Crean una vacuna de nanopartículas que previene el cáncer de páncreas, mama y melanoma en ratones

Las vacunas contra el cáncer de páncreas eliminan la enfermedad en ensayos preclínicos

Más cerca de la vacuna universal contra el cáncer

Las vacunas han demostrado su eficacia en la prevención de enfermedades causadas por virus y bacterias. Desde que se desarrolló la primera  hace más de 200 años, han prevenido algunas de las enfermedades más mortales del siglo XX y han ayudado a salvar cientos de millones de vidas en todo el mundo.

En el caso de enfermedades causadas por virus (p. ej., sarampión, polio y viruela) y bacterias (p. ej., difteria, tétanos y tuberculosis), funcionan exponiendo a las personas a una versión debilitada o inactivada de la amenaza. Esto permite que su sistema inmunitario identifique estas amenazas según sus marcadores específicos, conocidos como "antígenos", y genere una respuesta contra ellas. Estas vacunas suelen ser más eficaces en el ámbito preventivo, cuando se administra la vacuna a la persona antes de infectarse con la bacteria o el virus.

Sin embargo, en el caso del cáncer, la situación es más compleja por varias razones (más adelante), lo que ha dificultado el desarrollo de vacunas para prevenir o tratar el cáncer. En particular, a diferencia de las bacterias y los virus, que parecen ajenos a nuestro sistema inmunitario, las células cancerosas se asemejan más a las células normales y sanas. Además, el tumor de cada individuo es, en cierto sentido, único y posee sus propios antígenos distintivos. Por lo tanto, se necesitan enfoques más sofisticados para desarrollar vacunas eficaces contra el cáncer.

Para tres tipos de cáncer 

Ahora, un estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Massachusetts Amherst demuestra que su vacuna basada en nanopartículas puede prevenir eficazmente el melanoma, el cáncer de páncreas y el cáncer de mama triple negativo en ratones. No solo, hasta el 88% de los ratones vacunados permanecieron libres de tumores (dependiendo del tipo de cáncer), sino que la vacuna redujo, y en algunos casos previno por completo, la propagación del cáncer.

Prabhani Atukorale, profesora asistente de ingeniería biomédica en el Riccio College of Engineering en UMass Amherst y autora correspondiente del artículo y su equipo están trabajando desde hace tiempo en este tipo de vacunas cuyos datos positivos 

Investigaciones previas de Atukorale demostraron que su novedoso diseño de fármaco basado en nanopartículas puede reducir y eliminar tumores cancerosos en ratones. Ahora, ha constatado que también puede tener efectos preventivos. Concretamente fue el pasado mes de agosto cuando publicaron un nuevo método para combatir el cáncer de páncreas. El estudio, recogido en Science Translational Medicine, describe los efectos sinérgicos de un novedoso sistema de administración de fármacos con nanopartículas para activar una vía inmunitaria en combinación con agentes dirigidos a tumores. 

Prabhani U. Atukorale

Y demuestra que su vacuna basada en nanopartículas puede prevenir los cánceres señalados anteriormente. “Al diseñar estas nanopartículas para activar el sistema inmunológico a través de una activación de múltiples vías que se combina con antígenos específicos del cáncer, podemos prevenir el crecimiento del tumor con tasas de supervivencia notables”, ha comentado Prabhani Atukorale, en un comunicado. 

El proceso 

La primera prueba emparejó su sistema de nanopartículas con péptidos de melanoma bien caracterizados (llamados antígenos, de forma similar a cómo una vacuna contra la gripe suele contener partes del virus de la gripe inactivado). La formulación activó células inmunitarias llamadas linfocitos T, preparándolas para reconocer y atacar este tipo de cáncer. Tres semanas después, los ratones fueron expuestos a células de melanoma.

El 80% de estos ratones vacunados con "superadyuvante" permanecieron libres de tumores y sobrevivieron hasta la finalización del estudio (250 días). En comparación, todos los ratones vacunados con sistemas de vacunas tradicionales, formulaciones sin nanopartículas o ratones no vacunados desarrollaron tumores; ninguno sobrevivió más de 35 días.

La vacuna también protegió contra la propagación del cáncer a los pulmones. Al ser expuestos sistemáticamente a células de melanoma, lo que imita el proceso de metástasis del cáncer, ninguno de los ratones vacunados con nanopartículas desarrolló tumores pulmonares, mientras que los demás sí los desarrollaron.

