Los investigadores esperan, en última instancia, aplicar la tecnología en la terapéutica de células T, que está actualmente en fase de ensayos clínicos para tratar el cáncer y otras enfermedades.
"Este sistema nos da la capacidad de controlar el destino y la función de las terapias basadas en células", afirma Michael Jensen, director del programa de cáncer pediátrico en la Ciudad de la Esperanza, un centro de investigación y tratamiento en Duarte, Califo ia, y autor del artículo.
Los científicos han estado esperando desde hace mucho tiempo la posibilidad de aprovechar el poder del sistema inmune para destruir las células cancerosas, que pueden evadir la detección inmunológica. Un método consiste en aislar las células T--un tipo de glóbulo blanco que ayuda a adaptar la respuesta del organismo frente a patógenos específicos--de la sangre de un paciente, multiplicarlos, y luego inyectarlos de nuevo en el paciente. Gracias a los avances en ingeniería genética y en terapia génica, los investigadores están actualmente modificando las células aisladas para atacar mejor el cáncer. Por ejemplo, varias de las terapias que se están ensayando ya en pacientes utilizan células T diseñadas para llevar una molécula que les permite unirse selectivamente a las células cancerosas.
Estos tratamientos han demostrado cierto éxito. Un problema, sin embargo, es que a diferencia de las células T naturales, las versiones de ingeniería no se multiplican y no persisten en la sangre durante mucho tiempo. Eso limita la capacidad de las células para reclutar otras partes del sistema inmune con el objetivo de terminar con el cáncer. Dar a los pacientes un refuerzo inmunitario llamado interleukin 2 aumenta la supervivencia de las células T, así como su proliferación. No obstante, este tratamiento resulta duro para los pacientes--requiere quimioterapia y radiación para eliminar las células T naturales, mejorando de esta forma la interacción entre las moléculas inmunes y las células modificadas.
Christina Smolke, bioingeniera de la Universidad de Stanford, y sus colaboradores están tomando una aproximación diferente. En 2007, Smolke desarrolló un “interruptor de encendido-apagado” usando los principios de la biología sintética, una rama de la ingeniería genética en las que los científicos crean “partes” biológicas funcionales de componentes moleculares. El dispositivo está diseñado para activar la expresión de un gen concreto en respuesta a un producto químico. En su nuevo estudio, el equipo de Smolke puso el interruptor en células T, creando un mecanismo para controlar las células.
El interruptor tiene un sensor de ARN que responde al fármaco para el asma llamado teofilina, lo que provoca la producción de una molécula inmune que es fundamental para la proliferación de células T. Los investigadores inyectaron células T que contenían el constructo en animales y luego les dieron de comer teofilina, lo que demuestra que las células T modificadas sólo prosperaron cuando los animales recibieron el medicamento. El cambio fue también eficaz en las células humanas. "Obtuvimos células T de humanos, y cuando pusimos los constructos en las células, obtuvimos el mismo control sobre la expresión génica y la proliferación en sangre", afirma Smolke, quien fue nombrada uno de los jóvenes innovadores del TR el año 2002. La nueva investigación fue publicada esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
n"Esto hace frente a uno de los problemas con las terapias de células T, que es la supervivencia y la persistencia de estas células", afirma Darrel Irvine, bioingeniero del MIT, que no participó en la investigación. Irvine señala que una de las preocupaciones respecto a aumentar la capacidad de crecimiento de las células T es la posibilidad que el crecimiento se salga de control. "Sin embargo, ellos tienen una solución elegante", señala éste. "A través de este fármaco, lo pueden apagar."
Gracias a que el interruptor está fabricado a partir de ARN en lugar de proteínas, éste también puede evitar otro problema con las células T modificadas ya existentes--provocar un ataque del sistema inmune. "Una característica importante de su sistema es que no debería dar lugar a una respuesta de células T contra las células mismas", señala Carl June, patólogo de la Universidad de Pennsylvania.
Además de sus implicaciones para el tratamiento del cáncer, la investigación es un importante paso adelante para la biología sintética. La gran mayoría de partes biológicas sintéticas son creadas y probadas en microbios, como los caballos de batalla de la investigación la levadura y el E. coli. No obstante, el nuevo estudio demuestra que esta parte en particular puede funcionar también en células humanas.
Otro de los beneficios del interruptor es su diseño modular. Los científicos pueden intercambiar entre diferentes componentes sensores y actores, de forma que se pueden usar fármacos diferentes para provocar la producción de otras moléculas inmunes. "Queremos hacerlas responder a moléculas inertes como las vitaminas, que son baratas y fáciles de usar y no son tóxicas para el paciente," afirma Jensen.
Actualmente, el equipo de Smolke está trabajando en la modificación del sistema para que funcione con otros fármacos aprobados por la FDA, y en la implantación del interruptor en células T con sistemas de reconocimiento de tumor. Smolke afirma que las pruebas clínicas de la tecnología sigue estando muy lejos--antes necesitan demostrar que el sistema es seguro en animales y que puede retrasar el crecimiento tumoral en modelos animales de cáncer.