Científicos hallan una proteína que mejora la tolerancia a la radioterapia en pacientes con cáncer

Aproximadamente el 60% de los pacientes con cáncer en los Estados Unidos reciben radioterapia como parte de su tratamiento. Sin embargo, esta terapia puede provocar efectos secundarios graves, que a menudo resultan difíciles de tolerar para los pacientes.

Inspirados por un organismo microscópico capaz de soportar niveles extremos de radiación, investigadores del MIT, el Brigham and Women’s Hospital y la Universidad de Iowa han desarrollado una innovadora estrategia para proteger a los pacientes de este daño. Su enfoque se basa en una proteína proveniente de los tardígrados, conocidos también como osos de agua, organismos que miden menos de un milímetro de longitud y son famosos por su resistencia a condiciones.

«La radiación puede ser muy útil para muchos tumores, pero también reconocemos que los efectos secundarios pueden ser limitantes. Existe una necesidad no satisfecha con respecto a ayudar a los pacientes a mitigar el riesgo de dañar el tejido adyacente», dice Giovanni Traverso, profesor asociado de ingeniería mecánica en el MIT y gastroenterólogo en el Brigham and Women’s Hospital.

Supervivencia extrema

La radiación se utiliza a menudo para tratar cánceres de cabeza y cuello, donde puede dañar la boca o la garganta, haciendo que comer o beber sea muy doloroso. También se utiliza comúnmente para cánceres gastrointestinales, que pueden provocar sangrado rectal. Muchos pacientes terminan retrasando los tratamientos o suspendiéndolos por completo.

«Esto afecta a una gran cantidad de pacientes y puede manifestarse como algo tan simple como llagas en la boca, que pueden limitar la capacidad de una persona para comer debido al dolor, o requerir hospitalización debido al terrible sufrimiento por el dolor, la pérdida de peso o el sangrado. Puede ser bastante peligroso y es algo que realmente queríamos tratar de abordar», dice Byrne.

Actualmente, existen muy pocas formas de prevenir los daños causados ​​por la radiación en pacientes con cáncer. Hay algunos medicamentos que se pueden administrar para intentar reducir el daño y, en el caso de los pacientes con cáncer de próstata, se puede utilizar un hidrogel para crear una barrera física entre la próstata y el recto durante el tratamiento de radiación.

Durante varios años, Traverso y Byrne han estado trabajando en el desarrollo de nuevas formas de prevenir los daños causados ​​por la radiación. En el nuevo estudio, se inspiraron en la extraordinaria capacidad de supervivencia de los tardígrados. Estos organismos, que se encuentran en todo el mundo, generalmente en entornos acuáticos, son bien conocidos por su resistencia a las condiciones extremas. Los científicos incluso los han enviado al espacio, donde se demostró que sobreviven a la deshidratación extrema y a la radiación cósmica.

Un componente clave de los sistemas de defensa de los tardígrados es una proteína supresora de daños única llamada Dsup, que se une al ADN y ayuda a protegerlo del daño inducido por la radiación. Esta proteína desempeña un papel importante en la capacidad de los tardígrados para sobrevivir a dosis de radiación entre 2.000 y 3.000 veces superiores a las que un ser humano puede tolerar.

Al pensar en nuevas formas de proteger a los pacientes con cáncer de la radiación, los investigadores se preguntaron si podrían administrar el ARN mensajero que codifica la Dsup a los tejidos del paciente antes del tratamiento de radiación. Este ARNm haría que las células expresaran transitoriamente la proteína, protegiendo el ADN durante el tratamiento. Después de unas horas, el ARNm y la proteína desaparecerían.

Para que esto funcionara, los investigadores necesitaban una forma de administrar ARNm que generara grandes cantidades de proteína en los tejidos objetivo. Analizaron bibliotecas de partículas de administración que contenían componentes tanto poliméricos como lipídicos, que se han utilizado por separado para lograr una administración eficiente de ARNm. A partir de estos análisis, identificaron una partícula de polímero-lípido que era la más adecuada para la administración al colon y otra que estaba optimizada para administrar ARNm al tejido bucal.

«Pensamos que quizás combinando estos dos sistemas (polímeros y lípidos) podríamos obtener lo mejor de ambos mundos y lograr una administración de ARN altamente potente. Y eso es básicamente lo que vimos», dice Kirtane. «Uno de los puntos fuertes de nuestro enfoque es que estamos utilizando un ARN mensajero, que solo expresa temporalmente la proteína, por lo que se considera mucho más seguro que algo como el ADN, que puede incorporarse al genoma de las células».

Protección contra la radiación

Después de demostrar que estas partículas podían transportar con éxito ARNm a células cultivadas en el laboratorio, los investigadores probaron si este enfoque podía proteger eficazmente el tejido de la radiación en un modelo de ratón.

Inyectaron las partículas en la mejilla o en el recto varias horas antes de administrarles una dosis de radiación similar a la que recibirían los pacientes con cáncer. En estos ratones, los investigadores observaron una reducción del 50% en la cantidad de roturas de doble cadena de ADN causadas por la radiación.

«Este estudio es muy prometedor y es una idea realmente novedosa que aprovecha los mecanismos naturales de protección contra el daño del ADN con el fin de proteger las células sanas durante los tratamientos de radiación para el cáncer», dice Ben Ho Park, director del Centro Oncológico Vanderbilt-Ingram del Centro Médico de la Universidad de Vanderbilt, que no participó en el estudio.

Según los investigadores, si se desarrolla esta proteína para su uso en seres humanos, también podría utilizarse para proteger contra el daño del ADN causado por los fármacos de quimioterapia. Otra posible aplicación sería ayudar a prevenir el daño por radiación en los astronautas en el espacio.