoma Inteiro (DGI). Conforme ilustrado na Figura 1A,B, o regulador mestre da pluripotência embrionária OCT4 pode ser induzido na linhagem celular de linfoma de Burkitt mtTP53, Namalwa, juntamente com a poliploidização após irradiação de 10 Gy. Em nosso estudo, a regulação positiva de OCT4, juntamente com Nanog e SOX2, mostrou criar uma rede nuclear coordenada, enquanto o ácido all-trans-retinóico (um antagonista de OCT4 e indutor de diferenciação) interrompeu a localização nuclear de Nanog e, subsequentemente, a sobrevivência celular. De forma similar, a pluripotência do tipo embrionário pôde ser parcialmente suprimida pela inibição de Notch.

Efeitos pós-irradiação surpreendentemente semelhantes foram encontrados na linhagem celular de fígado de rato WB-F344, que é uma linhagem de célula-tronco específica do tecido hepático, capaz de se diferenciar em hepatócitos e colangiócitos. Esta linhagem celular wtTP53, benigna e incapaz de induzir tumores in vivo, mostrou ser radiorresistente. Em comum com cânceres resistentes a genotóxicos, a característica proeminente das células WB-F344 é um aumento dependente da dose de radiação na poliploidização e micronucleação. Neste estudo, juntamente com a poliploidização, houve também regulação positiva dos fatores de transcrição de pluripotência Oct4 e Nanog após irradiação de 10 Gy, particularmente aumentada na fração poliploide (Figura 1C). Assim, enquanto um tipo celular é maligno (Namalwa) e o outro benigno (WB-F344), ambas as linhagens celulares radiorresistentes são similarmente capazes de reprogramação induzida por dano ao DNA—evocando a indução de pluripotência do tipo CTE juntamente com poliploidia. Finalmente, houve um atraso dependente da dose de radiação no ponto de verificação G2/M (Figura 1D) que precedeu e foi proporcional à extensão da poliploidização dentro de um intervalo considerável de resistência crescente. O mesmo foi encontrado para linfomas malignos mutantes de TP53, bem como em câncer de próstata e colorretal tratados com drogas genotóxicas, e em pesquisas não publicadas. Esta resposta, característica tanto para linhagens celulares resistentes benignas quanto malignas, reagindo à irradiação com reprogramação associada à poliploidia para um estado de CTE, é indicativa de: (1) a fraqueza do ponto de verificação G1 resultando em acúmulo celular em G2M e, concomitantemente, (2) a insuficiência do ponto de verificação de dano G2M, o principal sensor e ator de quebras de dupla fita (DSBs), mostrando a tolerância a DSBs de DNA e permitindo a transição para poliploidia.

Além disso, em ambos os modelos, há uma alternância dinâmica entre dois reguladores de pluripotência e senescência, NANOG e p16INK4a.
Concluindo esta seção, os estudos in vitro em tumores malignos resistentes à irradiação e células-tronco teciduais revelaram as seguintes características consistentes: indução de staminalidade do tipo embrionária (reprogramação) concomitante com senescência, atenuação da DDR e poliploidização transitória. Para dissecar melhor esse mecanismo comum, a regulação dos pontos de verificação do ciclo celular em CEs será revisada na próxima seção.

4. Células-Tronco Embrionárias (CTEs) Têm Pontos de Verificação do Ciclo Celular Defeituosos que Favorecem a Tolerância a Danos no DNA e uma Mudança para Poliploidia

Há um corpo de evidências indicando que as CTEs têm uma fase G1 curta e um ponto de verificação G1/S fraco ou ausente, ou uma fase S longa e pontos de verificação intra-S e G2/M fracos. Em resposta ao estresse, as CTEs tendem a sofrer deslizamento mitótico do ponto de verificação do fuso, mudando para G1-tetraploidia em um estágio específico com ciclina B1 não degradável, o que protege as CTEs da catástrofe mitótica. Em células tumorais irradiadas, esse estágio pode ser precedido por endo-prometáfase retardada. Sob estresse, as CTEs desligam epigeneticamente a função de guardiã do genoma da p53. O mesmo é conhecido para tumores até mesmo com TP53 do tipo selvagem. Presumivelmente, o risco inerente de instabilidade genômica que isso traz é compensado e necessário para sua estratégia de sobrevivência baseada na adaptação exploratória, que exige liberdade de escolha. A indução de staminalidade nas células tumorais danificadas é, em muitos aspectos, semelhante à reprogramação induzida pelos fatores de Yamanaka em células normais, que também causa simultaneamente uma senescência tolerante a danos no DNA que, paradoxalmente, é indispensável para sua indução.

Os fatores de transcrição da rede básica de staminalidade embrionária também possuem propriedades de ciclina-quinases ou podem, de outra forma, superar os inibidores de ciclina-quinases que promovem a senescência e param o ciclo celular nos pontos de verificação correspondentes. Em particular, OCT4 induz a adaptação do ponto de verificação G1/S ao ativar a Cdk2 no complexo Ciclina E/Cdk2 e aumentar a transcrição das ciclina-quinases CDK4 e CDC25A. OCT4 também alterna p21CIP1 de maneira dependente de p53 (induzida por DDR). Nanog ativa Cdk6 ao se ligar diretamente por seu domínio C, competindo assim no ponto de verificação G1/S com p16INK4a, que inibe a ciclina D. Na DDR, p16 também é ativada pela expressão exagerada de p21 e pode causar senescência terminal. Simultaneamente, juntamente com IL-6 secretada por células senescentes, p16 é paradoxalmente indispensável para a reprogramação. Por sua vez, SOX2 interage diretamente com p27(KIP1) na reprogramação para estimular a adaptação do ponto de verificação G1/S dependente de Ciclina E/Cdk2 e também restringe o ponto de verificação G2M. A ativação mais importante das CDKs e as interações opostas entre os fatores de staminalidade embrionária (OCT4, Nanog e SOX2) com os reguladores de senescência correspondentes (p21, p16, p27) são mostradas na Figura 2.
Este esquema será utilizado novamente nas Seções 7 e 8 para descrever o papel do CC no ciclo celular, WGD e câncer. A análise atual indica que as CEs tendem a se adaptar aos pontos de verificação do ciclo celular normal, especialmente como parte de sua DDR.

“Quem ousa vence” (qui audet vincit). O escape mitótico (EM) representa um compartimento de transição entre o ciclo celular mitótico e a poliploidia em tumores submetidos à reprogramação mediada por DDR. Três questões adicionais sobre o EM precisam ser compreendidas: (1) Como o ciclo centrossomal é afetado? (2) O que acontece com os telômeros? (3) O que está ocorrendo com o tempo biológico que se volta da senescência celular para o nascimento de uma nova prole mitótica?

