La dificultad que afrontan investigadores como Renata Pasqualini y Wadih Arap, que investigan nuevos medicamentos en la lucha contra el cáncer, puede compararse con la de alguien que necesita enviar una carta, pero desconoce el nombre de la calle y el código postal del destinatario. Para estar seguros de que la droga llegará a las células tumorales, los científicos podrían remitir millares de cartas dirigidas a todos los habitantes de la ciudad entre ellos, el paciente, siguiendo la analogía, con la esperanza de que alguna de las misivas llegase a manos de la persona cierta, es decir, del tejido canceroso. Eso, que en el universo postal representaría un derroche de papel, o el precursor del spam en el correo electrónico, en la fisiología de los enfermos se manifiesta como toxicidad, el daño ocasionado por el remedio en células y tejidos que nada tienen a ver con la afección. Sin embargo, en su trabajo llevado a cabo en el Centro de Cáncer M.D. Anderson, de la Universidad de Texas, Renata y Arap creen haber descubierto el código postal de algunas personas que rondan la próstata, las mamas y los pulmones; y se preparan ahora para combatirlos con…cartas bomba.
La analogía con el código postal no es nueva. Ha venido siendo empleada al menos desde 2002 para describir el trabajo pionero de esta pareja de brasileños que sólo se conoció en Estados Unidos, pese a ambos haber estudiado en São Paulo con el oncólogo Ricardo Brentani. Como estrategia, también, la idea de apuntarle al tumor (targeted therapy) viene empleándose en varios laboratorios del mundo, con diversas armas, municiones y calibres. La innovación de Arap y Renata está en la carta bomba que confeccionaron, y cobró relieve en el periódico Cancer Cell en septiembre de 2004: una unión ingeniosa de dos moléculas, capaz de reconocer y de matar preferentemente células tumorales. Si alguna cosa producida en Texas mereciera de hecho el nombre de arma inteligente, esta tecnología debería contarse entre ellas, en caso de que los resultados obtenidos hasta ahora en las células en cultivo y en modelos animales se repitan con pacientes humanos. El equipo tiene esperanzas, si es que todo sigue marchando bien, en el sentido de comenzar a hacer un ensayo clínico de fase I, el tipo de estudio donde participan pocos pacientes, al final de 2006, sólo para definir si la nueva droga puede usarse de manera segura en seres humanos.
Estrés tumoral
En la base del componente principal del artefacto se encuentra la proteína 78 regulada por glucosa o GRP-78 (su abreviatura derivada de su nombre en inglés). Esta molécula es producida en grandes cantidades en las células que se encuentran en situación de estrés, como es el caso de aquéllas que, por cualquier motivo, se ven privadas de oxígeno (hipoxia) o de glucosa. Tal es el caso precisamente de las células tumorales, que proliferan en ambientes hipóxicos de allí la importancia de la vascularización para sostener su crecimiento desenfrenado y tienen montones de GRP-78. Según Renata, esta relación específica entre niveles de la proteína y tumores fue demostrada inicialmente por Amy Lee, de la Universidad de California con sede en Davis. Lee marcó una secuencia de ADN que actúa como promotora de la expresión (lectura) del gen correspondiente a la proteína GRP-78 con otro gen que, leído en conjunto, produce una proteína azul (lacZ), tiñendo y denunciando así tejidos con altos niveles de expresión de la GRP-78. Se verificó que sólo los tumores quedaban azules, con niveles bajos de expresión en tejidos normales.
Además de la alta especificidad para delatar la existencia de células cancerosas, la GRP-78 tiene una característica que demostró ser de gran interés para el desarrollo de una terapia teleguiada: cuando se la elabora en la célula bajo situación estrés, no queda confinada en su interior, sino anclada en la membrana. En otras palabras, está visible para su reconocimiento por parte de otras moléculas en el medio extracelular. Ése fue un descubrimiento importante, pues significaba que la proteína podría estar accesible para un medicamento proyectado para adherirse a ella, afirmó Arap en un comunicado del M.D. Anderson. Es mucho más fácil apuntarle a una proteína en el exterior de la célula que enviar medicamentos hacia dentro de ésta. No se sabe todavía con certeza cuál es la función exacta de la GRP-78 en la célula bajo situación de estrés, pero una de las hipótesis es que desempeñe el papel de alertar al sistema inmune del organismo acerca de la necesidad de socorro, probablemente como integrante de una maquinaria encargada de llevar antígenos (partículas capaces de activar la producción de anticuerpos) hasta la superficie de la célula.
