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La bioluminiscencia permite evaluar de mejor forma fármacos anticancerígenos

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29 agosto, 2018

La estrategia del equipo del doctor Covarrubias es hacer que células con potencial tumorogénico contengan genes de luciérnaga, de esta manera las células cancerígenas brillan conforme van creciendo

Para brillar, las luciérnagas producen luciferina, un sustrato que, al entrar en contacto con una enzima oxidativa llamada luciferasa, emite luz. A esto se llama bioluminiscencia y el investigador Luis Covarrubias y sus colaboradores del Instituto de Biotecnología (IBt) de la UNAM —la doctora Celina García y la maestra en Ciencias Verónica Rojo— han aprovechado este fenómeno para entender cómo opera el cáncer y la efectividad de ciertos fármacos contra dicha enfermedad, todo ello dentro de un organismo vivo, en tiempo real y sin necesidad de sacrificar a los animales de laboratorio.

“Encontramos dos caminos para ello: el primero es introducir luciferasa en células tumorales que luego implantamos en un ratón, a fin de permitirles crecer. El siguiente paso es aplicarles luciferina, pues así podemos ver el crecimiento del tumor, ya que a medida que éste se agranda la luminiscencia se vuelve mayor. Si después administramos un anticancerígeno eficaz, la luz mermará”.

El sitio web de UNAM Global publicó que la estrategia del equipo del doctor Covarrubias es hacer que células con potencial tumorogénico contengan genes de luciérnaga, de esta manera las células cancerígenas brillan conforme van creciendo. Esto facilita el llevar un registro detallado de estos procesos, con la ventaja de que, debido a que las enzimas y sustratos usados provienen de dichos insectos, resultan inocuos para el roedor.

A fin de lograr sus observaciones, el académico usa las instalaciones del Laboratorio Nacional de Microscopía Avanzada (LNMA), cuya sede está en el IBt (en el estado de Morelos), el cual cuenta con equipo especial para detectar la bioluminiscencia, adquirido mediante donaciones del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología y la Coordinación de la Investigación Científica de la UNAM.

“Nosotros usamos líneas celulares derivadas de tumores humanos y les introducimos el gen que codifica para la luciferasa. Esto permite probar drogas contra el cáncer directamente en células humanas que crecen dentro de un animal inmunodeficiente. La infraestructura del LNMA es tan especializada que posibilita el trabajar con ratones, algo crucial para llevar adelante el trabajo”.

Explorar nuevas vías

Sin embargo, la segunda ruta es la que más entusiasma al doctor Covarrubias y a su grupo y, por lo mismo, es en la que más han ahondado. Ésta consiste en usar ratones transgénicos, los cuales han sido modificados para que su organismo distribuya la actividad de la luciferasa cuando se enciende una vía de señalización intracelular asociada al cáncer cervicouterino: la de Hedgehog.

Para lograrlo, el investigador adquirió ratones transgénicos en los cuales la producción de la luciferasa está ligada a dicha vía. Estos animales fueron combinados genéticamente con otros roedores transgénicos producidos hace algunos años en su laboratorio por microinyección de oncogenes del papilomavirus. En estos ratones “doble-transgénicos” se puede observar que, sea por la presencia de los oncogenes del papilomavirus, por la hormona estradiol o por ambos, la zona del cérvix comienza a “brillar”. En esta combinación genética y hormonal los tejidos bioluminecen y así es como los equipos del LNMA detectan el inicio de la tumoración.

“Como en el caso anterior, esperabamos que al aplicar una droga capaz de interrumpir el proceso de crecimiento la luz disminuiría. No obstante, hubo un fármaco inhibidor de la vía de Hedgehog que mostró un comportamiento distinto al esperado pues, aunque frenó el aumento del tejido, no afectó la vía. Esto significa que la sustancia actúa por un camino distinto al previsto por la literatura”.

A decir de Covarrubias, esto es importante no sólo porque identifica una vía alterna que controla el crecimiento de células tumorales y, por tanto, contribuye a entender mejor el fenómeno del cáncer, sino porque el medicamento en cuestión (y con potencial terapéutico) es de muy bajo costo en comparación con otros similares que, por su precio, son privativos para los habitantes de un país como el nuestro.

Para el universitario, estos estudios representan un gran avance en cuanto a evaluación de agentes terapéuticos para el cáncer debido a que, por razones éticas y legislativas, está prohibido probar fármacos con actividades novedosas directamente en los humanos. Trabajar con drogas en el organismo de un mamífero que, si bien no es idéntico al del hombre, sí se le parece mucho, arroja resultados mucho más confiables sobre su efectividad que los obtenidos a través de células aisladas y crecidas en frascos de cultivo.

“Pese a esto, las pruebas finales deben hacerse en personas, pues hay francas diferencias entre éstas y los ratones y, de ninguna manera, podemos aplicarle a un individuo un medicamento que funcionó bien en modelos animales. Antes debemos realizar más estudios; por lo mismo a estas pruebas se les llama preclínicas”.

Por un trato más ético de los animales

En las últimas décadas ha habido una preocupación creciente sobre el trato a los animales de laboratorio y una exigencia mayor sobre el trato ético a estos seres. Al evitar el sacrificio de ratones durante el ensayo, la bioluminiscencia es un paso en ese sentido.

“Esto significa un punto de ruptura con los protocolos tradicionales, en los cuales es necesario sacrificar al roedor para luego medir y pesar el tumor, por ejemplo. Con el método instrumentado no es preciso esto; por el contrario, aquí aprovechamos que el organismo está vivo para dar seguimiento al crecimiento tumoral y determinar la eficacia de un fármaco a la hora de limitarlo”.

Y por si fuera poco, añade Covarrubias, ésta es una forma de optimizar recursos, porque los estudios basados en bioluminiscencia reducen el costo de los animales en sí y, además, posibilita el observar la acción del medicamento en tiempo real, es decir, uno puede ver el crecimiento y medirlo conforme el fármaco actúa; lograr lo mismo por otro camino es complicado y muchísimo más costoso.

“Además, algo poco considerado es que tanto en la fauna como en las personas la variabilidad en la respuesta a un fármaco es alta. Un ratón puede presentar una cinética de crecimiento tumoral distinta a la del roedor vecino y esto hace que la evaluación de la efectividad de la droga se dificulte, pero si trabajamos con un mismo animal las conclusiones son más inmediatas y directas. Aquí es donde fallan los trabajos convencionales, pues no permiten determinar con facilidad las diferencias entre una muestra A y una B tomadas al día 15 o 30 de tratamiento, ya que en este caso se trata de ejemplares distintos”.

Por ello —añade Covarrubias—, esta tecnología tiene implicaciones éticas ya que, por un lado, reduce de forma significativa la cantidad de animales necesarios para llevar adelante este tipo de proyectos (y, por ende, el número de sacrificios al final), y por el otro, permite evaluar en menos tiempo la efectividad de una droga y su potencial.

“Estamos en la fase de pruebas preclínicas y, a partir de aquí, deben hacerse más estudios; sin embargo, trabajos como éste aceleran la transferencia a un contexto humano. Somos optimistas respecto a que este método ayudará a encontrar fármacos más eficaces para las personas y con mayor celeridad. Esperamos contribuir a ese fin”. (UNAM GLOBAL)