5. A Via Hippo-YAP Hiperativada Alivia o Controle da Cario-Citocinese, Favorece Reciprocamente o EM, a ACS, a Sinalização cGAS-STING e a Poliploidia, e Permite a Mudança de Destino Celular

A via Hippo é um importante regulador da estabilidade genômica, biologia das células-tronco e mudança de destino celular. Também foi demonstrado que está envolvida, quando desregulada, na origem da poliploidia do câncer através da falha na citocinese. Atualmente, parece que a participação da desregulação do Hippo nos eventos ao redor do EM é multifacetada, e aqui, tentamos consolidá-los. Normalmente, o principal efetor da via Hippo, YAP1, é retido em sua forma fosforilada no citoplasma. A importação nuclear do YAP1 desfosforilado iniciada por LATS1/2 permite sua ligação em um complexo (YAP1 + TEAD) ao DNA, o que facilita a hipertranscrição e o estresse replicativo devido a múltiplos alvos do YAP1 hiperativado. A interleucina-6, um indutor seminal de senescência indispensável para a reprogramação, é um desses alvos. O ciclo de retroalimentação da senescência celular na sinalização Hippo-YAP também foi relatado. As ACSs foram demonstradas liberar partículas de heterocromatina no citoplasma, induzindo a atividade lisossômica autofágica e a produção de DNA citoplasmático. Isso ativa a via cGAS-STING de detecção de DNA citosólico, produzindo diversos interferons e citocinas inflamatórias. A degradação associada à ACS da lâmina nuclear B favorece o escape mitótico e a micronucleação dessas células, reiniciando a interfase em um estado tetraploide. A sinalização GAS-STING, por sua vez, causa desregulação recíproca da via Hippo-YAP1 ao induzir sua quinase LATS1/2 a montante.

Por outro lado, o eixo Aurora-A-Lats1/2-Aurora-B relacionado ao Hippo é fundamental para o ciclo centrossômico e a coordenação precisa entre segregação cromossômica, cariocinese e citocinese na anáfase e na abscisão do corpo médio na telófase. A desregulação deste eixo subsequentemente leva a metáfases aberrantes, pontes anafásicas, binuclearidade, multinuclearidade e fusão de núcleos filhos. Além disso, o LATS1/2 ativado pelo estresse causa disfunção do guardião central da estabilidade genômica e da diploidia p53, podendo assim comprometer seu controle de ploidia.
As funções coordenadas da via Hippo garantem a estabilidade do genoma, enquanto a disfunção induzida por estresse provavelmente cria um ciclo vicioso por meio de atividades recíprocas e alças de feedback, começando com o estresse replicativo e em torno da MS, que favorecem a transição de células cancerígenas para poliploidia com todos os seus atributos — stemness, ACS e aneuploidia. Além disso, a resposta ao estresse é precedida por oscilações rápidas (0,5–2 h) da localização núcleo-citoplasmática de YAP1. Curiosamente, em resposta a quebras de DNA induzidas por irradiação de células MCF7, p53 também oscila na alça p53-MDM2 com periodicidade semelhante e aciona o toggle stemness-senescência OCT4-p21CIP1 em carcinoma embrionário. Células que sofrem oscilações de p53 se recuperam de danos ao DNA, enquanto células expostas à sinalização sustentada de p53 apresentam baixa sobrevivência. É tentador sugerir que ambas as atividades pulsantes de dois principais supressores tumorais e guardiões do genoma, quando induzidas por um desafio genotóxico letal, coordenam suas oscilações. Em termos termodinâmicos, tais oscilações entre o genoma oposto e o estado celular favorecem a adaptação exploratória a microambientes alternativos imediatos para aumentar a chance de sobrevivência. No entanto, não está imediatamente claro como esse círculo vicioso resolve o problema do telômero da ACS na resistência ao câncer.

6. Sub-replicação, Erosão e Recuperação de Telômeros Comprometidos pela ACS no Deslizamento Mitótico e Poliploidia Transitória através do Alongamento Alternativo Transitório de Telômeros

Linhagens de células cancerígenas que sofrem deslizamento mitótico acompanhado pela liberação citoplasmática de cromatina após desafio genotóxico também exibem sub-replicação de DNA na fase S tardia. A sub-replicação de heterocromatina foi amplamente descrita em plantas e insetos, e Walter Nagl indicou que ela estava sempre e apenas associada ao endociclo. Estudos recentes em células poliploides de Drosophila associam a sub-replicação de telômeros à inibição da progressão da forquilha de replicação e ao controle do toggle stemness-senescência.
ACS foi definida por Campisi como estresse celular caracterizado por telômeros encurtados comprometidos, que pode ser induzido por estresse oncogênico ou dano ao DNA. Como tal, parece que a erosão dos telômeros decorrente da sub-replicação da heterocromatina pode, de fato, resultar do estresse de replicação observado no desenvolvimento e tratamento do câncer, ocorrendo na fase S que precede a poliploidização por MS no mesmo ou, em vez disso (como observado), no próximo ciclo celular (envolvendo o relaxamento da "barreira Hipno-estabilidade genômica" pela hiperativação de YAP1, conforme já discutido). Tam et al. provavelmente foram os primeiros a definir ACS como um processo reversível que é determinado pelo equilíbrio de moléculas biológicas que controlam direta ou indiretamente o comprimento dos telômeros e a atividade da telomerase, alterando a expressão gênica e/ou modulando o estado epigenético da cromatina. Nossos estudos na linhagem celular de câncer de mama MDA-MB-231 tratada com o inibidor da Topoisomerase II, doxorrubicina, revelaram que as extremidades dos telômeros enriquecidas em DSBs foram descartadas durante a MS juntamente com a proteína de capeamento dos telômeros TRF2 e a subunidade catalítica da telomerase TERT (Figura 3A–C). Nas células poliploides inter e pós-MS, foi encontrada a restauração dos telômeros por alongamento alternativo dos telômeros (ALT) marcada por corpos PML específicos positivos para TRF2 (Figura 3D). Seguiu-se a recuperação da atividade de TERT na progênie em brotamento que retorna ao ciclo celular mitótico (Figura 3E,F). Importante, nesse processo intermediário de restauração dos telômeros através de recombinação homóloga mediada por ALT, as extremidades dos telômeros dos cromossomos foram encontradas fechadas. O encurtamento dos telômeros em células somáticas diploides está associado ao problema de replicação das extremidades dos cromossomos lineares, cortando os telômeros em cada ciclo celular em ~50 pb. Esse processo é a base molecular que sustenta o limite de Hayflick, permitindo que as células somáticas se repliquem apenas um número limitado de vezes, proporcional à vida útil da espécie. Assim, com o "truque" da sub-replicação sinalizando ACS e ALT transitório, o problema das extremidades cromossômicas e o limite de Hayflick (mortalidade somática) podem ser contornados por células tumorais poliploides.
Um regulador positivo do comprimento dos telômeros, a Sirtuína 1—uma histona desacetilase (HDAC) dependente de NAD—liga-se diretamente às repetições dos telômeros e atenua o encurtamento dos telômeros associado ao envelhecimento em camundongos; esse efeito depende da atividade da telomerase. Ao mesmo tempo, a SIRT1 está fortemente associada à regulação do principal marcapasso celular—o CC. Para analisar esse aspecto, devemos primeiro descrever brevemente o funcionamento interno desse notável relógio no ciclo celular normal e de CEE (este último é induzido em tumores pelo DDR, conforme descrito acima na Seção 4).
7. O Relógio Circadiano (CC) Marca o Ciclo Celular Mitótico, os Pontos de Verificação do DDR e, Reciprocamente, a Contagem do Limite de Hayflick Dependente de TERT. Está Ausente em CEE, Embrião Inicial e Células Germinativas e Provavelmente se Desengaja e Então se Restaura (Por Poliploidia Reversível) em Tumores.
O CC bifásico é um oscilador baseado em alça de retroalimentação transcricional autorregulatória envolvido no ritmo dos processos dos organismos vivos com periodicidade de 24 horas. O CC também regula o ciclo celular e acopla várias oscilações metabólicas com periodicidade ultradiana mais curta.