“La metástasis en general es el mayor obstáculo para el cáncer. La gran mayoría de la mortalidad tumoral aún se debe a las metástasis, y casi nos supera trabajando en cánceres de difícil acceso, como el melanoma y el cáncer de páncreas”, ha reordado Atukorale.

Inmunidad de memoria

Atukorale describe esto como 'inmunidad de memoria'. "Esa es una verdadera ventaja de la inmunoterapia, porque la memoria no solo se mantiene localmente.Tenemos memoria sistémica, lo cual es muy importante. El sistema inmunitario abarca toda la geografía del cuerpo", ha afirmado.

Esta primera prueba se realizó con una vacuna con antígenos bien caracterizados que coincidían con el tipo de cáncer. Sin embargo, el desarrollo de antígenos específicos para diferentes tipos de cáncer requiere la secuenciación del genoma completo o un análisis bioinformático complejo. Por lo tanto, para la segunda parte del estudio, los investigadores utilizaron células cancerosas muertas derivadas directamente de la masa tumoral, denominadas lisado tumoral. Tras la vacunación con la vacuna de lisado de nanopartículas, los ratones fueron expuestos a células de melanoma, adenocarcinoma ductal pancreático o cáncer de mama triple negativo. 

Las tasas de rechazo tumoral fueron sorprendentes: el 88% de los ratones con cáncer de páncreas, el 75 % de los ratones con cáncer de mama y el 69 % de los ratones con melanoma rechazaron los tumores. De los vacunados con nanopartículas y sin tumores, todos permanecieron sin tumores cuando los investigadores evaluaron si el cáncer produciría metástasis tras la exposición sistémica. 

Supervivencia

“Las respuestas de células T específicas para cada tumor que logramos generar son la clave del beneficio en la supervivencia. Se produce una activación inmunitaria realmente intensa cuando se tratan las células inmunitarias innatas con esta formulación, lo que las induce a presentar antígenos y preparar a las células T para la destrucción de tumores”, ha documentado Griffin Kane, investigador asociado postdoctoral en UMass Amherst y  coautor del artículo. 

Esta robusta respuesta de las células T es posible gracias al diseño particular de nanopartículas de la vacuna. Éstas, independientemente de la enfermedad a tratar, contienen dos componentes principales: el antígeno y el adyuvante.

• El antígeno es la parte del patógeno causante de la enfermedad (en este estudio, las células cancerosas) que el sistema inmunitario puede entrenar para atacar.
• El adyuvante es una sustancia que activa el sistema inmunitario para que reconozca el antígeno, lo trate como un intruso extraño y lo elimine.

El Laboratorio Atukorale se inspira en cómo los patógenos estimulan naturalmente el sistema inmunitario. Para generar una respuesta inmunitaria fuerte, el cuerpo necesita múltiples señales de alerta que se activan a través de diferentes vías. "En los últimos años, hemos comprendido la importancia de la selección del adyuvante, ya que este impulsa la segunda señal necesaria para la correcta preparación de las células T y B", ha recordado Atukorale.

Sin embargo, al igual que el agua y el aceite, muchos de los adyuvantes más prometedores para la inmunoterapia contra el cáncer no se combinan bien a nivel molecular. Para solucionar esto, el Laboratorio Atukorale ha diseñado un "superadyuvante" basado en nanopartículas lipídicas capaz de encapsular y administrar conjuntamente de forma estable dos adyuvantes inmunitarios distintos que activan la inmunidad de forma coordinada y sinérgica. Los investigadores dicen que su diseño ofrece un enfoque de plataforma que podría utilizarse en múltiples tipos de cáncer.

La plataforma y el futuro

Los investigadores prevén que esta plataforma pueda aplicarse para crear regímenes terapéuticos y preventivos, especialmente para personas con alto riesgo de cáncer. Atukorale y Kane han desarrollado esta idea en una startup llamada NanoVax Therapeutics. 

"La verdadera tecnología fundamental sobre la que se ha fundado nuestra empresa es esta nanopartícula y este enfoque terapéutico, Esta es una plataforma que desarrolló Prabhani. La startup nos permite continuar con estos esfuerzos traslacionales con el objetivo final de mejorar la vida de los pacientes”.

A continuación, Atukorale y Kane planean extender esta tecnología a una vacuna terapéutica y ya han tomado las medidas iniciales para reducir los riesgos en la traducción.