Nuevo proceso para programar la muerte en células cancerígenas

Investigadores del Instituto de Tecnología de California (Caltech) han diseñado un enfoque totalmente nuevo para destruir células cancerosas. El proceso, desarrollado por Niles Pierce, profesora asociada de  matemática aplicada y computacional y bioengeniería en el Caltech, y sus colegas, usa pequeñas moléculas de ARN que pueden ser programadas para atacar de modo especifico  células cancerosas, y luego, al cambiar la forma, las moléculas causantes de cáncer se autodestruyan.

En  tratamientos con quimioterapia convencionales contra el cáncer, los pacientes reciben medicamentos que marcan ciertas célula como objetivos, pero no exclusivamente células cancerígenas. Por ejemplo, los medicamentos contra el cáncer suele atacar células que se dividen rápidamente, porque una división tan acelerado es un sello distintivo de la mayoría de las células cancerígenas. Pero, lamentablemente, la división celular rápida también es una característica de células normales en la médula ósea, tracto digestivo, y  folículos pilosos, y por lo que estas células también mueren durante el proceso, dando lugar a una gran cantidad de efectos secundarios debilitantes.

Según palabras de Pierce, “Un método mejor sería la creación de fármacos que primero pudieran distinguir células cancerosas de células sanas y, a continuación, una vez que esas células han sido señaladas, marcarlas para su destrucción”. Es decir,  producir moléculas que diagnosticaran células cancerígenas antes de erradicarlas. Este tipo de terapia podría acabar con los efectos secundarios asociados con tratamientos de quimioterapia convencionales. También podría ser adaptado a nivel molecular  en cánceres individuales.

En un trabajo programado para aparecer en línea la semana del 06 de septiembre en  Proceedings de la Academia Nacional de Ciencias(PNAS), Pierce y sus colegas describen el proceso. Se emplea en forma de moléculas de horquilla conocida como pequeños RNAs condicionales, que tienen menos de 30 pares de bases de longitud. (Un gen promedio está formado por miles de pares de bases.)

El método de los investigadores implica el uso de dos variedades distintas de pequeños ARNs condicionales. Uno  diseñado para ser complementario, y de este modo se unen a una secuencia de ARN única para un determinado cáncer de células; como por ejemplo las células de un glioblastoma, un tumor cerebral agresivo. Con el fin de forzar la mutación del cáncer, la horquilla de ARN debe abrirse paso pasando de una forma a otra, lo cual, a su vez, expone una secuencia que espontáneamente puede unirse a la segunda forma de horquilla. A su vez, la apertura de la horquilla segundos después muestra una secuencia que se une al primer tipo de horquilla, etc.

De esta manera, la detección del marcador del cáncer de ARN pone en marcha el auto-ensamblaje de una larga doble cadena de polímeros de ARN. Como parte de una respuesta inmune innata antiviral, las células de defensa contra la infección poseen una proteína llamada proteína kinasa R (PKR) que busca en la doble cadena de ARN viral. Si la PKR detecta mucho una cadena de ARN dentro de una célula, la proteína desencadena la muerte celular para eliminar la célula. “Los pequeños RNAs condicionales de células cancerosas engañan esta autodestrucción mediante  la formación de una doble cadena de ARN de polímeros que imitan el ARN viral. Pero, en realidad no hay ningún virus.”

Pierce y sus colegas probaron el proceso en células humanas cultivadas en laboratorio provenientes de tres tipos de cáncer diferentes: glioblastoma, cáncer de próstata, y  sarcoma de Ewing (un tipo de tumor óseo). “Se utilizaron tres  pares diferentes de ARNs condicional, con cada par diseñado para reconocer un marcador en uno de los tres tipos de cáncer. Las moléculas detectaron un 20% menos  en el número de células cancerígenas que contenían el ARN dirigido a marcadores de cáncer, pero no hubo una reducción medible en células que carecían de los marcadores“.

“Conceptualmente, estos RNAs condicionales proporcionan un marco versátil para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades en una célula. Sin embargo, se necesitarán muchos años de trabajo  para determinar si el proceso puede realizarse en pacientes humanos. “, afirma Pierce.

Los otros co-autores del artículo, titulado: “Muerte celular selectiva mediada por pequeños RNAs condicionales”, son el científico investigador del Caltech Suvir Venkataraman y los estudiantes de posgrado del Caltech, Robert M. Dirks y Christine T. Ueda. El trabajo fue financiado por el Instituto Nacional contra el Cáncer, la Fundación Elsa U. Pardee, la Fundación Nacional de Ciencias de programación, el Centro Caltech de Biológica Circuit Design, y la Iniciativa de Innovación Caltech, el Instituto Beckman.

Autor: Kathy Svitil.

Enlace original: Caltech scientists create a new process to “program” cancer cell death.