Científicos presentan una nueva terapia génica inducida por luz capaz de desmantelar el centro de energía de las células cancerosas. El tratamiento ha sido capaz de reducir el tamaño de tumores cerebrales y de mama en ratones.
Un equipo de investigadores de la Universidad de Ohio, en Estados Unidos, está «iluminando» (literalmente) los centros energéticos de las células cancerosas para destruir estos puntos vitales para su proliferación y provocar así el caos y la muerte dentro de la masa tumoral.
En un nuevo estudio, los científicos combinaron diferentes estrategias para diseñar una terapia génica capaz de intervenir en la red energética del cáncer mediante nanopartículas fabricadas ex profeso para atacar y concentrarse únicamente en las células malignas.
Los experimentos en animales han demostrado que esta terapia teledirigida es eficaz para reducir el tamaño del glioblastoma —el más frecuente de los tumores cerebrales, de rápido crecimiento y enorme agresividad— y aplacar el cáncer de mama rebelde.
El cáncer, segunda causa de muerte
El cáncer es, desde hace décadas, uno de los principales desafíos de la salud pública a nivel mundial. En la población general, representa la segunda causa de muerte, solo superada por las enfermedades del aparato circulatorio.
Sin embargo, en los hombres, el cáncer se ha convertido en el primer motivo de mortalidad desde el año 2000. En 2022, el 24,7 % de todas las defunciones registradas tuvieron como origen algún tipo de cáncer, según podemos leer en el informe Estimaciones de la incidencia del cáncer en España 2024, elaborado por la Red Española de Registros de Cáncer (Redecan).
La incidencia del cáncer varía significativamente según el tipo. Por ejemplo, los casos de cáncer de páncreas y riñón están aumentando en ambos sexos, mientras que el cáncer de cavidad oral, faringe y pulmón muestra una tendencia al alza en mujeres, pero una disminución en hombres.
Más de la mitad tienen cura
Las tendencias de mortalidad también reflejan diferencias importantes, según el informe de Redecan. Un caso destacado es el del cáncer de mama femenino: aunque su incidencia se ha incrementado, la mortalidad asociada ha disminuido, lo que sugiere avances significativos en el tratamiento y detección precoz.
Este análisis detallado de la incidencia y mortalidad pone de manifiesto la efectividad de las políticas de prevención, así como los progresos en las terapias disponibles. Tanto es así que podemos afirmar que el cáncer sí es curable: hoy, la tasa general de curación se sitúa aproximadamente en un 55 %. Aunque este porcentaje puede variar significativamente dependiendo del tipo de tumor y la etapa en la que se haya detectado la enfermedad.
En parte, este éxito radica en los avances biomédicos en el campo de la oncología, como es el caso de la medicina molecular y personalizada, así como la inmunoterapia —células CAR-T y vacunas, por ejemplo—, las terapias basadas en el ARN y la terapia génica, enfocada esta en corregir defectos en los genes que causan el cáncer.
Ataque a las mitocondrias del tumor
No obstante, hay tumores agresivos que se resisten tanto a las terapias convencionales como a las de última generación, por lo que los científicos no cejan en el empeño de descubrir nuevas estratagemas con las que abatir al cáncer.
En este sentido, una estrategia nueva y prometedora acaba de ser presentada en la revista Cancer Reasearch. Bautizada como mLumiOpto, consiste a grandes rasgos en colarse de forma selectiva en las células malignas e inutilizar sus mitocondrias, esto es, sus centrales energéticas. Para conseguirlo, han aplicado una técnica que induce corrientes eléctricas, activadas por la luz, en el interior de las células cancerosas.
En palabras de Lufang Zhou, coautor principal del estudio y catedrático de Ingeniería Biomédica y Cirugía de la Universidad Estatal de Ohio, la nueva terapia permite intervenir en la membrana de las mitocondrias para que estas sean incapaces de producir energía y actuar como centro de señalización.
Una diana terapéutica contra el cáncer
«Esto desata la muerte celular programada —también conocida como apoptosis—, seguida de daños en el ADN. Nuestras investigaciones han demostrado que estos dos mecanismos están implicados y matan a las células cancerosas —dice Zhou en una nota de prensa de la citada universidad. Y añade—: Así es como funciona la tecnología por diseño».
Para delinear esta estrategia, Zhou contó con la colaboración de Xiaoguang Margaret Liu, catedrática de Ingeniería Química y Biomolecular de la Universidad Estatal de Ohio, que desarrolló las partículas utilizadas para administrar con precisión la terapia génica a las células cancerosas.
Hay que decir que no es una novedad que los científicos que luchan contra el cáncer hayan puesto la mirada en las mitocondrias. De hecho, llevan años considerando estos orgánulos en una atractiva diana terapéutica contra el cáncer, pero siempre se topaban con una frontera difícil de franquear.
Descifrado el código mitocondrial
Hablamos de la impermeable membrana interna de las mitocondrias, que carece de poros y resulta terriblemente selectiva. Estas propiedades complican los esfuerzos por actuar contra ellas para eliminar a las células cancerosas.
