Investigadores de la Universidad Texas A&M y la Universidad de Missouri en EEUU codirigen un proyecto de 20 millones de dólares (más de 18 millones de euros) para desarrollar un tratamiento contra el cáncer de bajo costo, por un dólar (0,91 euros), mediante bacterias programables.

Tradicionalmente, las terapias contra el cáncer han tenido una eficacia limitada en el tratamiento de los pacientes. Algunas, como la radiación y la quimioterapia, causan efectos secundarios dañinos, mientras que otras tienden a provocar una baja capacidad de respuesta del paciente, sin mencionar el costo que implica recibir el tratamiento.

Los hallazgos de la Red de Acción contra el Cáncer de la Sociedad Estadounidense del Cáncer registraron que el 73% de los sobrevivientes y pacientes de cáncer estaban preocupados por cómo iban a pagar el costo de la atención del cáncer, y el 51 % dijo que tenían deudas médicas por el tratamiento. Por ejemplo, una terapia contra el cáncer de última generación puede costar hasta 1.000.000 de dólares (909.990 euros).

El proyecto de cuatro años es parte de la iniciativa Cancer Moonshot, un esfuerzo para avanzar y aumentar la financiación para la investigación del cáncer. Es uno de los primeros proyectos financiados por la agencia recién creada que tiene como objetivo acelerar mejores resultados de salud para todos apoyando el desarrollo de soluciones de alto impacto para los problemas de salud más desafiantes de la sociedad.

Análisis rápido de células

Unos 12 millones de dólares (10,92 millones de euros) de la subvención se destinarán a la Estación Experimental de Ingeniería de Texas A&M/Texas A&M, donde los co-investigadores principales, los doctores Arum Han, Jim Song y Chelsea Hu están desarrollando bacterias sintéticas programables para la destrucción inmunodirigida en entornos tumorales (SPIKE). La idea es diseñar bacterias para ayudar a las células T a matar el tejido canceroso, destruirse a sí mismas una vez que el cáncer desaparece y abandonar el cuerpo de forma segura como excremento humano.

"Los SPIKE pueden atacar específicamente las células tumorales. Y dado que sólo se dirige al tejido canceroso y no a las células sanas circundantes, la seguridad del paciente aumenta exponencialmente. Es un gran honor estar en este equipo, abordando un problema de salud importante que afecta a mucha gente", señala Han, profesor de Texas Instruments en el Departamento de Ingeniería Eléctrica e Informática.

El laboratorio de Han está desarrollando sistemas de microfluidos de alto rendimiento que pueden procesar y examinar rápidamente bibliotecas terapéuticas bacterianas masivas, una célula a la vez, para identificar rápidamente los tratamientos más prometedores. Estos sistemas se habilitan mediante la integración de métodos de microfabricación y biotecnología para lograr un sistema de manipulación de líquidos con un volumen de picolitros que puede analizar células individuales con alta precisión y altas velocidades, creando dispositivos para analizar células individuales rápidamente.

"El mayor desafío es descubrir cómo desarrollar realmente estos microdispositivos sofisticados que nos permitan realizar millones y millones de pruebas totalmente automatizadas casi sin intervención manual o humana. Ese es el desafío de la ingeniería", advierte.

Rescatando células inmunes antitumorales

Mientras Han innova y diseña microdispositivos, Song, un inmunólogo con experiencia en patogénesis microbiana, biología de células T e inmunoterapia basada en células T, ha estado trabajando en inmunoterapia bacteriana durante los últimos cinco años. Cierta bacteria conocida como ´Brucella Melitensis´ puede manipular el microambiente del cuerpo humano y promover la inmunidad antitumoral mediada por células T para tratar al menos cuatro tipos de cáncer.

"Estamos trabajando para mejorar Brucella Melitensis para prevenir o suprimir de manera más eficiente el crecimiento tumoral", ha señalado Song, profesor de la Facultad de Medicina de Texas A&M. "Nuestro enfoque actual implica descubrir cómo diseñar bacterias para rescatar células inmunes antitumorales, mejorando su eficacia para matar células tumorales", ha añadido.

Los datos hasta ahora muestran que la eficacia de ´Brucella´ es dramáticamente mayor que la de otros tratamientos contra el cáncer, como la terapia con células T con receptores de antígenos quiméricos y las terapias con receptores de células T, con una tasa de respuesta de más del 70%.

Terapéuticas seguras y controlables

Mientras Song continúa probando la eficiencia de la bacteria utilizando modelos de cáncer, Hu, profesor asistente en el Departamento de Ingeniería Química Artie McFerrin y biólogo sintético, está trabajando para garantizar que la terapia bacteriana viva sea segura y controlable.

"Se ha demostrado que la cepa de ´Brucella´ que estamos usando es segura para los huéspedes porque es una versión atenuada, lo que significa que se ha eliminado un gen clave necesario para la virulencia de las bacterias. En última instancia, queremos controlar la tasa de crecimiento de la bacteria, dónde crece dentro del entorno del tumor y su capacidad de autodestruirse cuando se completa su misión", afirma Hu.

Para controlar la tasa de crecimiento, los genes de la bacteria se alterarán para regular su población y oscilar alrededor de un punto de ajuste específico. Hu también planea diseñar biosensores en las bacterias, permitiéndoles diferenciar entre tejido sano y tejido tumoral para garantizar que crezcan sólo dentro del microambiente del tumor.

La bacteria será diseñada para tener un receptor que garantice que una vez que el cáncer desaparezca, el paciente pueda tomar antibióticos que le indicarán a la bacteria que esencialmente se corte en pedazos y se elimine de manera segura del cuerpo del paciente.

"Como seres humanos, en realidad estamos cubiertos de bacterias, y muchas enfermedades son causadas por un desequilibrio en estas comunidades bacterianas. Por ejemplo, mientras algunas personas tienen estómagos increíblemente frágiles, otras lo tienen robusto. La ciencia detrás de esto es que aquellas personas con sistemas inmunológico y digestivo fuertes tienen una comunidad saludable de células bacterianas en su intestino. Hay mucho potencial en la terapéutica viva", ha añadido el investigador.