Dr. Ethan V. Abel

Experiencia de investigación de pregrado

Durante mi estancia en la Universidad Estatal de Nueva York (SUNY) en Albany, busqué varias oportunidades de investigación de grado. En el verano de 2003, me aceptaron en el programa de Investigación para estudiantes de grado (REU), un programa de investigación de 10 semanas dirigido por el Centro Wadsworth del Departamento de Salud del Estado de Nueva York. Mi investigación, bajo la tutoría del Dr. Ron Limberger, PhD, examinaba el impacto de la ablación genética del gen de la motilidad, orf4, en la bacteria espiroqueta Treponema denticola. Durante mi estancia en el laboratorio, aprendí varias técnicas de microbiología y biología molecular, incluyendo el cultivo de bacterias, el aislamiento de ARN/ADN y la PCR cuantitativa con transcriptasa inversa (qRT-PCR).

Después de participar en el programa REU, trabajé durante dos semestres en el laboratorio del Dr. David Shub, PhD, en SUNY Albany. Mi proyecto consistía en crear y caracterizar un gen knock-out condicional de función desconocida, en ese momento llamado gen 60.1, en el bacteriófago T4. Durante este tiempo aprendí varias técnicas de biología molecular, entre ellas la clonación de genes, la mutagénesis dirigida y la hibridación de ADN:ADN radiomarcado. Mi contribución a este proyecto me llevó a ser incluido como autor intermedio en un artículo publicado en Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America.

Después de recibir mi licenciatura en Biología en 2004, me uní al laboratorio del Dr. Andrew Aplin, PhD en Albany Medical College como técnico de investigación. Al ser un laboratorio relativamente nuevo en ese momento, tuve la suerte de tener una gran responsabilidad de investigación, que incluía ayudar a los estudiantes de posgrado y becarios posdoctorales en el laboratorio con sus estudios. También me dieron mi propio proyecto exclusivo, que analizaba el papel de la quinasa de adhesión focal (FAK) en el melanoma. Durante mi tiempo como técnico, dominé una serie de técnicas que usaría durante mi año de posgrado. Estas incluían Western blot, qRT-PCR, ensayos de migración e invasión celular (herida por raspado y cámara de Boyden), inmunofluorescencia, cultivo celular, aislamiento de células humanas primarias, citometría de flujo, ensayos de ciclo celular/proliferación y apoptosis, transfección transitoria y estable, interferencia de ARN y clonación extensiva de genes y shRNA en vectores lentivirales y adenovirales y empaquetamiento de los mismos.

Tesis Doctoral

Obtuve mi doctorado en Genética de la Universidad Thomas Jefferson en 2012 mientras me formaba en el laboratorio del Dr. Andrew Aplin. Mis estudios de posgrado se centraron en el factor de transcripción asociado a las células madre y la cresta neural, FOXD3, que descubrí que se expresa en células de melanoma humano. Descubrí que FOXD3 solo se expresa en células de melanoma que albergan mutaciones activadoras en la quinasa BRAF, y que los niveles de proteína FOXD3 y ARNm aumentan rápida y drásticamente tras la inhibición de la cascada de señalización MAPK. Continué demostrando que la sobreexpresión de FOXD3 conducía a una potente detención de G0/G1 en el melanoma, lo que sugiere que FOXD3 podría ser un nuevo supresor tumoral. Finalmente, demostré que esta detención del crecimiento está mediada por la regulación positiva de p21 de una manera dependiente de p53. Después de la publicación de este estudio en Cancer Research en 2010, examiné el papel de FOXD3 en la respuesta del melanoma al vemurafenib. En colaboración con mi compañero de posgrado Kevin Basile, descubrimos que la regulación positiva de FOXD3 por inhibidores de BRAF protege al melanoma de la apoptosis (publicado en Oncogene en 2012). Mediante microarrays y ChIP-seq, identifiqué el receptor de neuregulina, ERBB3, como un objetivo directo de FOXD3. Demostré que la expresión de ERBB3 depende de FOXD3 y que la activación de ERBB3 promueve una potente señalización de AKT, protegiendo a las células de melanoma de la inhibición de BRAF. Descubrí que la activación elevada de ERBB3 tanto en xenoinjertos como en pacientes tratados con vemurafenib, y que la inhibición de ERBB3 o su socio, ERBB2, se sinergizaba con vemurafenib para bloquear el crecimiento del tumor in vivo. Estos resultados se publicaron en The Journal of Clinical Investigation en 2013. Como base de mi tesis, concluí que FOXD3 es un factor de transcripción con funciones dependientes del contexto en el melanoma: 1) un supresor del crecimiento que es reprimido activamente por la señalización de BRAF mutante y 2) un factor pro-supervivencia cuando la señalización de BRAF se inhibe, a través de la regulación de ERBB3. Además, en colaboración con mi colega del laboratorio Aplin, la Dra. Michele Weiss, descubrimos que FOXD3 también reprime transcripcionalmente el factor de transcripción EMT TWIST1 en células de melanoma (Molecular Cancer Research), y que TWIST1 promueve la invasión de células de melanoma mediante la regulación positiva de MMP1 (Cancer Research). Estos resultados destacaron la interacción entre las vías de señalización oncogénica y la regulación transcripcional en el melanoma.

