Nuevos mapas tridimensionales del cáncer permiten comprender mejor su crecimiento en el tiempo y en el espacio.
En una partida de ajedrez las diferentes piezas avanzan y se adaptan al espacio del tablero con estrategias pueden ser más agresivas o defensivas en una parte u otra. Los tumores también son estructuras complejas compuestas por una variedad de células que interactúan entre sí y con su entorno. Las diferentes interacciones permiten que el cáncer se adapte a diferentes tejidos y órganos y evolucione a las diferentes presiones evolutivas, como pueden ser un nuevo tratamiento. Así, comprender cómo evolucionan a lo largo del tiempo y en su expansión por un tejido o de un tejido a otro es un aspecto esencial para desarrollar formas de hacerle frente. Precisamente, este es el objetivo de la Red del Atlas del Cáncer Humano (HTAN, en sus siglas en inglés), una iniciativa del Instituto Nacional del Cáncer de Estados Unidos.
De forma más específica, el proyecto HTAN busca definir los procesos más relevantes del cáncer, como por ejemplo qué condiciones moleculares y celulares llevan a que las células sanas se conviertan en cancerosas o qué hace que un cáncer se disperse a otros tejidos o desarrolle resistencia a un tratamiento.
Los últimos resultados de HTAN se han publicado recientemente en una serie de artículos del grupo Nature que ofrecen una visión detallada de la organización y evolución de diversos tipos de tumores, desde el inicio de las lesiones precancerosas hasta la metástasis y la resistencia a terapias. Los resultados abren nuevas perspectivas para el tratamiento personalizado del cáncer.
“Sabíamos que en el tumor había células cancerosas, células inmunitarias y células estructurales, que a veces protegían al cáncer de la quimioterapia y del ataque del sistema inmunitario, pero ahora podemos ver realmente esas líneas de batalla”, ha señalado Li Ding, profesora de Medicina en la Universidad de Washington, y una de las directoras del estudio. “Ahora tenemos la capacidad de ver cómo difieren las regiones del tumor en el espacio tridimensional y cómo cambia el comportamiento en respuesta a la terapia o cuando el tumor se extiende a otros órganos”.
Tecnologías avanzadas para obtener una imagen del cáncer en múltiples dimensiones
El proyecto HTAN, iniciado en 2018, reúne a investigadores de 10 centros de investigación, que utilizan tecnologías avanzadas para mapear la arquitectura de los tumores. Entre ellas destacan el análisis de qué genes están activos en las células individuales del tumor, técnicas para trazar la evolución molecular de la expansión del cáncer y diversidad clonal y análisis de imagen que indican qué pasa y dónde de forma detallada.
La investigación ha incluido el análisis de tumores de 21 tipos diferentes, de muestras de más de 8000 pacientes. Cada uno de los tumores fue analizado en profundidad, tanto en su núcleo como en su ambiente exterior, hasta generar mapas tridimensionales que reflejan su organización celular y molecular en las diferentes etapas de la enfermedad, así como interacciones entre células.
Mapas tridimensionales que proporcionan nuevas claves sobre el cáncer
Los mapas tridimensionales obtenidos muestran la complejidad estructural y funcional de los tumores en el espacio, así como su dinamismo a lo largo del tiempo. Por ejemplo, a nivel general, los investigadores observaron que el núcleo o parte interna de los tumores tiene una mayor actividad metabólica, mientras que las zonas periféricas muestran una mayor actividad inmunitaria. Este resultado sugiere que las células localizadas en las partes más internas de los tumores pueden estar más protegidas frente a los tratamientos y el ataque del sistema inmunitario, lo que contribuye a la resistencia del tumor a ser tratado.
Además, el estudio identificó regiones dentro de los tumores que presentan diferentes mutaciones y perfiles genéticos. Algunas de estas regiones tienen alta actividad inmune (son «calientes»), mientras que otras son «frías» y carecen de actividad inmunológica significativa. Las regiones calientes responden mejor a las inmunoterapias, pero las frías suelen ser resistentes, lo que podría explicar la variabilidad en la respuesta a tratamientos de un mismo tumor.
Otro resultado importante ha sido la identificación de células inmunitarias «agotadas», que ya no son eficaces, en tumores avanzados, lo que sugiere que el sistema inmunológico es incapaz de controlar el crecimiento tumoral en estas etapas. La presencia de estas células agotadas plantea la posibilidad de utilizar inhibidores de puntos de control inmunitario para reactivar el sistema inmune en algunos casos, pero también apunta a que ciertos tratamientos pueden no ser eficaces si estas células no están presentes.
Una guía para el desarrollo de estrategias contra el cáncer
Los mapas tridimensionales y descubrimientos de HTAN aportan una comprensión más profunda de la evolución del cáncer y ofrecen una guía para el diseño de tratamientos. “Estos estudios han abierto una nueva era en la investigación del cáncer con el potencial de transformar la forma en que entendemos y tratamos el cáncer en el futuro”, destaca Li Ding. Por ejemplo, la posibilidad de identificar distintas regiones dentro de un tumor, cada una con características y respuestas diferentes a los tratamientos plantea que quizás sea necesario combinar terapias para atacar tanto las regiones calientes como las frías de un tumor, maximizando así la efectividad del tratamiento.
Además, los métodos y herramientas desarrollados por HTAN no solo son valiosos para el estudio del cáncer, sino que representan un recurso abierto para la comunidad científica. Los datos y mapas generados están disponibles públicamente, lo que permitirá a otros investigadores utilizarlos para generar y probar nuevas hipótesis, así como para desarrollar modelos predictivos sobre la evolución y respuesta terapéutica de los tumores.
Artículos científicos:
Colección de artículos científicos disponibles en: https://www.nature.com/collections/fihchcjehc
Mo, CK., Liu, J., Chen, S. et al. Tumour evolution and microenvironment interactions in 2D and 3D space. Nature 634, 1178–1186 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4
Fuentes:Complexity of tumors revealed in 3D. https://medicine.washu.edu/news/complexity-of-tumors-revealed-in-3d/
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