Desarrollan un sensor para comprobar si las células cancerosas responden a la quimioterapia

Células en el cáncer de próstata
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Actualizado 09/08/2018 11:31:43 CET

MADRID, 9 Ago. (EUROPA PRESS) -

Ingenieros químicos del Instituto Tecnológico de Massachusetts (Estados Unidos) han desarrollado un nuevo sensor que permite ver dentro de las células cancerosas y determinar si están respondiendo a un tipo particular de medicamento de quimioterapia.

Los sensores, que detectan en el interior de las células el peróxido de hidrógeno, también conocido como agua oxigenada, podrían ayudar a los investigadores a identificar nuevos medicamentos contra el cáncer que aumenten los niveles de este compuesto químico, que induce la muerte celular programada. Los sensores también podrían adaptarse para examinar tumores de pacientes y predecir si tales fármacos serían efectivos contra ellos.

"La misma terapia no va a funcionar contra todos los tumores. Actualmente hay una escasez real de herramientas cuantitativas, químicamente específicas, para poder medir los cambios que ocurren en las células tumorales frente a las células normales en respuesta al tratamiento con medicamentos", señala Hadley Sikes, profesora asociada de Ingeniería Química en el MIT y autora principal del estudio, publicado en la revista 'Nature Communications'.

La investigadora detalla que las células cancerosas a menudo tienen mutaciones que provocan que su metabolismo falle y producen flujos anormalmente altos de peróxido de hidrógeno. "Cuando se produce una gran cantidad de la molécula, puede dañar las células, por lo que las células cancerosas se vuelven altamente dependientes de los sistemas antioxidantes que eliminan el peróxido de hidrógeno de las células", añade.

Los fármacos que se dirigen contra esta vulnerabilidad, que se conocen como redox (reducción-oxidación), inhabilitan los sistemas antioxidantes o aumentan aún más la producción de peróxido de hidrógeno. Muchos de esos medicamentos han entrado en ensayos clínicos, con resultados contradictorios.

"Uno de los problemas es que los ensayos clínicos generalmente encuentran que funcionan para algunos pacientes y no funcionan para otros pacientes. Realmente necesitamos herramientas para poder realizar ensayos mejor diseñados donde descubramos qué pacientes van a responder a este enfoque y cuáles no, para que se puedaan aprobar más de estos medicamentos", comenta Sikes.

DISEÑO DEL SENSOR

Para ayudar a avanzar hacia ese objetivo, Sikes se propuso diseñar un sensor que pudiera detectar con sensibilidad el peróxido de hidrógeno en las células humanas, permitiendo a los científicos medir la respuesta de una célula a tales fármacos.

Los sensores de peróxido de hidrógeno existentes se basan en proteínas llamadas factores de transcripción, tomadas de microbios y diseñadas para producir fluorescencia cuando reaccionan con peróxido de hidrógeno. Sikes y sus colegas trataron de utilizar éstos en las células humanas, pero encontraron que no eran sensibles en el rango de peróxido de hidrógeno que estaban tratando de detectar, lo que los llevó a buscar proteínas humanas que pudieran realizar esta tarea.

A través de estudios de la red de proteínas humanas que se oxidan con el aumento del peróxido de hidrógeno, los investigadores identificaron una enzima llamada peroxirredoxina, que domina la mayoría de las reacciones de las células humanas con la molécula. Una de las muchas funciones de esta enzima es detectar los cambios en los niveles de peróxido de hidrógeno.

Después, modificaron la proteína añadiéndole dos moléculas fluorescentes: una proteína verde en un extremo y otra roja en el otro extremo. Cuando el sensor reacciona con peróxido de hidrógeno, su forma cambia, juntando las dos proteínas fluorescentes. Los investigadores pueden detectar si este cambio se ha producido al iluminar con luz verde las células: si no se ha detectado peróxido de hidrógeno, el brillo permanece verde; si hay peróxido de hidrógeno, el sensor se ilumina de rojo.

Los investigadores probaron su nuevo sensor en dos tipos de células cancerosas humanas: un conjunto que sabían que era susceptible a un medicamento redox llamado piperlongumina, y otro que sabían que no lo era. El sensor reveló que los niveles de peróxido de hidrógeno no se modificaron en las células resistentes, pero aumentaron en las células susceptibles, tal y como esperaban.

Sikes prevé dos principales usos para este sensor. Una de ellas es analizar los compuestos existentes que potencialmente podrían usarse como fármacos, para determinar si tienen el efecto deseado de aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno en las células cancerosas. Otro uso potencial es evaluar a los pacientes antes de que reciban dichos medicamentos, para ver si los medicamentos tendrán éxito contra el tumor de cada paciente.

Sikes ahora está siguiendo estos dos enfoques. "Debes saber qué medicamentos para el cáncer funcionan de esta manera y qué tumores van a responder. Esos son dos problemas separados pero relacionados, que deben resolverse para que este enfoque tenga un impacto práctico en la clínica", concluye la investigadora.