Investigacion postdoctoral

Después de mis estudios de posgrado, me fascinó profundamente el adenocarcinoma ductal pancreático (PDA) debido a su pronóstico abismal (supervivencia a 5 años del 9%), su asociación con la hiperactivación de la señalización MAPK a través de mutaciones KRAS (>90% de los casos) y su red transcripcional poco entendida. Para mi beca posdoctoral, me uní a los laboratorios de la Dra. Diane Simeone en 2012 y del Dr. Howard Crawford en 2017 en la Universidad de Michigan con el objetivo de obtener una mejor comprensión de la interacción entre la transducción de señales y los factores de transcripción en PDA. Elegí aplicar este enfoque a la comprensión de la biología de las células madre del cáncer de páncreas (PCSC), una subpoblación de células cancerosas notoriamente resistente a los fármacos e impulsora de tumores para la que no existen opciones clínicas efectivas. Inicialmente, me centré en el papel de la vía NOTCH en el mantenimiento del estado de PCSC, demostrando que múltiples componentes de la vía NOTCH están elevados en las PCSC y son fundamentales para el mantenimiento de estas células. El uso de inhibidores de la γ-secretasa clínicamente disponibles para atacar esta vía reduce las PCSC tanto por sí solos como en combinación con el agente quimioterapéutico convencional gemcitabina (Abel et al, 2014, PLoS ONE). Después de este estudio, identifiqué el factor de transcripción de linaje endodérmico HNF1A como un regulador principal del estado de las PCSC mediante el análisis de microarrays de PCSC aisladas de células PDA derivadas de pacientes. Descubrí que la supresión de HNF1A inhibe de forma potente el crecimiento de células PDA, induce la apoptosis y reduce las PCSC tanto in vitro como in vivo (Abel et al, 2018, eLife). Además, la expresión ectópica de HNF1A aumenta la cantidad de PCSC en las células PDA, al tiempo que promueve la transformación celular en conjunto con KRAS mutante en líneas celulares ductales pancreáticas normales. Mediante ChIP-seq y RNA-seq modificado (Bru-seq), descubrí que el objetivo crítico de HNF1A es el factor de transcripción de células madre OCT4. Además, el HNF1A también regula una multitud de genes asociados con una supervivencia deficiente en el PDA. El hecho de haber generado un conjunto de datos tan sólido sobre el HNF1A en el PDA, junto con el poco conocimiento que se tiene sobre sus funciones, ha convertido al HNF1A en un punto focal importante de mi propuesta de investigación en mi carrera de investigación independiente.

Además de perfeccionar las técnicas de investigación adquiridas antes de mi formación postdoctoral, adquirí habilidades adicionales en los laboratorios Simeone y Crawford. Las nuevas habilidades que he adquirido incluyen trabajar con roedores (alojamiento, cría, eutanasia), xenotrasplante subcutáneo y ortotópico (páncreas), ensayos de dilución limitante (para medir células madre cancerosas), imágenes bioluminiscentes in vivo, ensayos de tumoresferas, inmunohistoquímica, establecimiento de líneas celulares primarias (normales y cancerosas, humanas y de ratón), análisis de datos de pacientes, edición de ADN guiada por CRISPR/Cas9/regulación transcripcional y formas variantes de RNA-seq (Bru-seq, BruChase-seq, BruUV-seq y BruDRB-seq) para medir la transcripción, el recambio de ARN, la actividad potenciadora/promotora y las tasas de elongación de ARN en colaboración con el Dr. Mats Ljungman (Universidad de Michigan). Además, tuve la oportunidad de trabajar directamente con el bioinformático Dr. Brian Magnuson (Universidad de Michigan) y me volví competente en el análisis de datos RNA-seq/ChIP-seq.

Resumen de los logros de investigación

Además de mis 3 publicaciones como primer autor, he sido coautor de 16 manuscritos de investigación y 5 artículos de revisión/capítulos de libros. Me han invitado a hablar en 3 simposios de investigación (103.° Encuentro Anual de la AACR 2012, Encuentro Anual de la Asociación Pancreática Estadounidense 2016, Encuentro Científico Anual de la Red de Acción contra el Cáncer de Páncreas 2017) y he ganado 4 premios de póster de investigación, la Beca de Viaje para Estudiantes de Posgrado de la Asociación de Antiguos Alumnos de la JCGS (2011) y el Premio de Tesis Yun Yen MD, PhD y Sophie Yen de la JCGS por Investigación Distinguida en Patobiología (2012). He tenido éxito compitiendo por financiación institucional y extramuros, incluida la beca de formación en remodelación tisular y enfermedades cardiovasculares (T32-HL-07194) (2007-2008), el premio Johanna M. Nicolay Melanoma Foundation 2010 Research Scholar Award (2010-2011) y la beca posdoctoral de la Sociedad Estadounidense del Cáncer (julio de 2015-julio de 2016). Actualmente, soy beneficiario de la beca Pathway to Leadership de la Red de Acción contra el Cáncer de Páncreas-AACR (agosto de 2016-julio de 2021), que es una beca equivalente a K99/R00 que ayudará a financiar los primeros 2 años de mi carrera de investigación independiente.