A estrutura central do oscilador molecular do CC contém um ativador transcricional, composto por BMAL1 e CLOCK, e um repressor transcricional constituído pelos genes PER (Period) e CRY (Cryptochrome). O complexo heterodimérico de BMAL1 e CLOCK, que são fatores de transcrição básicos hélice-alça-hélice, liga-se aos promotores e ativa a expressão de PER1, PER2, PER3, CRY1 e CRY2, que, por sua vez, heterodimerizam em complexos PER/CRY, translocam-se para o núcleo e reprimem BMAL1/CLOCK. A concentração das proteínas PER e CRY é regulada por ubiquitina ligases E3, resultando em sua eventual depleção e reativação de BMAL/CLOCK1. Uma segunda alça de retroalimentação adjacente envolve receptores nucleares que se ligam ao DNA de forma periódica—os RORs ativadores e os REV-ERBs repressores. Esses receptores nucleares regulam a expressão de BMAL1 e NFIL3 e são eles próprios ritmicamente regulados pela ação de NFIL3, CLOCK, BMAL1 e DBP. Dessa forma, os padrões de expressão dos componentes do relógio induzem comportamentos oscilatórios em seus interagentes a jusante. Também foi demonstrado que o splicing alternativo, bem como a regulação mediada por piRNA dos transposons, poderia representar outro nível de controle do relógio. O CC, em geral, é suscetível ao estresse—a sincronização circadiana mediada por cortisol dos pulsos de transcrição ultradianos que fornecem a regulação normal de retroalimentação da função celular é então perdida.

Vários genes do CC fornecem as frequências de oscilação estritamente sincronizadas do ciclo celular e participam da regulação dos pontos de verificação de danos ao DNA, conforme apresentado na Figura 2. O CC torna-se disfuncional na reprogramação induzida pelos fatores de transcrição de Yamanaka. Curiosamente, a oscilação circadiana também não é detectável em CEs até que a diferenciação comece. Isso pode estar relacionado aos fatores de transcrição de pluripotência superexpressos que aceleram o ciclo celular e forçam a adaptação de seus pontos de verificação, conforme discutido na Seção 4 e ilustrado na Figura 2. Além disso, a competição direta do principal fator de transcrição de reprogramação, MYC/MAX, com o dímero CLOCK/BMAL1 nos pontos de verificação G1/S e G2M, que pode ser superada através do MYC regulado positivamente (conforme designado na Figura 2), deve ser destacada.

A perda dos ritmos circadianos prejudica a sinalização Hippo, desestabiliza p53 e potencializa o início do tumor. Ao contrário, a diferenciação in vitro de CEs induz uma oscilação circadiana robusta autônoma da célula. É importante notar que, além dos CEs, o CC também não é funcional em células germinativas primordiais (CGPs) normais e em gonócitos masculinos e femininos; a proteína específica da linhagem germinativa PIWIL2 suprime os ritmos circadianos ao inativar os genes BMAL1 e CLOCK.
Notavelmente, no esperma de mamíferos, as extremidades dos telômeros estão unidas, formando cromossomos em alça, como os observados no deslizamento mitótico de células cancerígenas e também na segregação biparental do genoma bicromatídico encontrada por nós ao lado de mitoses convencionais em carcinoma embrionário ovariano. Curiosamente, embriões iniciais de mamíferos também exibem segregação de genomas biparentais nos primeiros ciclos de clivagem curtos e também carecem de regulação circadiana, que se inicia em embriões tardios, fortemente acoplada à diferenciação celular (em particular, à somitogênese).

A mencionada HDAC SIRT 1 dependente de dinucleotídeo de nicotinamida adenina (NAD+) específica de telômero, que mantém os telômeros por meio da atividade da telomerase, foi encontrada interagindo com CLOCK e sendo recrutada para promotores circadianos de forma cíclica. Em particular, Wang et al. mostraram que camundongos deficientes em Sirt1 exibiam envelhecimento prematuro profundo e acetilação aumentada da histona H4 no promotor de Per2—esta última leva à sua superexpressão. Por sua vez, Per2 suprime a transcrição de Sirt1 através da ligação ao promotor de Sirt1 no sítio Clock/Bmal1. Essa relação recíproca negativa entre o alongamento de telômeros por SIRT1 e o ritmo do CC observada também em hepatócitos humanos pode realizar a contagem do limite de Hayflick pelo CC.

Podemos subsequentemente racionalizar que o encurtamento dos telômeros no ACS retarda a contagem do tempo circadiano, e a interrupção adicional da manutenção da telomerase pelo TERT no MS, substituída pela ALT baseada em recombinação com extremidades teloméricas fechadas, deve interromper o CC (parando o ritmo do tempo biológico), enquanto o retorno ao mecanismo TERT na progênie despoliploidizada retomando o ciclo mitótico deve reiniciar o oscilador do CC e, portanto, a contagem do limite de Hayflick. Essa manipulação do tempo biológico no MS lembra um "loop de morte" na aviação.

