Las bacterias controladas por ultrasonido podrían convertirse en inmunoterapia contra el cáncer

Desde hace varias décadas, la quimioterapia ha demostrado ser una herramienta valiosa en el tratamiento de muchos tipos de cáncer, pero tiene un inconveniente importante. Además de matar las células cancerosas, también puede destruir las células sanas como las que se encuentran en los folículos pilosos, causando calvicie, y las que recubren el estómago, produciendo náuseas.

Ahora, los científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech) pueden tener una mejor solución como nuevo tratamiento de inmunoterapia: bacterias modificadas genéticamente y controladas por sonido que buscan y destruyen las células cancerosas. En un nuevo artículo que se publicó en la revista Nature Communications , los científicos del laboratorio que dirige Mikhail Shapiro, profesor de ingeniería química e investigador del Instituto Médico Howard Hughes, muestran cómo han desarrollado una cepa especializada de la bacteria Escherichia coli ( E. coli) que busca e infiltra tumores cancerosos cuando se inyecta en el cuerpo de un paciente. Una vez que las bacterias han llegado a su destino, los pulsos de ultrasonido pueden activarlas para producir medicamentos contra el cáncer.

“El objetivo de esta tecnología es aprovechar la capacidad de los probióticos diseñados para infiltrarse en los tumores, mientras se usa el ultrasonido para activarlos y liberar fármacos potentes dentro del tumor”, explicó el profesor Shapiro. Una cepa de E. coli llamada Nissle 1917, que está aprobada para uso médico en humanos, fue el punto de partida de su trabajo. Después de ser inyectadas en el torrente sanguíneo, estas bacterias se propagan por todo el cuerpo. Luego, el sistema inmunitario del paciente los destruye, excepto aquellas bacterias que han colonizado tumores cancerosos, que ofrecen un ambiente inmunodeprimido.

Para transformar la bacteria en una herramienta útil para tratar el cáncer, el equipo de investigación las diseñó para que contuvieran dos nuevos conjuntos de genes. Un conjunto de genes sirve para producir nanocuerpos, que son proteínas terapéuticas que desactivan las señales que utiliza un tumor para prevenir una respuesta antitumoral del sistema inmunitario. La presencia de estos nanocuerpos permite que el sistema inmunitario ataque al tumor. El otro conjunto de genes actúa como un interruptor térmico para activar los genes del nanocuerpo cuando la bacteria alcanza una temperatura específica.

Al insertar los genes de nanocuerpos y dependientes de la temperatura, el equipo pudo crear cepas de bacterias que solo producían nanocuerpos supresores de tumores cuando se calentaban a una temperatura de activación de 42-43 grados Celsius (107,6-109,4 grados Fahrenheit). Dado que la temperatura normal del cuerpo humano es de 37 grados Celsius (98,6 grados Fahrenheit), estas cepas no comienzan a producir sus nanocuerpos antitumorales cuando se inyectan en una persona. En cambio, crecen silenciosamente dentro de los tumores hasta que una fuente externa los calienta a su temperatura de activación.

Pero, ¿cómo se calientan las bacterias que se encuentran en un lugar específico, potencialmente en lo más profundo del cuerpo donde está creciendo un tumor? Para ello, el equipo utilizó ultrasonido focalizado (FUS), que es similar al ultrasonido que se usa para obtener imágenes de los órganos internos o de un feto que crece en el útero, pero tiene una intensidad más alta y se enfoca en un punto estrecho. Enfocar el ultrasonido en un punto hace que el tejido en ese lugar se caliente, pero no el tejido que lo rodea; al controlar la intensidad del ultrasonido, los investigadores pudieron elevar la temperatura de ese tejido a un grado específico.

“El ultrasonido enfocado nos permitió activar la terapia específicamente dentro de un tumor. Esto es importante porque estos potentes medicamentos, que son tan útiles en el tratamiento de tumores, pueden causar efectos secundarios significativos en otros órganos donde también pueden estar presentes nuestros agentes bacterianos”, precisó Mohamad Abedi (PhD ‘21), un ex estudiante de doctorado en el grupo de Shapiro que codirigió el proyecto y ahora es becario postdoctoral en la Universidad de Washington.

Para probar si su cepa de bacterias diseñada funcionó según lo previsto, el equipo de investigación inyectó células bacterianas en ratones de laboratorio afectados por tumores. Después de dar tiempo a las bacterias para infiltrarse en los tumores, el equipo usó ultrasonido para calentarlos. A través de una serie de ensayos, los investigadores encontraron que los ratones tratados con esta cepa de bacterias y ultrasonido mostraron un crecimiento tumoral mucho más lento que los ratones tratados solo con ultrasonido, los ratones tratados solo con la bacteria y los ratones que no recibieron ningún tratamiento.

Sin embargo, el equipo también descubrió que algunos de los tumores en los ratones tratados no se redujeron en absoluto. “Este es un resultado muy prometedor porque demuestra que podemos dirigir la terapia correcta al lugar correcto en el momento correcto. Pero como con cualquier tecnología nueva, hay algunas cosas que optimizar, incluida la adición de la capacidad de visualizar los agentes bacterianos con ultrasonido antes de que los activemos y dirigirles los estímulos de calor con mayor precisión”, concluyó Shapiro.

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