Bacterias programadas contra el cáncer

Fran Garrigues, Genética Médica News

 

Los investigadores modificaron cepas de Escherichia coli, mediante ingeniería genética, para incorporarles, tres circuitos genéticos que generaban distintas respuestas antitumorales. Imagen: Escherichia coli By Mattosaurus. Commons

Los investigadores modificaron cepas de Escherichia coli, mediante ingeniería genética, para incorporarles, tres circuitos genéticos que generaban distintas respuestas antitumorales. Imagen: Escherichia coli By Mattosaurus. Commons

Investigadores de la Universidad de California en San Diego (UCSD) y del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han  generado líneas bacterianas  inofensivas capaces de liberar fármacos antitumorales. La tecnología permitiría minimizar la toxicidad de los tratamientos y maximizar la eficiencia  de las tradicionales terapias anticancerígenas.

En el estudio, se modificaron cepas de la bacteria Escherichia coli, mediante ingeniería genética, para incorporarles, de forma artificial, tres circuitos genéticos que generaban distintas respuestas antitumorales. El primero de ellos codificaba la hemolisina, una enzima  involucrada en la destrucción de células tumorales mediante el deterioro de su membrana. El segundo se basaba en la liberación de una molécula que inducía la muerte programada de las células cancerígenas. Y el último se encargaba de producir una proteína que estimulaba el sistema inmunitario para atacar el tumor.

Estas bacterias fueron testadas en ratones con cáncer de colon agresivo que se había expandido hacia el hígado.  En un principio, se eligió este tipo de cáncer porque tras la ingestión de los microorganismos de forma oral, estos pasaban al torrente sanguíneo por donde viajaban hasta el hígado. Como  una de las principales funciones de este órgano es la filtración de la sangre circulante, estos procariotas llegaban hasta el hígado donde podían proliferar.

“Si quieres tratar tumores fuera del intestino o del hígado con esta estrategia, es necesario administrar una mayor dosis, inyectarla directamente en el tumor o utilizar estrategias de seguimiento”, manifiesta Sangeeta Bhatia, profesor en el MIT y miembro del Instituto para la Investigación del Cáncer Integral y del Instituto de Ingeniería Médica y Ciencia.

Aprovechando la tendencia natural de estos microorganismos por los tejidos humanos enfermos, donde el ambiente microaerófilo, con escaso nivel de oxígeno, y la supresión del sistema inmunológico del hospedador reúnen las condiciones idóneas para su crecimiento, las colonias aumentaron y las rutas metabólicas se activaron suponiendo una inhibición del crecimiento tumoral.

“Los tumores pueden ser entornos favorables para el crecimiento bacteriano y nos estamos aprovechando de ello,” declara Bhatia.

Los científicos observaron que si las bacterias modificadas se escapaban del hígado, eran fácilmente eliminadas por el sistema inmunológico, lo que evitaba los posibles efectos secuendarios de estos fármacos. Además, añadieron un cuarto circuito genético que favorecía el quorum sensing, sistema por el cual las bacterias se autodestruyen, tras detectar cierta densidad poblacional en su entorno. Sólo  algunas de ellas consiguen sobrevivir, permitiendo una liberación posterior del fármaco, una vez pasadas las 18 horas a partir de las cuales el metabolismo bacteriano vuelve a ser funcional.

“Esto nos permite mantener un nivel bajo de la carga de las bacterias en todo el organismo y mantiene la liberación de los fármacos sólo en el tumor”, indicó Bhatia.

Posteriormente, esta estrategia se combinó con una quimioterapia con 5-fluorouracil, tratamiento empleado frecuentemente para combatir el cáncer de hígado, tras lo que se observó una reducción drástica del tamaño del tumor, mucho más eficaz que si se hubiera aplicado el fármaco de forma individual.

Martin Fussenegger, profesor de biotecnología y bioingeniería en la Escuela Politécnica  Federal de Zurich (ETH) define esta nueva estrategia como “no convencional” y “muy prometedora”.

En la actualidad los investigadores están centrados en programar otras bacterias capaces de hacer frente a otros tipos de cáncer. Del mismo modo, están trabajando en nuevas combinaciones de líneas bacterianas y nuevos circuitos génicos diana más eficaces contra diferentes tipos de tumores.

“En un mundo de conceptos convencionales para la  terapia del cáncer, cuyo éxito a menudo queda limitado, se necesitan urgentemente nuevas estrategias de terapia”, señala  Fussenegger.

Referencia:

Din MO et al. Synchronized cycles of bacterial lysis for in vivo delivery. Nature. 2016 Aug 4;536(7614):81-5.

DOI: 10.1038/nature18930

Zhou S. Synthetic biology: Bacteria synchronized for drug delivery. Nature. 2016 Aug 4;536(7614):33-4.

DOI: 10.1038/nature18915

Fuente: Cancer fighting bacteria. http://news.mit.edu/2016/cancer-fighting-bacteria-0720

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