8. O Relógio Circadiano É Desregulado na Poliploidia e no Câncer de Mamíferos

8.1. A Regulação Recíproca da Poliploidia e da Atividade do CC em Tecidos Não Malignos
O antagonismo competitivo do dímero superexpresso do fator mestre de stemness/reprogramação MYC/MAX com CLOCK/BMAL1, que é o componente central do braço de ativação do CC e um regulador do checkpoint de dano ao DNA G2M, provavelmente desempenha um papel fundamental na deterioração do CC em células-tronco (incluindo células cancerígenas estressadas que passaram por reprogramação), onde as características de stemness mostraram-se fortemente acopladas à desregulação da célula que leva à poliploidia. O gene Timeless (TIM) mostrou estar envolvido no checkpoint da fase S. As proteínas do relógio circadiano PER1, PER2 e PER3 estão envolvidas na regulação da ploidia de células hepáticas não cancerosas, e sua inativação resulta em poliploidização desenfreada (tanto em termos de frequência de poliploidização quanto de contagens aumentadas de ploidia nos hepatócitos poliploides). Também é importante mencionar que, dos 16 genes centrais do relógio circadiano (CLOCK, ARNTL (BMAL1), ARNTL2, NPAS2, NR1D1, NR1D2, CRY1, CRY2, DBP, TEF, RORA, RORB, RORC, PER1, PER2 e PER3), 50% são genes bivalentes que permitem mudanças rápidas no destino celular. Curiosamente, foi demonstrado que a poliploidia (o endociclo) em plantas desacelera o ritmo circadiano. Em contraste, evidências de análises de transcriptoma de camundongos e humanos sugerem que a desregulação do CC promove a poliploidização e vice-versa. Por sua vez, a poliploidia em tecidos normais, como o coração e o fígado de mamíferos, está associada à regulação positiva de c-Myc e aos alvos de EMT ligados à stemness e ao câncer. O papel do CC na integridade do ciclo celular e na sinalização de DDR é ainda mais evidenciado por seu envolvimento no reparo do DNA após danos por radiação ionizante (por meio da indução de genes de sinalização de DDR) (Figura 2).

O CC foi relatado como notavelmente desregulado no câncer, e a perturbação do CC é, por si só, carcinogênica. Uma metanálise de 7476 casos de câncer de 36 fontes revelou que a baixa expressão de PER1 e PER2 se correlaciona com baixa diferenciação, pior estágio TNM, metástases e redução da sobrevida dos pacientes.

No geral, as informações atualmente disponíveis sobre a conexão entre o CC, a stemness e o ciclo celular, bem como a desregulação do CC no câncer, nos levam a sugerir que a desregulação circadiana no câncer humano pode estar amplamente associada ao seu componente de poliploidia, como ocorre no coração e no fígado normais de mamíferos. Na próxima seção, descrevemos uma tentativa de investigar essa hipótese por meio de análise bioinformática de cânceres primários.

