Utilizar bacterias para introducir virus en los tumores
La plataforma de bioingeniería permite a un virus cancerígeno eludir el sistema inmunitario del paciente e impide que se propague por el organismo.
Investigadores de Columbia Engineering han creado una terapia contra el cáncer que hace que bacterias y virus trabajen en equipo. En un estudio publicado en Nature Biomedical Engineering, el Laboratorio de Sistemas Biológicos Sintéticos muestra cómo su sistema oculta un virus dentro de una bacteria que busca tumores, lo pasa de contrabando por el sistema inmunitario y lo libera dentro de tumores cancerosos.
En esta imagen microscópica, el gris indica células de cáncer de pulmón microcítico, el magenta muestra Salmonella que ha entrado en las células cancerosas, y el cian revela el virus extendiéndose hacia fuera en un patrón circular desde el centro del cultivo.
Danino Lab
La nueva plataforma combina la tendencia de la bacteria a encontrar y atacar tumores con la preferencia natural del virus por infectar y matar células cancerosas. Tal Danino, profesor asociado de ingeniería biomédica en Columbia Engineering, dirigió el trabajo del equipo para crear el sistema, denominado CAPPSID (abreviatura de Coordinated Activity of Prokaryote and Picornavirus for Safe Intracellular Delivery). Charles M. Rice, experto en virología de la Universidad Rockefeller, colaboró con el equipo de Columbia.
"Nuestro objetivo era mejorar la terapia bacteriana contra el cáncer permitiendo que las bacterias liberaran y activaran un virus terapéutico directamente en el interior de las células tumorales, al tiempo que diseñábamos medidas de seguridad para limitar la propagación del virus fuera del tumor", explica Jonathan Pabón, coautor principal y candidato a doctor en Medicina de la Universidad de Columbia.
Los investigadores creen que esta tecnología, validada en ratones, representa el primer ejemplo de cooperación directa entre bacterias y virus contra el cáncer.
El método combina el instinto de las bacterias para localizar tumores con la habilidad de los virus para infectar y destruir células cancerosas. "Al unir la ingeniería bacteriana con la virología sintética, nuestro objetivo es abrir una vía hacia terapias multiorgánicas capaces de lograr mucho más que cualquier microbio por sí solo", afirma Zakary S. Singer, coautor principal y antiguo investigador postdoctoral en el laboratorio de Tal Danino.
"Esta es probablemente nuestra plataforma técnicamente más avanzada y novedosa hasta la fecha", afirma Danino, que también está afiliado al Centro Oncológico Integral Herbert Irving del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia y al Instituto de Ciencia de Datos de Columbia.
Esquivar el sistema inmunitario
Uno de los mayores obstáculos de la terapia con virus oncolíticos es el propio sistema de defensa del organismo. Si un paciente tiene anticuerpos contra el virus -de una infección previa o de una vacuna-, esos anticuerpos pueden neutralizarlo antes de que llegue al tumor. El equipo de Columbia eludió ese problema introduciendo el virus dentro de bacterias que buscan tumores.
"Las bacterias actúan como una capa de invisibilidad, ocultando el virus de los anticuerpos circulantes y transportándolo a donde se necesita", explica Singer.
Pabón afirma que esta estrategia es especialmente importante para los virus a los que las personas ya están expuestas en la vida cotidiana.
"Nuestro sistema demuestra que las bacterias pueden utilizarse potencialmente para lanzar un virus oncolítico con el fin de tratar tumores sólidos en pacientes que han desarrollado inmunidad a estos virus", afirma.
Dirigirse al tumor
La mitad bacteriana del sistema es Salmonella typhimurium, una especie que migra de forma natural al entorno rico en nutrientes y con poco oxígeno del interior de los tumores. Una vez allí, la bacteria invade las células cancerosas y libera el virus directamente en el interior del tumor.
"Programamos las bacterias para que actuaran como un caballo de Troya transportando el ARN vírico al interior de los tumores y, a continuación, se lisaran directamente dentro de las células cancerosas para liberar el genoma vírico, que podría propagarse entre las células cancerosas", explica Singer.
Aprovechando los instintos tumorales de las bacterias y la capacidad del virus para replicarse en el interior de las células cancerosas, los investigadores crearon un sistema de administración capaz de penetrar en el tumor y propagarse por él, un reto que ha limitado los enfoques basados exclusivamente en bacterias y virus.
Protección frente a infecciones incontroladas
Uno de los principales problemas de cualquier terapia con virus vivos es controlar su propagación más allá del tumor. El sistema del equipo resolvió ese problema con un truco molecular: asegurarse de que el virus no pudiera propagarse sin una molécula que sólo puede obtener de las bacterias. Dado que las bacterias permanecen en el tumor, este componente vital (denominado proteasa) no está disponible en ninguna otra parte del organismo.
"Las partículas víricas propagables sólo podrían formarse en las proximidades de las bacterias, que son necesarias para proporcionar una maquinaria especial esencial para la maduración vírica en el virus diseñado, lo que proporciona una dependencia sintética entre microbios", afirma Singer. Esa salvaguarda añade una segunda capa de control: aunque el virus escape del tumor, no se propagará en el tejido sano.
"Son sistemas como éste -orientados específicamente a mejorar la seguridad de estas terapias vivas- los que serán esenciales para trasladar estos avances a la clínica", afirma Singer.
Más investigación y aplicaciones clínicas
Esta publicación supone un paso importante para que este tipo de sistema bacteria-virus esté disponible para futuras aplicaciones clínicas.
"Como médico-científico, mi objetivo es llevar los medicamentos vivos a la clínica", afirma Pabón. "Actualmente se están realizando esfuerzos hacia la traslación clínica para trasladar nuestra tecnología fuera del laboratorio".
Danino, Rice, Singer y Pabón han presentado una solicitud de patente (WO2024254419A2) en la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos en relación con este trabajo.
De cara al futuro, el equipo está probando el método en una gama más amplia de cánceres, utilizando diferentes tipos de tumores, modelos de ratón, virus y cargas útiles, con vistas a desarrollar un "conjunto de herramientas" de terapias virales que puedan detectar y responder a condiciones específicas dentro de una célula. También están evaluando cómo combinar este sistema con cepas de bacterias que ya han demostrado su seguridad en ensayos clínicos.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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