En 2020 se diagnosticaron casi 20 millones de nuevos casos de cáncer en el mundo. En 2021, la cifra se aproximaba a los 300.000 nuevos casos en España. Y se prevé que sigan aumentando en las próximas décadas debido, entre otras causas, al envejecimiento de la población. En este contexto, la innovación y la investigación de nuevos tratamientos para hacer frente al cáncer es clave.
Precisamente, el cáncer de páncreas es el tercero que más muertes causa en España porque se trata de un tipo de cáncer que tiene una matriz extratumoral muy densa que dificulta la llegada de los fármacos en tratamientos convencionales.
Ahora, ingenieros de la Universidad de Purdue han construido una ‘máquina del tiempo’ que ha mostrado una forma de revertir el curso del cáncer antes de que éste se propague por el páncreas.
"Estos hallazgos abren la posibilidad de diseñar una nueva terapia génica o fármaco porque ahora podemos convertir las células cancerosas a su estado normal", ha explicado Bumsoo Han, profesor de ingeniería mecánica en la Universidad de Purdue y líder del programa del Centro Purdue para la Investigación del Cáncer.
Concretamente, la máquina del tiempo que construyó el laboratorio de Han es una reproducción realista de una estructura pancreática llamada acino, que produce y secreta enzimas digestivas en el intestino delgado. El cáncer de páncreas tiende a desarrollarse a partir de una inflamación crónica que ocurre cuando una mutación ha provocado que estas enzimas digestivas digieran el páncreas mismo. Si hubiera una manera de retroceder en el tiempo para reprogramar las células acinares cancerosas que producen esas enzimas, entonces sería posible restablecer completamente el páncreas.
El modelo que desarrollaron los investigadores de Purdue supera un gran desafío al capturar con precisión la complejidad anatómica del acino, una cavidad circular revestida de células
Durante la última década, Stephen Konieczny, profesor emérito del Departamento de Ciencias Biológicas de la Universidad de Purdue, ha estudiado un “posible botón de reinicio”: un gen llamado PTF1a. “El gen PTF1a es absolutamente crítico para el desarrollo normal del páncreas. Si carece del gen PTF1a, no desarrolla un páncreas. Entonces, nuestra idea era que si volvíamos a activar el gen PTF1a en una célula de cáncer de páncreas, ¿qué sucede? ¿Revertiremos el fenotipo del cáncer? De hecho, eso es exactamente lo que sucede", ha declarado Konieczny.
Por ello, Konieczny colaboró con el laboratorio de Han para llevar estos hallazgos en estudios de biología molecular al siguiente nivel probándolos en un modelo realista del acino: la máquina del tiempo.
Los investigadores suelen investigar posibles enfoques de tratamiento del cáncer de páncreas en modelos animales, pero pueden pasar meses hasta que el cáncer de páncreas se desarrolle en un animal. Es por ello que tener una forma de estudiar los conceptos de desarrollo y tratamiento del cáncer en un microambiente que sea tan realista ahorraría tiempo y les daría a los investigadores más control sobre el modelo.
CAPTURA CON PRECISIÓN EL ACINO
El modelo que desarrollaron los investigadores de Purdue supera un gran desafío al capturar con precisión la complejidad anatómica del acino, una cavidad circular revestida de células. “Desde la perspectiva de la ingeniería, crear este tipo de cavidad tridimensional no es trivial. Entonces, encontrar una forma de construir esta cavidad es una innovación en sí misma”, ha explicado Han.
El laboratorio de Han ya tenía experiencia en la construcción de un modelo realista de otra estructura pancreática, el conducto, donde el cáncer crece después de emerger del acino. Los investigadores tomaron este conocimiento y desarrollaron una nueva técnica que construye tanto el conducto como el acino en un proceso de "digitación viscosa" de dos pasos.
Así es como funciona: el modelo, una plataforma de vidrio del tamaño de un sello postal encima de un portaobjetos de microscopio, tiene dos cámaras interconectadas. La carga de una solución de colágeno en una cámara llena la forma en forma de dedo de un conducto pancreático, que se abulta y luego se expande para crear la estructura de la cavidad del acino en la segunda cámara.
Dejar caer células humanas cancerosas en la cámara acinar hizo que el modelo fuera aún más realista. El laboratorio de Konieczny diseñó el gen PTF1a de una línea celular de cáncer de páncreas para activarse en presencia de doxiciclina, un compuesto comúnmente utilizado en antibióticos. Una vez que se activó el gen, las células comenzaron a construir el resto del acino en el modelo de Han, lo que indica que ya no eran cancerosas y que habían sido reprogramadas.
“En este modelo, no solo las células cancerosas se reprograman, sino que, por primera vez, podemos mostrar la arquitectura tridimensional normal del acino, que se ve muy similar a las mismas estructuras que vemos en un páncreas sano”, ha subrayado Konieczny. Tras estos hallazgos, el laboratorio de Han está llevando a cabo experimentos que exploran una posible terapia génica.