8.2. A Desregulação Circadiana Correlaciona-se com a Poliploidização (Duplicação do Genoma Inteiro) em Amostras de Pacientes com Tumores Malignos
Para investigar a possível conexão entre poliploidia e desregulação do CC no câncer, foi primeiro necessário calcular a medida de desregulação circadiana. Para isso, utilizamos o Cancer Genome Atlas (TCGA), uma coleção em larga escala de dados ômicos e clínicos de mais de 30 tipos de malignidades de mais de 11.000 pacientes. Dados de expressão gênica do TCGA processados pelo Rsubread e normalizados por TPM foram obtidos do conjunto de dados GSE62944 do GEO. Para garantir poder estatístico, apenas conjuntos de dados transcriptômicos do TCGA com pelo menos 35 amostras normais correspondentes foram selecionados, resultando em uma coorte final de 11 tipos de câncer e 6.667 amostras (613 normais e 6.054 tumores).
A desregulação circadiana em amostras de câncer do TCGA foi determinada usando o método CCD e o pacote R deltaccd desenvolvido por Shilts et al., que compara a coexpressão gênica do CC central (correlação de Spearman baseada em postos) entre amostras usadas no estudo e uma matriz de referência pan-tecidual calculada a partir de oito conjuntos de dados de camundongos normais com dados de tempo disponíveis. A distância Euclidiana entre os vetores de correlação gênica do CC das amostras e a referência de camundongos é chamada de Distância de Correlação do Relógio (CCD). A diferença entre o CCD normal vs. referência, e o CCD tumoral vs. referência, conhecida como ΔCCD, serve como um coeficiente de desregulação circadiana, com a abordagem de "diferença das diferenças" efetivamente anulando a nuance da comparação camundongo–humano e aceitando a regulação comum do CC em mamíferos.
A ploidia tumoral calculada a partir de dados de alteração somática do DNA usando o algoritmo ABSOLUTE foi obtida, e a relação entre os valores do ΔCCD escalonado para cada um dos 11 tipos de tumor e a respectiva proporção de amostras com pelo menos um WGD foi investigada usando análise de correlação de Spearman.
Os resultados revelaram uma correlação positiva estatisticamente significativa (rho de Spearman = 0,83; p < 0,01) entre WGD e desregulação do CC (Figura 4). Embora correlação não implique necessariamente causalidade, tal resultado parece logicamente sólido ao levar em conta as associações conhecidas entre poliploidia e o CC em tecidos normais, desregulação do CC em cânceres, bem como o impacto da poliploidia na evolução do câncer.
9. Conclusões, Hipótese, Perspectivas
Atualmente, dados sobre o papel e a importância da desregulação dos ritmos circadianos no câncer estão se acumulando. Neste artigo de perspectiva, tentamos desvendar o envolvimento desse oscilador biológico básico nos processos associados a uma das marcas da agressividade e resistência do câncer—aneu-poliploidia e sua associação com ACS e reprogramação. Com base em nossa análise, propomos uma hipótese de trabalho apresentada na Figura 5.
A resposta adaptativa ao estresse genotóxico, oncogênico ou oxidativo induz ACS com encurtamento dos telômeros acoplado e alternado com a capacidade de célula-tronco (reprogramação). Enquanto o primeiro produz sinalização persistente de DDR, o último atenua simultaneamente os pontos de verificação de DDR e suporta a tolerância a danos no DNA; tal acoplamento está, portanto, potencialmente redirecionando células cancerígenas estressadas do ciclo mitótico através do deslizamento mitótico para a poliploidia. Os drivers do ciclo celular e os pontos de verificação de DDR são robustamente regulados por genes CC; no entanto, eles são comprometidos pelo deslizamento mitótico para a poliploidia (ou ainda antes, no estresse de replicação anterior). Os dados mostram que para entrar em poliploidia transitória após receber estresse genotóxico, uma célula cancerígena deve realizar um "loop da morte" — primeiro, saindo do ciclo celular mitótico convencional, impulsionado pelo CC, para um ciclo de poliploidia com um CC desacelerado ou disfuncional e, em seguida, realizando um retorno ao ciclo mitótico, reengajando o CC para contar novamente o tempo de vida de replicação. Essa transição crítica do ciclo mitótico para a poliploidia transitória parece focada no deslizamento mitótico interrompendo a regulação circadiana. O retorno ao ritmo biológico normal, que está associado à contagem do limite de Hayflick, precisa que os telômeros erodidos sejam restaurados e novamente ligados a um mecanismo dependente de telomerase (TERT). Esse mecanismo de restituição dos telômeros pode ser realizado por ALT acoplado a um tipo de busca de homologia meiótica e recombinação. De certa forma, a "queda" na poliploidia transitória redefine a célula para um "estado atemporal", semelhante ao que é normalmente exibido apenas por células germinativas e embriões iniciais que não possuem oscilação de CC. É digno de nota que os cânceres e as PGCCs, em particular, expressam abundantemente genes e proteínas da linhagem germinativa. Além disso, a conexão entre a via cGAS-STING induzida por deslizamento mitótico e um de seus alvos—a família de proteínas transmembrana Fragilis, está envolvida no comprometimento de células germinativas primordiais e oogônias pode também estar envolvida nessa transição soma-para-germe. Em resumo, esses dados atuais sobre o CC sugerem possível participação na resistência ao tratamento do câncer e fornecem um argumento adicional em apoio ao mais antigo conceito embrionário do câncer com suas variantes partenogenéticas e parassexuais. Dentro dessa lógica, os vários requisitos dos mecanismos de resistência aos tratamentos anticancerígenos discutidos acima podem ser provisoriamente atendidos.
Como esse conhecimento pode ser usado ainda mais?
Quais desvantagens e perspectivas para a pesquisa e tratamento do câncer são iluminadas?
Na Seção 5, avaliamos as vias em ação durante o escape mitótico, particularmente aquelas que envolvem a transição mitótico-poliploidia, com sua ainda pouco compreendida interação entre ACS e as vias cGAS-STING e Hippo. Destacamos a oscilação induzida de dois guardiões fundamentais da estabilidade genômica — as vias Hippo e p53, ambos componentes da resposta ao estresse genotóxico e que ocorrem com periodicidade semelhante. De fato, estas representam oscilações entre a indução de quebras de fita dupla (DSBs) associadas à senescência e a manutenção da pluripotência, relaxando a resposta ao dano ao DNA (DDR) e interferindo na regulação do ciclo celular (CC). Pode-se especular que essas oscilações combinadas das duas vias criam flutuações em um modo coerente para empurrar as células do caminho mitótico convencional para o novo estado celular do ciclo poliploide, desacoplado do CC. Aqui, as leis da termodinâmica instável de sistemas abertos estão atuando. Do ponto de vista metodológico, tal regulação por oscilação entre estados opostos requer uma maior apreciação da causalidade circular implícita em qualquer processo de retroalimentação dentro de certos parâmetros e exige o desenho de estudos dinâmicos em células individuais. Tal resposta ao estresse, incorporando uma adaptação oscilatória exploratória com uma transição crítica para a Célula Gigante Poliploide (PGCC) adquirindo potencial germinativo ou embrionário, e um estado de CC semelhante ao "atemporal", aumenta perigosamente a chance de recidiva do câncer após modalidades genotóxicas agressivas.