Pero no todo son malas noticias. Hace cinco años, el laboratorio de Zhou descifró el código que hacía invulnerable a la membrana interna mitocondrial: un diferencial de carga eléctrica que mantiene intacta su estructura y sus funciones.
«Los intentos anteriores de utilizar un reactivo farmacéutico contra las mitocondrias se dirigían a vías específicas de actividad en las células cancerosas —explica Zhou. Y continúa—: Nuestro enfoque se dirige directamente a ellas, utilizando genes externos para activar un proceso que mata a las células».
Una proteína que crea corrientes eléctricas y una enzima que genera luz
En palabras de este ingeniero biomédico, «esto es una ventaja, y hemos demostrado que podemos obtener muy buenos resultados en la eliminación de distintos tipos de células cancerosas».
Los estudios celulares anteriores coordinados por Zhou demostraron que la membrana interna mitocondrial podía ser alterada a través de una proteína que crea corrientes eléctricas. Los investigadores activaron esa proteína sensible a la luz con un rayo láser. En este nuevo trabajo, el equipo creó una fuente interna de luz, clave para trasladar la tecnología al ámbito clínico.
La estrategia pergeñada por los científicos de Ohio consiste en suministrar información genética para dos tipos de moléculas: una proteína sensible a la luz, conocida como CoChR, que es capaz de producir corrientes de carga positiva; y una enzima emisora de bioluminiscencia.
Destellos que colapsan a las células cancerosas
Empaquetadas en una partícula de virus alterada y administrada a las células cancerosas, la proteína y la enzima se producen a medida que sus genes se expresan en las mitocondrias. La inyección posterior de una sustancia química específica enciende la luz de la enzima para activar a la CoChR, lo que provoca el colapso mitocondrial.
La otra mitad de la batalla consiste en garantizar que esta terapia no interfiera con las células normales, o sea, que no mate también a las sanas.
El laboratorio de Liu está especializado en el desarrollo de terapias dirigidas contra el cáncer. La base del sistema de administración de este trabajo es el virus adenoasociado (AAV), un virus mínimamente infeccioso diseñado para transportar genes y promover su expresión con fines terapéuticos.
Recordemos que, en genética, la palabra expresión se refiere al proceso por el cual la información contenida en un gen se utiliza para producir una molécula funcional, como puede ser una proteína o ARN, que realiza una función en la célula.
Un nanotransporte para viajar por el cuerpo
El equipo de Zhou perfeccionó el sistema para mejorar su especificidad contra el cáncer añadiendo una proteína promotora que aumenta la producción de CoChR y la enzima bioluminiscente solo en las células cancerosas.
Además, los investigadores fabricaron el vector viral, esto es, el AAV, utilizando células humanas. Este virus, que contiene los genes necesarios para el tratamiento oncológico, fue encapsulado dentro de un nanotransportador natural. En concreto, este imita a las llamadas vesículas extracelulares, estructuras que normalmente circulan en la sangre y otros fluidos corporales que transportan una carga de proteínas, ácidos nucleicos, lípidos, metabolitos e incluso orgánulos de la célula madre.
Según Liu, el invento asegura la estabilidad en el cuerpo humano, «porque esta partícula procede de una línea celular humana».
Misil teledirigido contra los receptores del cáncer
Por último, los investigadores desarrollaron y unieron a la partícula un anticuerpo monoclonal, una proteína producida en laboratorio que imita las defensas naturales del cuerpo y está diseñada para reconocer y unirse específicamente a un único objetivo. En este caso, el misil teledirigido fue diseñado para buscar receptores en la superficie de las células cancerosas.
«Este anticuerpo monoclonal puede identificar un receptor específico, de modo que encuentra las células cancerosas y administra nuestros genes terapéuticos. Utilizamos varias herramientas para confirmar este efecto —explica Liu. Y añade—: Tras construir el AAV con un promotor específico del cáncer y una nanopartícula dirigida a él, descubrimos que esta terapia es muy potente para tratar múltiples cánceres».
Así es. Los experimentos en modelos de ratón demostraron que la estrategia de terapia génica reducía significativamente la carga tumoral en comparación con los roedores no tratados en dos cánceres de crecimiento rápido y difíciles de combatir: el glioblastoma cerebral y el cáncer de mama triple negativo.
Además de reducir los tumores, el tratamiento prolongó la supervivencia de los ratones con glioblastomas
Los estudios de imagen en animales también confirmaron que los efectos de la terapia génica se limitaban al tejido canceroso y eran indetectables en el tejido normal. Los resultados sugirieron, además, que la adición del anticuerpo monoclonal tiene la ventaja añadida de inducir una respuesta inmunitaria contra las células cancerosas en el microentorno tumoral.
Del estudio se desprende que las terapias dirigidas a las centrales energéticas de las células tumorales tienen un futuro muy prometedor para seguir ganando terreno al cáncer.