Un parentesco fatal
El otro componente del dispositivo aniquilador de células tumorales es una molécula en forma de sacacorchos denominada como klaklak, que cumple el papel de carga explosiva. Fue descubierta varios años atrás como un antibiótico, merced a su capacidad de demoler membranas de bacterias. Cuando Renata y Arap aún se encontraban en California, en el Instituto Burnham (su mudanza a Texas se concretó en 1999), otros investigadores les sugirieron la posibilidad de que el veneno fuera eficaz también en tejidos humanos, atacando mitocondrias, las organelas celulares implicadas en la generación de energía y, por tal motivo, descritas a menudo como centrales energéticas de las células. De acuerdo con la explicación de Renata, la hipótesis surgió porque las membranas de las bacterias y de las mitocondrias guardan alguna semejanza un probable resquicio del origen de estas organelas. Según la teoría de la endosimbiosis (planteada en el inicio del siglo XX y catalogada como una especie de desvarío incluso después de que fuera revivida y popularizada por Lynn Margulis, en los años 1980), las mitocondrias son bacterias ancestrales, que en algún punto de la evolución habrían sido incorporadas por células más complejas.
La klaklak demostró ser fatal para las mitocondrias. Y, cuando alguien perturba a las usinas de una célula, el resultado suele ser catastrófico: se desencadena una sucesión de eventos programados conocida como apoptosis, que resulta en la muerte celular. Por eso se nos ocurrió la idea de teleguiar la klaklak, empleando para ello un código postal que era no solamente específico, sino que además podría transportarla hacia dentro de la célula blanco, explicó Renata, en entrevista concedida por e-mail. Logramos alcanzar así dos niveles de especificidad. El primero es el código postal, y el segundo es el hecho de que la klaklak no hará nada a no ser que llegue a una mitocondria, y para ello precisa ser internalizada. Si usted ha pensado en la GRP-78 como el zip code. Renata suele responder a cuestiones inherentes a su trabajo en inglés, su idioma de investigación entronizador, dio en la tecla.
Sin embargo, en este punto la analogía postal se vuelve menos fructífera, pues dificultar la visualización de un elemento importante de la estrategia, que es la interacción entre las moléculas. Mientras que las cifras de un código postal y las letras de una dirección constituyen símbolos asociados por convención con una calle o una edificación, la dirección que consta de la carta bomba antitumoral debe literalmente encajarse en el destinatario, es decir, en la parte de la proteína GRP-78 que se proyecta por la superficie de la célula. La metáfora clásica de este tipo de reconocimiento molecular es la de la llave en la cerradura, pero una cerradura que tiene la peculiaridad de succionar la llave, y a quien la esté sujetando del otro lado de la puerta en que está fijada; esto cuando la llave correcta se encaja en ella. Dicho de otro modo, cuando la molécula complementar de la GRP-78 acoplada a la klaklak se encaja en el receptor expuesto por la célula estresada (o tumoral), la GRP-78 mueve las engranajes moleculares que efectúan la internalización de la klaklak, que a su vez ataca las membranas de las mitocondrias, y activa así la apoptosis.
Catálogo molecular
Los integrantes del grupo de Arap y Renata tiene gran reputación, en su calidad de cerrajeros celulares. En 2002 publicaron en la revista Nature Medicine un trabajo que cobró repercusión, fruto de una alianza con el Instituto Max Planck de Genética Molecular de Berlín. Era una especie de microcatálogo con códigos postales moleculares de cinco tejidos: la medula ósea, las grasas (el tejido adiposo), el músculo esqueletal, la próstata y la piel. Dicha lista fue compilada mediante el empleo de una técnica llamada de phage display (algo así como exhibición por fagos), con la cual se induce a los virus bacteriófagos parásitos de bacterias empleados con suma frecuencia en experimentos de biología molecular a exhibir en su membrana fragmentos de proteínas según la elección del investigador. El grupo de Renata y Arap trabajó con tripéptidos, que son grupos de tres aminoácidos, las unidades estructurales de las proteínas. Y así creó una biblioteca o mejor dicho, una virusteca con 47.160 tipos de fagos, cada uno de ellos ostentando en el caparazón un tripéptido diferente. Estos tripéptidos en el experimento harían las veces de succionadores, billones de ellos.
El territorio cuyos códigos postales serían sometidos a un nuevo censo, a cargo de los succionadores, eran los vasos sanguíneos de un hombre de 48 años con cáncer terminal y en coma, después de sufrir una hemorragia cerebral, cuya familia aceptó colaborar con el ensayo antes de que se desconectara el aparato que lo mantenía vivo. Se inyectó la legión de fagos recenseadores en el paciente y, 15 minutos después de la muerte, se inició el análisis de las muestras extraídas de sus tejidos, de modo a determinar la distribución de los tripéptidos (aquéllos que se encajasen en las cerraduras expuestas por las células de los vasos sanguíneos aparecerían en mayor cantidad en el organismo irrigado por los vasos en cuestión). Así fue como se descubrieron los cinco conjuntos de códigos postales.