No entanto, a boa notícia é que o início da diferenciação celular em Células-Tronco Embrionárias (ESCs) induz um ritmo circadiano autônomo que, por sua vez, conduz um ciclo celular normal de um ponto de verificação a outro, como um bom operador conduz um trem de uma estação para a próxima. Atualmente, parece, portanto, que, em vez de matar células cancerígenas com tratamentos genotóxicos, a estratégia de normalização do câncer por diferenciação é mais promissora. As características embrionárias das PGCCs fornecem uma base fundamental para a reversão epigenética da malignidade. Em tais modalidades, a epigenética pode superar a genética. As várias estratégias de diferenciação tumoral, incluindo a estruturação 3D do ambiente, foram sugeridas e estão sendo testadas. O conceito de cronoterapia pode ser considerado em combinação com modalidades indutoras de diferenciação. Além disso, conforme demonstrado por nossa análise bioinformática, a medida da desregulação do CC correlacionada com a poliploidia, obtida a partir do transcriptoma ou de outros métodos, poderia ter potencial em novos contextos de diagnóstico e prognóstico do câncer.
Nota do Editor: A MDPI permanece neutra em relação a reivindicações jurisdicionais em mapas publicados e afiliações institucionais.
Contribuições dos Autores
Conceitualização, J.E. e N.M.V.; metodologia, N.M.V., B.I.G. e K.S.; validação, P.Z.; investigação, N.M.V.; recursos, N.M.V., D.P., K.S. e J.E.; curadoria de dados, N.M.V. e P.Z.; redação—preparação do rascunho original, J.E., N.M.V. e M.L.; redação—revisão e edição, J.E. e M.S.C.; visualização, K.S., P.Z., J.E. e N.M.V.; supervisão, J.E.; administração do projeto, D.P.; aquisição de financiamento, N.M.V., K.S., D.P. e J.E. Todos os autores leram e concordaram com a versão publicada do manuscrito.
Financiamento
Esta pesquisa foi financiada pela Bolsa de Estudos de Doutorado em Ciências Naturais e da Vida da Fundação da Universidade da Letônia (concedida a N.M.V.), uma subvenção dos projetos do Fundo Europeu de Desenvolvimento Regional (FEDER) nº 1.1.1.2/VIAA/3/19/463 para K.S. e projeto FEDER 099 nº 1.1.1.1/18/A/099) para D.P. e J.E.
Declaração do Conselho de Revisão Institucional
Não aplicável.
Declaração de Consentimento Informado
Não aplicável.
Declaração de Disponibilidade de Dados
O conjunto de dados transcriptômicos normais e de câncer do TCGA reprocessado está disponível no repositório GEO sob o número de acesso GSE62944. Os dados de ploidia tumoral do TCGA calculados pelo ABSOLUTE estão disponíveis nos Materiais Suplementares do referido estudo em , acessado em 5 de novembro de 2021.
Conflitos de Interesse
Os autores declaram não haver conflito de interesses.
Referências
Poliploidia em Malignidade Humana. Padrão de Cromossomo Hipopentaploide em Reticulose Maligna com Anemia Sideroacréstica Secundária
Regeneração do Câncer: Células Poliploides São os Principais Impulsionadores da Progressão Tumoral
A Duplicação do Genoma Molda a Evolução e o Prognóstico de Cânceres Avançados
Endorreplicação: Poliploidia com Propósito
O Significado Evolutivo da Poliploidia
Células Cancerígenas Poli-Aneuploides Promovem Evolutabilidade, Gerando Câncer Letal
Os Papéis da Telomerase na Geração de Poliploidia durante o Crescimento Celular Neoplásico
Tamanho Importa: Por que as Células Tumorais Poliploides São Alvos Críticos de Drogas na Guerra contra o Câncer
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Neose: Um Novo Tipo de Divisão Celular no Câncer
Geração de Células Tronco-Like de Câncer através da Formação de Células Gigantes Poliploides de Câncer
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Contexto é Tudo: Aneuploidia no Câncer
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Quando Três Não É Demais: Um Conceito de Diginia para Cânceres Humanos Quase-Triploides Resistentes ao Tratamento
Regulação Positiva da Rede Embrionária de Autorrenovação através de Poliploidia Reversível em Células Tumorais Mutantes de p53 Irradiadas
O “Código da Vida”: Uma Teoria que Unifica o Ciclo de Vida Humano e a Origem dos Tumores Humanos
A “Origem Virginal”, Poliploidia e a Origem do Câncer
Desdiferenciação em Células-Tronco Cancerígenas Semelhantes a Blastômeros através da Formação de Células Gigantes Poliploides de Câncer
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O Papel do Componente Meiótico na Reprodução do Melanoma Mutado em B-RAF: Uma Revisão e Sessão de “Brainstorming”
Funções Semelhantes à Meiose na Oncogênese: Uma Nova Visão do Câncer
A Ativação de Genes Específicos da Meiose Está Associada à Despoliploidização de Células Tumorais Humanas Após Catástrofe Mitótica Induzida por Radiação
O Papel da Coesina Meiótica REC8 na Segregação Cromossômica em Células Tumorais Endopoliploides Induzidas por Irradiação Gama
Compreendendo a Célula-Tronco do Câncer
Células-Tronco do Câncer como Principais Motivadoras da Progressão Tumoral
A Poliploidia Somática Está Associada à Regulação Positiva de Genes Interagentes com c-MYC e Assinatura Semelhante a EMT
Mudança Filostrática de Duplicações do Genoma Inteiro em Tecidos Mamíferos Normais em Direção à Unicelularidade É Conduzida por Genes Bivalentes do Desenvolvimento e Revela uma Ligação com o Câncer
Se Não Apoptose, Então o Quê? Senescência Induzida por Tratamento e Catástrofe Mitótica em Células Tumorais
Senescência Celular: Quando Coisas Ruins Acontecem com Células Boas
A Senescência Promove a Reprogramação in vivo através de p16 e IL-6
A Natureza Dinâmica da Senescência no Câncer
A Tetraploidização Conduzida por Telômeros Ocorre em Células Humanas em Crise e Promove a Transformação de Células de Camundongo
Três Passos para a Imortalidade das Células Cancerígenas: Senescência, Poliploidia e Autorrenovação
A Formação de Poliploidia em Células Cancerígenas Tratadas com Doxorrubicina Pode Favorecer a Fuga da Senescência
Poliploidia: A Ligação entre Senescência e Câncer
Células Tumorais Podem Escapar da Cisplatina Danificadora de DNA através de Endorreplicação de DNA e Poliploidia Reversível
O Dano ao DNA Causa o Acoplamento Dependente de TP53 das Vias de Autorrenovação e Senescência em Células de Carcinoma Embrionário
Papel do OCT4A Ativado por Estresse nas Decisões de Destino Celular de Células de Carcinoma Embrionário Tratadas com Etoposídeo
Senescência Prematura Induzida por Estresse (SIPS) - Influência da SIPS na Radioterapia
Liberação de Descendentes Mitóticos por Células Gigantes da Linhagem Celular de Linfoma de Burkitt Irradiado
Mitose Multipolar de Células Tetraploides: Inibição por p53 e Dependência de Mos
Formação de Células Gigantes: O Caminho para a Morte Celular ou Sobrevivência Celular?
Efeitos da poliploidia cromossômica na sobrevivência de células de câncer de cólon
Caminho da Poliploidia para a Senescência Celular Induzida por Terapia e Escape
Prevenção da Poliploidia/Senescência Induzida por BMS-777607 pelo Inibidor de mTOR AZD8055 Sensibiliza Células de Câncer de Mama a Quimioterápicos Citotóxicos
CoCl2, um Mimetizador de Hipóxia, Induz a Formação de Células Gigantes Poliploides com Características de Células-Tronco no Câncer de Cólon
Ativação Sustentada da Resposta a Danos no DNA em Células Resistentes à Apoptose Irradiadas Induz Senescência Reversível Associada à Regulação Negativa de mTOR e Expressão de Marcadores de Células-Tronco
