Una vacuna basada en bacterias modificadas para activar el sistema inmunitario contra el cáncer ha mostrado eficacia en tumores sólidos de ratones. La vacuna, que permite personalizar el tratamiento a las características del tumor, reduce el crecimiento de los tumores y previene la aparición de nuevos tumores.
Combinando dos estrategias contra el cáncer, investigadores de la Universidad de Columbia han diseñado una vacuna que activa de forma precisa al sistema inmunitario para combatir las células tumorales. Por una parte, el equipo ha aprovechado y potenciado la capacidad de algunas bacterias de prosperar en el microambiente tumoral y estimular la inmunidad innata y adaptativa del organismo. Además, han modificado estas bacterias para que produzcan antígenos tumorales, proteínas específicas producidas por las células tumorales, que no están presentes en células sanas. La terapia puede personalizarse a las características del tumor de cada paciente, que produce un perfil diferente de antígenos tumorales.
“Cada cáncer es único: las células tumorales albergan distintas mutaciones genéticas que las distinguen de las células sanas normales”, ha indicado Nicholas Arpaia, profesor de microbiología e inmunología en la Universidad de Columbia y uno de los directores del trabajo. “Programando bacterias que dirijan el sistema inmunitario hacia estas mutaciones específicas del cáncer, podemos diseñar terapias más eficaces que estimulen el propio sistema inmunitario del paciente para que detecte y elimine sus células cancerosas”.
La aproximación ha sido probada en modelos preclínicos de ratón de cáncer colorrectal y melanoma, donde la vacuna bacteriana ha mostrado eficacia en el control y eliminación de tumores avanzados, incluidos aquellos con metástasis, así como cierto potencial preventivo frente a recaídas.
Una vacuna para el cáncer basada en bacterias personalizada para cada paciente
Para desarrollar la vacuna bacteriana, los investigadores utilizaron una cepa de Escherichia coli aprobada para utilización médica en humanos y la modificaron genéticamente con el objetivo de inducir una respuesta inmunitaria específica contra el cáncer. Las modificaciones dirigidas a personalizar la vacuna consistieron en incorporar la información de proteínas denominadas neoantígenos, que son exclusivas de las células tumorales y no están presentes en células sanas. Los neoantígenos permiten que el sistema inmunitario identifique y ataque las células cancerígenas sin afectar a los tejidos normales.
Además de expresar estos neoantígenos, las bacterias fueron programadas para mejorar su utilización terapéutica. Los investigadores introdujeron modificaciones genéticas que favorecen la activación de diversos mecanismos inmunitarios allí donde se encuentran las bacterias, y por tanto, las células tumorales. Los investigadores también incorporaron medidas de seguridad para minimizar los efectos secundarios. Por ejemplo, las bacterias están diseñadas para tener poca supervivencia en sangre de forma que si no encuentran el tumor objetivo, donde pueden crecer y ejercer su función terapéutica, son rápidamente eliminadas.
El proceso de diseño y mecanismo de la vacuna sigue diferentes pasos. En primer lugar, los investigadores secuencian el cáncer del paciente e identifican neoantígenos específicos de sus células tumorales. A continuación, a partir de esta información, se modifican las bacterias para que produzcan grandes cantidades de estos neoantígenos, propios de cada tumor, y otras sustancias moduladoras. Finalmente, la vacuna se administra, de forma directa en el tumor o de forma sistémica. Cuando las bacterias modificadas alcanzan el tumor, las condiciones del microambiente favorecen su crecimiento y liberación de sustancias moduladoras del sistema inmunitario, activando a este frente al cáncer.
Eficacia en modelos animales de cáncer
En pruebas con ratones, la vacuna bacteriana ha demostrado eficacia para controlar el crecimiento de tumores avanzados de cáncer colorrectal y melanoma, tanto en su fase primaria como en metástasis.
Los experimentos mostraron que la administración de estas bacterias modificadas no solo redujo significativamente el tamaño de los tumores, sino que en algunos casos los eliminó por completo. Los investigadores observaron que, además de activar las células T específicas contra los neoantígenos, la vacuna provocaba una reestructuración del microambiente tumoral, reduciendo la presencia de células inmunosupresoras que normalmente protegen al tumor del ataque inmunitario.
Además, la vacuna tiene potencial para prevenir la formación de nuevos tumores. En ratones previamente tratados con la vacuna, se observó que la vacuna conseguía inducir una memoria inmunológica, que evitaba la reaparición de tumores. Esto sugiere que esta estrategia podría tener una función preventiva en pacientes en remisión, ayudando a evitar recidivas.
Primeros pasos hacia nuevas inmunoterapias contra el cáncer
La creación de vacunas basadas en bacterias modificadas abre una nueva vía para la inmunoterapia del cáncer, de especial interés para el tratamiento de tumores sólidos avanzados, que suelen ser resistentes a otras terapias. Esta estrategia se ha planteado anteriormente, con bacterias que eran activadas mediante ultrasonidos las cuales derivaron en resultados también positivos en modelos animales.
A diferencia de las vacunas tradicionales, que suelen utilizar péptidos sintéticos para estimular el sistema inmunitario, el uso de bacterias como vacuna permite la administración de neoantígenos y otros moduladores directamente en el microambiente del cáncer. Esta estrategia podría reducir los efectos secundarios sistémicos, al concentrar dónde se realiza el tratamiento en el tumor y minimizar su impacto en los tejidos sanos.
Por otra parte, utilizar bacterias ofrece diversas ventajas. Pueden ser rápidamente modificadas y cultivadas lo que facilita el desarrollo de vacunas personalizadas adaptadas a la genética del tumor. Además, al utilizar múltiples neoantígenos es más difícil que las células cancerígenas desarrollen resistencia, ya que tendrían que perder simultáneamente varias dianas específicas para evadir el sistema inmunitario.
En el futuro, las vacunas basadas en bacterias podrían combinarse con otras aproximaciones de tratamiento contra el cáncer para potenciar su efectividad en tumores resistentes. De momento, los investigadores están optimizando el sistema para su uso seguro en humanos. Si se mantienen los resultados obtenidos en las fases preclínicas, podrían comenzar los ensayos en pacientes.
Artículo científico:
Redenti, A., Im, J., Redenti, B. et al. Probiotic neoantigen delivery vectors for precision cancer immunotherapy. Nature. 2024. https://doi.org/10.1038/s41586-024-08033-4
Otras fuentes:
Hacking Bacteria to Attack Cancer. https://www.cuimc.columbia.edu/news/hacking-bacteria-attack-cancer
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