Investigadores de la OHSU identifican nuevas herramientas para la detección temprana de cáncer, tratamiento
Los científicos exploran tecnologías de vanguardia que podrían transformar la forma en que se estudia, detecta y trata el cáncer, al detectarlo antes, cuando es más tratable y las tasas de supervivencia son más altas.
Una nueva reseña de investigadores del Knight Cancer Institute de Oregon Health & Science University y otras universidades destaca cómo los avances en las metodologías de nuevos enfoques y la ingeniería de tejidos ofrece nuevas y poderosas herramientas para estudiar las etapas más tempranas del desarrollo del cáncer. Las metodologías de nuevos enfoques utilizan tecnologías relevantes para los humanos, como pruebas in vitro, organoides, órganos en un chip y modelado computacional para reemplazar, reducir o refinar las pruebas con animales.
Estos modelos cultivados en laboratorio replican el entorno del interior del cuerpo humano y podrían revelar pistas sobre cómo se origina el cáncer.
Casi una década después de que Luiz Bertassoni y su equipo obtuvieran reconocimiento nacional por desarrollar un método innovador para imprimir vasos sanguíneos en 3D —un descubrimiento nombrado uno de los principales avances científicos del año por la revista Discover— Bertassoni está aprovechando su trabajo anterior para estudiar cánceres complejos de maneras que los modelos de laboratorio tradicionales no pueden. Ahora, al frente de un nuevo sistema basado en chips que imita con mayor precisión el entorno de los tumores óseos humanos, Bertassoni y un equipo multidisciplinario usan la bioingeniería avanzada para crear modelos in vitro más realistas, un paso clave en el cambio de la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) respecto a las pruebas en animales hacia sistemas basados en células humanas.
“La detección temprana es uno de los factores más importantes para sobrevivir el cáncer”, afirma el autor principal Luiz Bertassoni, D.D.S., Ph.D., director del Knight Cancer Precision Biofabrication Hub y profesor del OHSU Knight Cancer Institute y de la School of Dentistry de OHSU. “Estas nuevas tecnologías nos permiten vislumbrar cómo se forma y progresa el cáncer, lo que abre la puerta a la comprensión del cáncer en sus etapas iniciales, allanando el camino para un diagnóstico más temprano e incluso para predecir su inicio.”
La reseña publicada hoy en la revista Nature Reviews Bioengineering.
Biología, ingeniería, tratamiento
A pesar de años de investigación sobre el cáncer, los científicos saben relativamente poco sobre lo que ocurre en el cuerpo durante las primeras etapas de la enfermedad. Una de las principales razones es la falta de acceso a muestras de tumores en etapas tempranas, especialmente en órganos de difícil acceso. Los pacientes suelen acudir a la clínica cuando ya presentan síntomas, lo cual suele ser demasiado tarde.
Sin muestras de cáncer en etapa temprana, es difícil comprender los cambios que ocurren a medida que el tejido sano se vuelve canceroso.
La ingeniería de tejidos ayuda a cerrar esa brecha. Y las tecnologías recientes desarrolladas en la última década, incluidas muchas diseñadas en el OHSU Knight Cancer Institute, han permitido que los científicos reproduzcan la complejidad del cáncer en el laboratorio. Estos modelos, que recientemente han sido priorizados como las llamadas Metodologías de Nuevo Enfoque para la investigación médica, permiten que los investigadores recreen y manipulen con precisión el entorno tumoral temprano, lo que les permite probar cómo influyen factores celulares, genéticos o ambientales específicos en el desarrollo del cáncer. Este enfoque también apoya el descubrimiento de nuevos biomarcadores: señales de alerta biológicas que podrían ayudar a que los médicos/as detecten el cáncer de forma más temprana y precisa.
“Este es un momento realmente emocionante en la investigación del cáncer”, expresa Bertassoni. “Existe un impulso creciente para aunar la biología del cáncer, la ingeniería y el tratamiento clínico. Hay muchísimas vías que antes no existían.”
Haylie Helms, M.S., estudiante de posgrado en ingeniería biomédica de OHSU y becaria de posgrado de la International Alliance for Cancer Early Detection (alianza internacional para la detección temprana del cáncer), es la autora principal de la reseña.
Su tesis doctoral versa sobre la ingeniería y la biofabricación de modelos de cáncer en etapas tempranas, abriendo el camino a nuevas metodologías para el cáncer avanzado. En concreto, investiga la bioimpresión 3D de células individuales como herramienta para la detección y el tratamiento tempranos del cáncer. La bioimpresión permite la creación de modelos tumorales 3D realistas y complejos que imitan el entorno in vivo. Estos modelos pueden usarse para estudiar el desarrollo tumoral, las respuestas a los fármacos y personalizar las estrategias de tratamiento.
“Primero podemos crear un tejido sano y luego usar diferentes herramientas para convertirlo en cáncer. También podemos tomar células cancerosas vivas de una biopsia del paciente y agregarlas al modelo”, explica. “En el laboratorio podemos observar y ver: ‘¿por qué una lesión precancerosa en una persona permanece así y nunca se convierte en cáncer, mientras que en otra persona se convierte en tumor maligno?’”
Su investigación pone de relieve un enfoque cada vez mayor en la “intercepción del cáncer”, intervenir de forma temprana, incluso antes de que se forme completamente un tumor, para detener el cáncer en seco.
“Gran parte de este campo se centra en el cáncer en etapa avanzada”, asevera Helms. “Nuestro objetivo es comprender y tratar la enfermedad lo antes posible.”
Además de Bertassoni y Helms, los coautores incluyen a Alexander Davies, D.V.M., Ph.D., Carolyn Schutt Ibsen, Ph.D., Ellen Langer, Ph.D., Rebekka Duhen, Ph.D., Sadik Esener, Ph.D., de OHSU; Prima Dewi Sinawang, Ph.D., Demir Akin, D.V.M., Ph.D., y Utkan Demirci, Ph.D., de Stanford University; y la Rebecca C. Fitzgerald, M.D. de Cambridge University.
La investigación presentada en esta publicación fue apoyada por: El Instituto Nacional del Cáncer, el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y la Oficina del Director, todos de los Institutos Nacionales de Salud, bajo los números de subvenciones R21CA263860, R35GM151057 y K01OD031811; la Fundación Nacional de Ciencias bajo el número de subvención 2339254; el Silver Family Innovation Award de OHSU; la Fundación ARCS Foundation Oregon; la International Alliance for Cancer Early Detection y el Cancer Early Detection Advanced Research Center de OHSU. Ellen Langer, Ph.D. recibió apoyo de una beca de Investigación Académica RSG-22-060-01-MM, de la American Cancer Society. El contenido es responsabilidad única de los autores y no necesariamente representa las opiniones oficiales de los NIH u otros patrocinadores.