Um Processo de Múltiplos Estágios Incluindo Poliploidização Transitória e EMT Precede o Surgimento de Células de Carcinoma Ovariano Quimiorresistentes com um Fenótipo Secretor Desdiferenciado e Pró-Inflamatório
Evidências In Vitro de Melanócitos Multinucleados Senescentes como Fonte de Células Iniciadoras de Tumor
Ligando a Reorganização Genômica à Iniciação Tumoral através do Ciclo de Células Gigantes
Desvendando os Paradoxos da Aneuploidia e Senescência: Um Estudo de Cânceres de Mama Triploides Não Responsivos à Terapia Neoadjuvante
Células Multinucleadas Resistentes a Fatores Genotóxicos em Linhagens Celulares de Glioblastoma Humano
IL33 é um Fator Chave na Resistência ao Tratamento do Câncer
“Deslizamento Mitótico” e DNA Extranuclear na Quimiorresistência do Câncer: Foco nos Telômeros
Células de Câncer de Ovário Resistentes à Cisplatina Revelam um Fenótipo Poliploide com Ativação Notável de Processos Nucleares
Indução de Células-Tronco Pluripotentes a partir de Culturas de Fibroblastos Embrionários e Adultos de Camundongo por Fatores Definidos
TIMELESS de Mamíferos é Necessário para a Ativação de CHK2 Dependente de ATM e Controle do Ponto de Checagem G2/M
Células-Tronco Cancerígenas, Plasticidade de Células Cancerígenas e Radioterapia
Caracterização da Progressão do Ciclo Celular e Crescimento de Células Epiteliais Hepáticas Normais de Rato WB-F344 Após Exposição a Raios Gama
Transição do Ciclo Celular da Fase G1 para S em Células-Tronco Somáticas e Embrionárias
O Ponto de Checagem G1 está Comprometido em Células-Tronco Embrionárias de Camundongo devido ao Desacoplamento Funcional da Sinalização p53-p21Waf1
O Ciclo Celular na Proliferação, Pluripotência e Diferenciação de Células-Tronco
Células Entram em um Estágio Intermediário Único 4N, Não 4N-G1, Após Mitose Abortada
Catástrofe Mitótica e Endomitose em Células Tumorais: Uma Chave Evolutiva para uma Solução Molecular
p53 Selvagem: Tumores Não Suportam
Reprogramação de Destinos Celulares: Conciliando Raridade com Robustez
Um Papel para NANOG na Transição G1 para S em Células-Tronco Embrionárias Humanas através da Ligação Direta de CDK6 e CDC25A
Um Papel Importante para CDK2 na Ativação do Ponto de Checagem G1 para S e Resposta a Danos no DNA em Células-Tronco Embrionárias Humanas
Semelhanças Funcionais entre Genes Regulados pelo OCT4 em Células-Tronco Mesenquimais e Embrionárias Humanas
A Deficiência de p63 Ativa um Programa de Senescência Celular e Leva ao Envelhecimento Acelerado
A Metilação do DNA dos Enhancers de Oct4A em Células de Carcinoma Embrionário após Tratamento com Etoposídeo Está Associada ao Splicing Alternativo e à Pluripotência Alterada em Células Senescentes Reversíveis
O Papel de p53/p21/p16 na Sinalização de Danos ao DNA e no Reparo do DNA
p27(Kip1) Reprime Diretamente Sox2 durante a Diferenciação de Células-Tronco Embrionárias
Ciclo Celular e Pluripotência: Convergência no Fator de Transcrição de Ligação ao Octâmero 4 (Revisão)
Ligações Moleculares entre o Relógio Circadiano e o Ciclo Celular
A Via Hippo: Reguladores e Regulações
O Ponto de Checagem de Abscisão Mediada por Aurora B Protege contra a Tetraploidização
A Citocinese Envolve uma Função Não Transcricional do Efetor YAP da Via Hippo
O Supressor Tumoral Lats2 é Fundamental na Sinalização de Aurora A e Aurora B durante a Mitose
Catástrofe Mitótica: Um Mecanismo para Evitar a Instabilidade Genômica
A Falha na Citocinese Desencadeia a Ativação da Via Supressora Tumoral Hippo
A Via Hippo Previne a Hipertranscrição Mediada por YAP/TAZ e Controla o Número de Progenitores Neurais
Um Papel Específico do Câncer de Mama do Tipo Basal para SRF-IL6 na Estaminalidade Tumoral Induzida por YAP
O Loop de Retroalimentação YAP1-LATS2 Dita o Destino Celular Senescente ou Maligno para Manter a Homeostase Tecidual
Processamento da Cromatina Mediada por Lisossomos na Senescência
A Cromatina Citoplasmática Desencadeia Inflamação na Senescência e no Câncer
A Via de Detecção de DNA Citosólico cGAS-STING no Câncer
Lidando com Lesões no DNA: Quando Um Ciclo Celular Não É Suficiente
A Comunicação Cruzada entre a Via Hippo-YAP e a Imunidade Inata
A Regulação Negativa das Quinases LATS Altera p53 para Promover a Migração Celular
Comunicação Cruzada Recíproca entre a Via YAP1/Hippo e as Proteínas da Família p53: Mecanismos e Consequências no Câncer
Reajustes de Localização Concertados Precedem a Transcrição Dependente de YAP
Oscilações pelo Loop de Retroalimentação p53-Mdm2
A Dinâmica de p53 Controla o Destino Celular
A Resolução de Questões Complexas na Regulação do Genoma e no Câncer Requer Termodinâmica Não Linear e Baseada em Redes
Rif1 Inibe a Progressão da Forquilha de Replicação e Controla o Número de Cópias de DNA em Drosophila
A Análise do Tempo de Replicação em Células Poliploides Revela que Rif1 Usa Múltiplos Mecanismos para Promover a Sub-replicação em Drosophila
Envelhecimento, Senescência Celular e Câncer
Limiares da Sinalização de Estresse de Replicação no Desenvolvimento e Tratamento do Câncer
A Base Molecular do Envelhecimento em Células-Tronco
Telômeros, Telomerase e Envelhecimento: Origem da Teoria
O Tempo de Vida Limitado in Vitro de Linhagens de Células Diploides Humanas
SIRT1 Contribui para a Manutenção dos Telômeros e Aumenta a Recombinação Homóloga Global
Genômica dos Ritmos Circadianos na Saúde e na Doença
Acoplamento entre o Relógio Circadiano e os Osciladores do Ciclo Celular: Implicação para Células Saudáveis e Crescimento Maligno
Interação das Proteínas do Relógio Circadiano PER2 e CRY com BMAL1 e CLOCK
Arquitetura Transcricional do Relógio Circadiano de Mamíferos
A Roda do Tempo: O Relógio Circadiano, Receptores Nucleares e Fisiologia
A Helicase de RNA BELLE está Envolvida na Ritmicidade Circadiana e na Regulação de Transposons em Drosophila melanogaster
Regulação de Explosão Transcricional e Co-Explosão pelo Padrão de Liberação de Hormônios Esteroides e Mobilidade do Fator de Transcrição
Sincronização Robusta do Ciclo Celular e do Relógio Circadiano através de Acoplamento Bidirecional
NONO Acopla o Relógio Circadiano ao Ciclo Celular
Desenvolvimento da Maquinaria Central Circadiana em Mamíferos
Ligue o Relógio! Ritmos Circadianos e Desenvolvimento
O Ponto de Verificação de Dano ao DNA G(2) Visa tanto Wee1 quanto Cdc25
MYC Acelerou o Relógio: A Interação Complexa entre MYC e o Relógio Circadiano Molecular no Câncer
O Fator Circadiano Period 2 Modula a Estabilidade de p53 e a Atividade Transcricional em Células Não Estressadas
O Gene do Relógio Circadiano, Bmal1, Regula a Sinalização de Células-Tronco Intestinais e Reprime a Iniciação Tumoral
Expressão de Genes do Relógio Circadiano durante a Diferenciação de Células da Papila Dentária de Rato in Vitro
Sem Ritmos Circadianos no Testículo: A Expressão de Period 1 é Independente do Relógio e Regulada pelo Desenvolvimento no Camundongo
Regulação e Função Não Circadianas dos Genes do Relógio Period e Timeless na Oogênese de Drosophila melanogaster
Tempo no Testículo
O Antígeno Câncer/Testículo PIWIL2 Suprime os Ritmos Circadianos ao Regular a Estabilidade e Atividade de BMAL1 e CLOCK
Natureza dos Dímeros de Telômeros e Loopings Cromossômicos em Espermatozoides Humanos
O Paradoxo da Aneuploidia no Câncer: À Luz da Evolução
Separação Espacial dos Genomas Parentais em Embriões de Camundongos Pré-Implantação
Genes Circadianos, xBmal1 e xNocturnin, Modulam o Tempo e a Diferenciação dos Somitos em Xenopus Laevis
