Las células madre pluripotentes inducidas, o células iPS, son una pieza clave de la medicina regenerativa. Fuera del cuerpo, se les puede inducir a convertirse en muchos tipos diferentes de células y tejidos que pueden ayudar a reparar el daño causado por traumatismos o enfermedades. Ahora, un estudio realizado en ratones por la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford sugiere otro uso para las células iPS: entrenar al sistema inmunológico para que ataque o incluso prevenga los tumores.
Los resultados sugieren que algún día podría ser posible vacunar a una persona con sus propias células iPS para protegerla contra el desarrollo de muchos tipos de cáncer.
Las células iPS funcionan como una vacuna contra el cáncer porque, al igual que muchas células cancerosas, se asemejan a células progenitoras inmaduras desde el punto de vista del desarrollo, que están libres de las restricciones de crecimiento inherentes a las células maduras que componen los tejidos del cuerpo. La inyección de células iPS que son genéticamente compatibles con el receptor, pero que son Los investigadores descubrieron que, al ser incapaces de replicarse, pueden exponer de forma segura al sistema inmunitario a una variedad de objetivos específicos del cáncer.
“Hemos descubierto que las células iPS son muy similares en su superficie a las células tumorales”, afirmó Joseph Wu, doctor en Medicina., Doctorado, director del Instituto Cardiovascular de Stanford y profesor de medicina cardiovascular y radiología. “Cuando inmunizamos a un animal con células iPS genéticamente compatibles, el sistema inmunológico pudo prepararse para rechazar el desarrollo de tumores en el futuro. A la espera de su replicación en humanos, nuestros hallazgos indican que estas células podrían servir algún día como una verdadera vacuna contra el cáncer específica para cada paciente”.”
Wu es el autor principal del estudio, que se publicó en línea el 15 de febrero en Célula madre. El autor principal es el exbecario posdoctoral Nigel Kooreman, doctor en Medicina.
“Estas células, como componente de nuestra vacuna propuesta, tienen fuertes propiedades inmunogénicas que provocan una respuesta inmunitaria específica contra el cáncer en todo el organismo”, afirmó Kooreman, que actualmente es residente de cirugía en los Países Bajos. “Creemos que este enfoque tiene un potencial clínico muy prometedor”.”
Para crear células iPS, los investigadores recogen muestras celulares de una fuente fácilmente accesible, como la piel o la sangre. A continuación, las células se tratan con un conjunto de genes que hacen que retrocedan en su desarrollo para convertirse en pluripotentes, lo que les permite transformarse en casi cualquier tejido del cuerpo. Una prueba clave de la pluripotencia es la capacidad de las células para formar un tumor llamado teratoma, que está compuesto por muchas células diferentes. tipos, después de inyectar las células en animales. (Células IPS utilizadas en medicina regenerativa Las terapias se cultivan en presencia de otras proteínas para estimular su especialización o diferenciación en poblaciones celulares específicas antes de su uso clínico.
También se sabe desde hace tiempo que las células cancerosas reflejan muchas características de las células inmaduras desde el punto de vista del desarrollo. Como parte de su transformación cancerosa, a menudo pierden los mecanismos naturales que sirven para bloquear la división celular inadecuada y, en su lugar, comienzan a proliferar rápidamente.
Wu y Kooreman se preguntaron exactamente en qué medida se parecían entre sí las células iPS y las células cancerosas. Compararon los paneles de expresión génica de ambos tipos de células en ratones y seres humanos y encontraron algunas similitudes notables, lo que sugiere que estas células comparten proteínas en su superficie llamadas epítopos que podrían servir como objetivos para el sistema inmunológico.
Para comprobar esta teoría, utilizaron cuatro grupos de ratones. A uno se le inyectó una solución de control, otro recibió células iPS genéticamente compatibles que habían sido irradiadas para evitar la formación de teratomas, otro recibió un agente inmunoestimulante genérico conocido como adyuvante y otro recibió una combinación de células iPS irradiadas y adyuvante. A todos los animales de cada grupo se les inyectó una vez a la semana durante cuatro semanas. Por último, se trasplantó una línea celular de cáncer de mama de ratón a los animales para observar el posible crecimiento de tumores.
Una semana después del trasplante, se observó que todos los ratones habían desarrollado tumores de células de cáncer de mama en el lugar de la inyección. Aunque los tumores crecieron de forma considerable en los grupos de control, su tamaño se redujo en 7 de los 10 ratones vacunados con células iPS más el adyuvante. Dos de estos ratones fueron capaces de rechazar por completo las células de cáncer de mama y vivir más de un año después del trasplante del tumor. Se obtuvieron resultados similares cuando Kooreman y sus colegas trasplantaron una línea celular de melanoma y mesotelioma (un tipo de cáncer de pulmón) de ratón a ratones.
Kooreman y sus colegas descubrieron además que las células inmunitarias llamadas células T de los ratones vacunados eran capaces de ralentizar el crecimiento de las células de cáncer de mama en ratones no vacunados. Por el contrario, estas células T también bloquearon el crecimiento de teratomas en ratones inyectados con células iPS no irradiadas, lo que demuestra que las células T activadas reconocían epítopos comunes a las células de cáncer de mama y a las células iPS.
“Este enfoque es especialmente eficaz porque nos permite exponer al sistema inmunitario a muchos epítopos específicos del cáncer de forma simultánea”, explicó Kooreman. “Una vez activado, el sistema inmunitario permanece en alerta para atacar los cánceres a medida que se desarrollan en todo el cuerpo”.”
A continuación, los investigadores desean estudiar si este enfoque funciona en muestras de cánceres humanos y células inmunitarias en un entorno de laboratorio. Si tienen éxito, prevén un futuro en el que las personas podrían recibir una vacuna compuesta por sus propias células iPS irradiadas como forma de prevenir el desarrollo de cánceres meses o años más tarde. Alternativamente, las células iPS podrían utilizarse como parte del tratamiento adyuvante estándar después de la cirugía primaria; quimioterapia o radioterapia, o ambas; o inmunoterapia como forma de tratar cánceres ya establecidos.
“Aunque aún queda mucho por investigar, el concepto en sí es bastante sencillo”, afirmó Wu. “Tomaríamos una muestra de sangre, crearíamos células iPS y luego las inyectaríamos para prevenir futuros cánceres. Estoy muy emocionado con las posibilidades futuras”.”
Wu es miembro de Stanford Bio-X, el Instituto del Cáncer de Stanford. y el Instituto de Investigación en Salud Infantil de Stanford. También es profesor Simon H. Stertzer.
Otros autores de Stanford que participaron en el estudio son los becarios posdoctorales Youngkyun Kim, Doctorado, Ning-Yi Shao, doctor en medicina, Doctorado, Tzu-Tang Wei, Doctorado, Hyoju Yi, Doctorado, y David Paik, Doctorado; las exbecarias posdoctorales Patricia de Almeida, Doctorado, y Devaveena Dey, doctora; el médico residente Vittavat Termglinchan, doctor en medicina; el antiguo asistente de investigación Raman Nelakanti; el antiguo investigador asociado Arnold Han, doctor en medicina; el estudiante de medicina Thomas Brouwer; la profesora de medicina Idit Barfi, doctora; el profesor de microbiología e inmunología Mark Davis, doctor; y el profesor de medicina Ronald Levy, doctor en medicina.
La investigación contó con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud (subvenciones HL117756, HL113006, HL133272 y U19 AI057229), el Instituto de Medicina Regenerativa de California y una subvención coreana para investigación y desarrollo.
Los departamentos de Medicina y Radiología de Stanford también apoyaron el trabajo.