Una prueba de principio de que estos códigos postales moleculares de tejidos podrían emplearse en terapias teleguiadas se obtuvo en 2004, en el marco de un trabajo con ratones publicado en Nature. Empleando los códigos postales moleculares para el tejido adiposo, los investigadores brasileños dispararon la klaklak sobre éste, matando así a las células de los vasos sanguíneos que lo irrigaban. Al carecer de esta fuente de provisión, las células de grasa empezaron a morirse y a ser reabsorbidas. Las fotos de los ratones antes y después del tratamiento milagroso contra la obesidad ocuparon destacados de publicaciones de EE.UU. y Brasil. Como la idea original era aplicar el arma contra los tumores, las atenciones recayeron posteriormente sobre el CP GRP-78, que otro trabajo del grupo publicado en 2003 en Nature Biotechnology apuntó que era no sólo altamente específico para tumores de próstata, sino también altamente correlacionado con casos avanzados y de mal pronóstico. El blanco de la carta bomba había sido escogido.
Los resultados del ataque son aquéllos que salieron publicados en Cancer Cell. Arap y Renata no sólo reconfirmaron la GRP-78 como un código postal válido para localizar tumores, sino que también lo hicieron usando tres tipos de víctimas de muestra: linajes de células de tumores de próstata y mama, muestras de tumores extraídos de pacientes y modelos animales de tumores humanos (ratones sometidos a transplantes de células tumorales humanas). Fue muy eficaz hasta ahora, y pensamos que el apuntarle a esta proteína podría también funcionar en otros tipos de tumores, dijo Renata en comunicado del M.D. Anderson dado a conocer a la época. Desde entonces, ella confirma que se obtuvieron resultados similares con muestras de cáncer de pulmón.
A camino de llegar a la pureza
Existe un largo camino por delante antes de llegar a la fase de ensayos clínicos con seres humanos, con autorización de la agencia de alimentos y fármacos de Estados Unidos, la FDA. Primeramente, el grupo debe obtener muestras purísimas de la carta bomba, es decir, de los compuestos que acoplarán los grupos de péptidos capaces de reconocer la GRP-78 con el inductor de apoptosis klaklak. Una vez que obtengan estas sustancias en el grado de pureza exigido, podrán entonces sí iniciar otros ensayos preclínicos que requiere la FDA. Si todo marcha muy bien y tenernos una dosis de suerte, 2006 será el año en que llegaremos a un ensayo de fase 1, afirma Pasqualini. Por supuesto que el [centro] M.D. Anderson, los médicos y los científicos implicados están haciendo de todo para que esto suceda lo antes posible.
Un obstáculo para esta estrategia alcance la condición de terapia inteligente contra el cáncer radica en la cuestión de la toxicidad, es decir, la posibilidad de que la klaklak destruya también mitocondrias de células extrañas a los tumores. Pese a la alta especificidad alta de la GRP-78 y de la necesidad de que ésta sea proyectada sobre la superficie de la célula (lo que sólo ocurre en situación de estrés), nada asegura que las cartas bomba nunca hayan llegado a las células de tejidos inocentes y vitales. En los experimentos, aniquilaron células cultivadas de tejidos normales. Renata hace hincapié en que, en este tipo de cultivo in vitro, las células se encuentran en un estado de estrés crónico, mientras que en el cuerpo habría muy poca GRP-78 expuesta para los péptidos succionadores en circulación. No prevemos una toxicidad significativa con este abordaje. No vamos a saberlo a su vez hasta que no ampliemos nuestros estudios preclínicos. Por otra parte, lo hicimos con ratones y con dosis terapéuticas, y no parecen ser tóxicas.
Renata y Arap mantienen una activa colaboración con científicos de Brasil. De los siete autores del artículo en Cancer Cell, cuatro son brasileños: además de la pareja, contribuyeron Marco Arap, primo de Wadih incorporado al equipo del M.D. Anderson, y Álvaro Sarkis, de la Facultad de Medicina de la USP (FM/ USP), quien aportó muestras humanas valiosas para la validación de la expresión de GRP-78, según las palabras de Renata. La investigadora brasileña radicada en Texas dice también que está entusiasmada con el refuerzo que va a recibir desde el código postal 05403-010, de la FM/ USP: Emmanuel Dias-Neto, del Laboratorio de Neurociencias del Instituto de Psiquiatría, acompañado de su mujer, Diana Nunes, ella también experta en genómica. A partir de enero, se podrá encontrar al inventor de la metodología Orestes la principal innovación técnica surgida de los proyectos genoma de la FAPESP en el zip code 77030 de Houston, Texas.
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