O Tempo do Metabolismo: NAD+, SIRT1 e o Relógio Circadiano
Regulação Recíproca Negativa entre Sirt1 e Per2 Modula o Relógio Circadiano e o Envelhecimento
SIRT1 Regula a Expressão de Genes do Relógio Circadiano através da Desacetilação de PER2
O Relógio Circadiano Regula a Poliploidia Hepática ao Modular a Via de Sinalização Mkp1-Erk1/2
Análise Pan-Câncer Revela que o Relógio Circadiano Desregulado se Associa com Exaustão de Células T
Evidências de Desregulação Generalizada da Progressão do Relógio Circadiano no Câncer Humano
Uma Estrutura de Cromatina Bivalente Marca Genes Chave do Desenvolvimento em Células-Tronco Embrionárias
O Relógio Circadiano Define o Tempo de Licenciamento da Replicação do DNA para Regular o Crescimento em Arabidopsis
O Relógio Circadiano Protege contra a Cardiotoxicidade Induzida por Radiação Ionizante
O Relógio Circadiano Protege contra a Dermatite Aguda Induzida por Radiação
Desregulação do Relógio Circadiano Mediada por Ras no Câncer
Ciclos de Luz Alternados Cronicamente Aumentam o Risco de Câncer de Mama em Camundongos
A Perturbação do Ritmo Circadiano Promove a Tumorigênese Pulmonar
Baixa Expressão de Genes do Relógio Circadiano em Cânceres: Uma Meta-Análise de sua Associação com Características Clínico-Patológicas e Prognóstico
O Atlas do Genoma do Câncer (TCGA): Uma Fonte Inestimável de Conhecimento
Pré-processamento Alternativo de Dados de RNA-Sequenciamento do The Cancer Genome Atlas Leva a Melhores Resultados de Análise
Papel do Gene do Relógio Circadiano Durante a Diferenciação de Células-Tronco Pluripotentes de Camundongos
Quantificação Absoluta de Alterações Somáticas de DNA em Câncer Humano
Abordagens Genômicas e Funcionais para Compreender a Aneuploidia do Câncer
Tumores Expressam Amplamente Centenas de Genes Germinativos Embrionários
Regulação Positiva de Genes Específicos da Meiose em Linhagens Celulares de Linfoma Após Insulto Genotóxico e Indução de Catástrofe Mitótica
A Família de Genes Transmembrana Induzíveis por Interferon Fragilis Está Associada à Especificação de Células Germinativas em Camundongos
Caracterização de Células-Tronco Oogoniais em Camundongos por Fragilis
O conceito de Julius Cohnheim sobre formação de tumores e metástase sob a perspectiva de novos resultados de pesquisa
O Desenvolvimento de um Tumor Maligno se Deve a um Processo Desesperado de Autoclonagem Assexuada no qual as Células-Tronco Cancerígenas Desenvolvem a Capacidade de Imitar o Programa Genético das Células Germinativas
Neose - Uma Divisão Redutiva Somática Parassexual no Câncer
Tempo, Estrutura e Flutuações: Palestra Nobel, 8 de dezembro de 1977
A Relatividade Biológica Requer Causalidade Circular, mas não Simetria de Causação: Então, Onde, O Que e Quando São os Limites?
Sobre a Inevitabilidade Intrínseca do Câncer: Da Atração Fetal à Fatal
A Reversão da Célula Cancerígena à Normalidade é Possível? Uma Atualização
A Epigenética Vence a Genética: Indução de Diferenciação em Células Tumorais
O Programa Molecular de Reversão Tumoral: Os Passos Além da Transformação Maligna
A Diferenciação de Células Cancerígenas Revela Regulação Precoce do Genoma em Grande Escala por Domínios Pericêntricos
Estratégias Terapêuticas de Rediferenciação no Câncer
Da Matriz Extracelular, Arcabouços e Sinalização: A Arquitetura Tecidual Regula Desenvolvimento, Homeostase e Câncer
Cronoterapia Circadiana para Cânceres Humanos
Cronometrando o Câncer: O Relógio Circadiano como Alvo na Terapia do Câncer
A similaridade das respostas à irradiação aguda (10 Gy) da linhagem celular maligna de linfoma de Burkitt humano Namalwa e da linhagem-tronco progenitora hepática benigna de rato WB-F344. Regulação positiva de Oct4 induzida por radiação em células Namalwa revelada por citometria de fluxo: painel (A) células não irradiadas (controle); painel (B) células irradiadas no dia 5 pós-irradiação. De acordo com a extensão do sinal FL1 (imunofluorescência de Oct4), Oct4 é predominantemente expresso em células poliploides 4C e 8C cujo conteúdo de DNA foi determinado por coloração com iodeto de propídio para DNA (sinal FL2) (reimpresso com permissão de. Copyright ID 1188250-1, 2022, Elsevier Science & Technology Journals). Painel (C) regulação positiva de Oct4 induzida por radiação em células WB-F344 revelada por análise de imagem biparamétrica das densidades ópticas integrais (DOI): representada como Oct4 (DOI)/DAPI (DOI) versus DAPI (DOI). Painel (D) atraso em G2/M induzido por radiação em células WB-F344, que é dependente da dose e do tempo (imagem de).
Conexão molecular entre os reguladores do ciclo celular em células-tronco embrionárias (cancerosas) com os pontos de verificação adaptados por fatores de transcrição básicos de "stemness" em sua relação com inibidores de CDK (nem todos são mostrados) e o relógio circadiano (adaptado de sob Licença Creative Commons). Os detalhes da ação dos reguladores do relógio circadiano nos pontos de verificação de danos ao DNA e no WGD são revisados na Seção 7 e na Seção 8.
Escapamento mitótico da linhagem celular de câncer de mama MDA-MB-231. (A) Metáfase TERT-positiva em células controle (DNA contracorado com iodeto de propídio); (B) escapamento mitótico com baixo TERT nuclear e coloração citoplasmática enriquecida de DNA no Dia 5 após tratamento com DOX; (C) liberação preferencial da cromatina associada à telômero-shelterina-TRF2 no citoplasma no Dia 7 após tratamento com DOX (inserção: metáfase normal); (D) célula poliploide marcada por corpos PML específicos TRF2-positivos, sugerindo a restauração dos telômeros por alongamento alternativo dos telômeros (ALT); (E) Uma célula gigante multinuclear está brotando subcélulas (seta); (F) Célula em telófase de escape TERT-positiva no Dia 22 após tratamento com DOX; Barras: (A–D,F) = 10 µm; (E) = 25 µm. As subfiguras A–C, E, F são republicadas de sob Licença Creative Commons.
O coeficiente ΔCCD de desregulação circadiana correlaciona-se positivamente com a proporção de WGD nas amostras de 11 tipos tumorais do banco de dados The Cancer Genome Atlas (TCGA). BRCA—carcinoma de mama; COAD—adenocarcinoma de cólon; HNSC—carcinoma de células escamosas de cabeça e pescoço; KIRC—carcinoma de células renais; LIHC—carcinoma hepatocelular hepático; LUAD—adenocarcinoma de pulmão; LUSC—carcinoma de células escamosas de pulmão; PRAD—adenocarcinoma de próstata; STAD—adenocarcinoma gástrico; THCA—carcinoma de tireoide; UCEC—carcinoma endometrial do corpo uterino.
Esquema do ciclo de vida imortal do câncer composto por dois ciclos mitótico e de ploidia reciprocamente unidos. O ciclo celular mitótico é impulsionado pelo relógio circadiano (CC), particularmente operando a via de manutenção dos telômeros dependente de telomerase (TERT). A transição do ciclo mitótico para o ciclo de ploidia ocorre após os pontos de verificação do DNA serem adaptados durante a resposta ao dano ao DNA (DDR), através do escapamento mitótico que acopla senescência celular acelerada (com telômeros comprometidos) e reprogramação para duplicações do genoma inteiro. A transição para o ciclo de ploidia, concomitante com uma assinatura de expressão germinativa, está associada à interrupção do relógio circadiano e à restauração dos telômeros erodidos por alongamento alternativo dos telômeros (ALT). O retorno da descendência despoliploidizada ao ciclo mitótico restaura a via TERT e a contagem do limite de Hayflick impulsionada pelo CC.