Ingenieros de la Universidad de California en San Diego han desarrollado una vacuna experimental que podría prevenir la propagación de cánceres metastásicos a los pulmones. Los ingredientes clave de la vacuna son nanopartículas, creadas a partir de virus bacterianos, que han sido diseñadas para atacar una proteína que se sabe que desempeña un papel central en el crecimiento y la propagación del cáncer.
En ratones, la vacuna redujo significativamente la propagación de cánceres de mama y de piel metastásicos a los pulmones. También mejoró la tasa de supervivencia en ratones con cáncer de mama metastásico después de la extirpación quirúrgica del tumor primario. Los hallazgos se publicaron el 16 de octubre en Proceedings of the National Academy of Sciences. .
La metástasis es un proceso que implica la migración de células cancerosas desde su sitio primario a otras partes del cuerpo. Estudios recientes han identificado a la S100A9, una proteína típicamente liberada por las células inmunes, como un actor clave en este proceso. Su función normal es regular la inflamación. Sin embargo, un exceso de S100A9 puede atraer a las células cancerosas como un imán, provocando que formen tumores agresivos y facilitando su propagación a otros órganos, como los pulmones.
Un equipo dirigido por Nicole Steinmetz, profesora de nanoingeniería en la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego, desarrolló una vacuna candidata que puede modular los niveles de S100A9 cuando se vuelve loco. Cuando se inyectó por vía subcutánea, la vacuna estimuló el sistema inmunológico de los ratones para que produjera anticuerpos contra S100A9, lo que redujo eficazmente los niveles de proteína y minimizó la metástasis del cáncer en los pulmones. La vacuna también aumentó la expresión de proteínas inmunoestimulantes con propiedades antitumorales, al tiempo que disminuyó los niveles de proteínas inmunosupresoras.
"Se sabe que S100A9 forma lo que se llama un nicho premetastásico dentro de los pulmones, creando un ambiente inmunosupresor que permite la siembra y el crecimiento de tumores", dijo el primer autor del estudio, Young Hun (Eric) Chung, Ph.D. en bioingeniería de UC San Diego. alumno del laboratorio de Steinmetz. "Al reducir los niveles de S100A9, podemos contrarrestar eficazmente la formación de este nicho premetastásico, lo que lleva a una reducción de la atracción y a una mayor eliminación de las células cancerosas en los pulmones".
"Este es un enfoque nuevo e inteligente de vacunación en el sentido de que no nos dirigimos a las células tumorales, sino más bien al microambiente del tumor para evitar que el tumor primario produzca nuevos tumores", dijo Steinmetz, director fundador de la UC San Diego. Centro de Nanoinmunoingeniería y codirector del Centro de Ingeniería y Ciencia de Investigación de Materiales (MRSEC) de la universidad. "Básicamente, estamos cambiando todo el sistema inmunológico para que sea más antitumoral".
La vacuna consta de nanopartículas elaboradas a partir de un virus bacteriano llamado Q beta. Las nanopartículas se cultivaron a partir de la bacteria E. coli y se aislaron. Posteriormente, se adhirió a la superficie un trozo de proteína S100A9.
Su funcionamiento es que las nanopartículas del virus Q beta actúan como cebo para el sistema inmunológico. Este virus es inofensivo para los animales y los humanos, pero las células inmunitarias lo reconocen como extraño y se animan a atacar en busca de un patógeno. Cuando las células inmunitarias ven que las nanopartículas del virus muestran un fragmento de la proteína S100A9, producen anticuerpos para perseguir esa proteína.
Una ventaja de utilizar anticuerpos, señaló Steinmetz, es que ayudan a mantener bajo control los niveles de la proteína objetivo.
"Con esta forma de inmunoterapia, no necesariamente eliminamos todas las proteínas, pero sí reducimos los niveles en todas partes", afirmó Steinmetz.
La vacuna se probó en modelos de ratón metastásicos de melanoma y cáncer de mama triple negativo, un tipo de cáncer agresivo y difícil de tratar. Primero se administró la vacuna a ratones sanos y luego se les expuso a células de melanoma o de cáncer de mama triple negativo mediante inyección intravenosa. Los ratones vacunados mostraron una reducción significativa en el crecimiento del tumor de pulmón en comparación con los ratones no vacunados. En ratones no vacunados, las células cancerosas inyectadas circularon por todo el cuerpo y finalmente se dirigieron a los pulmones para formar tumores metastásicos.
Los investigadores señalan que esta estrategia de vacuna combate la propagación del tumor, no el tumor primario en sí.
"Si bien S100A9 se sobreexpresa en ciertos tumores primarios, está indicado principalmente en la enfermedad metastásica y en su progresión", dijo Chung. "La proteína participa en la formación de microambientes tumorales inmunosupresores. Por lo tanto, descubrimos que nuestra vacuna es mucho más eficaz para reducir la metástasis que para reducir el crecimiento de los tumores primarios".
Otro conjunto de experimentos demostró el potencial de la vacuna para ofrecer protección contra la metástasis del cáncer después de la extirpación quirúrgica del tumor primario. Los ratones con tumores de cáncer de mama triple negativos que recibieron la vacuna después de la cirugía demostraron una tasa de supervivencia del 80%, mientras que el 30% de los ratones no vacunados sobrevivieron después de la cirugía.
"Estos hallazgos son los más relevantes desde el punto de vista clínico, ya que modelan de cerca lo que podría suceder en escenarios de la vida real", dijo Steinmetz. "Por ejemplo, un paciente diagnosticado con un cáncer agresivo que se somete a una cirugía para extirpar su tumor puede correr riesgo de recurrencia y metástasis en los pulmones. Prevemos que esta vacuna podría administrarse después de la cirugía para prevenir dicha recurrencia y crecimiento de la enfermedad metastásica. ."
Antes de que la vacuna pueda pasar a ensayos en humanos, se necesitan estudios de seguridad más completos.
"La S100A9 es una proteína endógena dentro de los pulmones y no hay muchos datos que demuestren lo que sucede cuando se suprime la S100A9", dijo Chung. "Sabemos que el S100A9 es importante en la eliminación de patógenos y los estudios futuros deberían probar mejor si la reducción de los niveles de S100A9 disminuye la capacidad del paciente para combatir infecciones, especialmente en pacientes con cáncer que pueden tener sistemas inmunológicos debilitados".
El trabajo futuro también explorará la eficacia de la vacuna cuando se combina con otras terapias contra el cáncer, con el objetivo de mejorar su eficacia contra cánceres difíciles de tratar.
Más información: Young Hun Chung et al, Las vacunas de nanopartículas virales contra S100A9 reducen la siembra y la metástasis de tumores de pulmón, Actas de la Academia Nacional de Ciencias (2023). DOI:10.1073/pnas.2221859120
Información de la revista: Actas de la Academia Nacional de Ciencias
Proporcionado por la Universidad de California - San Diego
