El cáncer es uno de los principales flagelos de la humanidad y en la lucha contra esta enfermedad que se cobra la vida de millones de personas en todo el mundo, los investigadores han encontrado como aliados a los seres vivos más inesperados: las bacterias.
Un grupo de científicos de la Universidad de Columbia han diseñado bacterias probióticas que instruyen al sistema inmunológico para que destruya las células cancerosas, abriendo la puerta a una nueva clase de vacunas contra el cáncer que aprovechan las propiedades naturales de las bacterias para atacar los tumores.
Pero no solo eso, estas vacunas microbianas contra el cáncer se pueden personalizar para atacar el tumor primario y las metástasis de cada individuo, e incluso pueden prevenir futuras recurrencias.
En estudios realizados con modelos de ratones con cáncer colorrectal avanzado y melanoma, la vacuna bacteriana potenció el sistema inmunológico para suprimir el crecimiento de cánceres primarios y metastásicos (o en muchos casos eliminarlos), sin afectar las partes sanas del cuerpo. Estos hallazgos ya fueron publicados en la revista Nature el pasado 16 de octubre.
VACUNA PROMETEDORA
La vacuna bacteriana demostró ser particularmente más eficaz que las vacunas terapéuticas contra el cáncer basadas en péptidos que se han utilizado en numerosos ensayos clínicos anteriores sobre el cáncer.
“La importante ventaja de nuestro sistema es su capacidad única para reestructurar y activar de forma coordinada todos los brazos del sistema inmunitario para inducir una respuesta inmunitaria antitumoral productiva. Creemos que es por eso que el sistema funciona tan bien en modelos avanzados de tumores sólidos que han sido particularmente difíciles de tratar con otras inmunoterapias”, afirma Andrew Redenti, estudiante de doctorado en medicina en el Vagelos College of Physicians and Surgeons de la Universidad de Columbia, que ayudó a dirigir el estudio.
“El efecto neto es que la vacuna bacteriana puede controlar o eliminar el crecimiento de tumores primarios o metastásicos avanzados y prolongar la supervivencia en modelos de ratón”, afirma Jongwon Im, estudiante de doctorado en la Universidad de Columbia que ayudó a dirigir los aspectos de ingeniería bacteriana del estudio.
“Cada cáncer es único: las células tumorales albergan mutaciones genéticas distintivas que las distinguen de las células sanas normales. Al programar bacterias que dirigen el sistema inmunológico para que se centre en estas mutaciones específicas del cáncer, podemos diseñar terapias más efectivas que estimulen el propio sistema inmunológico del paciente para que detecte y destruya sus células cancerosas”, refiere Nicholas Arpaia, PhD , Profesor Asociado de Microbiología e Inmunología en el Vagelos College of Physicians and Surgeons de la Universidad de Columbia, quien dirigió la investigación junto a Tal Danino, PhD, Profesor Asociado de Ingeniería Biomédica en la Escuela de Ingeniería de Columbia.
¿CÓMO ACTÚA LA BACTERIA?
El nuevo sistema comienza con una cepa probiótica de la bacteria Escherichia coli. Los investigadores realizaron múltiples modificaciones genéticas para controlar con precisión la forma en que las bacterias interactúan con el sistema inmunológico y lo instruyan para que induzca la destrucción del tumor.
Las bacterias modificadas genéticamente codifican proteínas diana, llamadas neoantígenos, que son específicas del cáncer que se está tratando. Estos neoantígenos administrados por bacterias entrenan al sistema inmunológico para que se dirija a las células cancerosas que expresan las mismas proteínas y las ataque. Los neoantígenos se utilizan como dianas tumorales para que las células normales, que carecen de estas proteínas marcadoras del cáncer, no sean atacadas.
Debido a la naturaleza del sistema bacteriano y a las modificaciones genéticas adicionales diseñadas por los científicos, estas terapias bacterianas contra el cáncer también superan simultáneamente los mecanismos inmunosupresores que utilizan los tumores para bloquear el sistema inmunológico.
Estas modificaciones genéticas también están diseñadas para bloquear la capacidad innata de las bacterias de evadir los ataques inmunológicos contra ellas mismas. Como medida de seguridad, esto significa que las bacterias modificadas pueden ser fácilmente reconocidas y eliminadas por el sistema inmunológico y son rápidamente eliminadas del cuerpo si no encuentran el tumor.
Cuando se probaron en ratones, los investigadores descubrieron que estas vacunas bacterianas contra el cáncer, intrincadamente programadas, reclutan una amplia gama de células inmunes que atacan las células tumorales, al mismo tiempo que previenen respuestas que normalmente suprimirían los ataques inmunes dirigidos a los tumores.
La vacuna bacteriana también redujo el crecimiento del cáncer cuando se administró a ratones antes de que desarrollaran tumores, y previno el recrecimiento de los mismos tumores en ratones que habían sido curados, lo que sugiere que la vacuna puede tener la capacidad de prevenir que el cáncer regrese en pacientes que han experimentado remisión.
UN ALIADO INESPERADO
Las bacterias se han utilizado en el tratamiento del cáncer desde finales del siglo XIX, cuando el Dr. William Coley, cirujano del Hospital de Nueva York, observó la regresión de tumores en un subgrupo de pacientes con tumores inoperables a los que se les habían inyectado bacterias.
Estos microorganismos todavía se emplean hoy en día como terapia en pacientes con cáncer de vejiga en fase inicial. Los investigadores saben ahora que algunas bacterias pueden migrar de forma natural a los tumores y colonizarlos, donde pueden prosperar en un entorno a menudo privado de oxígeno y provocar localmente una respuesta inmunitaria.
Pero, si se utilizan de esta manera, las bacterias no suelen controlar ni dirigir con precisión la respuesta inmunitaria para atacar el cáncer. “Estas cualidades por sí solas no suelen dar a las bacterias el poder suficiente para estimular respuestas inmunitarias capaces de destruir un tumor, pero son un buen punto de partida para construir un nuevo dominio de terapias contra el cáncer”, afirma el Dr. Nicholas Arpaia.
Ahora, para que los hallazgos de este reciente estudio sean aplicados a los humanos, el primer paso para crear estas vacunas microbianas sería secuenciar el cáncer del paciente e identificar sus neoantígenos únicos mediante bioinformática. A continuación, se modificarían las bacterias para que produjeran grandes cantidades de los neoantígenos identificados, así como otros factores inmunomoduladores. Al infundirlas en el paciente cuyos tumores se van a tratar, las bacterias se dirigirían a los tumores, se sentirían como en casa y producirían y distribuirían de forma constante su carga útil de “medicamentos” modificados.
Una vez activado por la vacuna bacteriana, el sistema inmunológico se vería impulsado a eliminar las células cancerosas que se han diseminado por todo el cuerpo y a prevenir un mayor desarrollo metastásico. Como cada tumor tiene su propio conjunto de neoantígenos, la inmunoterapia se adaptará a cada paciente.
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