Las células madre pluripotentes inducidas, o células iPS, son la piedra angular de la medicina regenerativa. Fuera del organismo, pueden ser inducidas a convertirse en muchos tipos diferentes de células y tejidos que pueden ayudar a reparar daños debidos a traumatismos o enfermedades. Ahora, un estudio en ratones de la Facultad de Medicina de la Universidad de Stanford sugiere otro uso para las células iPS: entrenar al sistema inmunitario para que ataque o incluso prevenga tumores.
Los resultados sugieren que algún día será posible vacunar a un individuo con sus propias células iPS para protegerlo contra el desarrollo de muchos tipos de cáncer.
Las células iPS funcionan como vacuna anticancerosa porque, al igual que muchas células cancerosas, se asemejan a células progenitoras inmaduras en desarrollo, que están libres de las restricciones de crecimiento incorporadas a las células maduras que componen los tejidos del organismo. La inyección de células iPS genéticamente iguales al receptor, pero que son incapaces de replicarse, pueden exponer de forma segura al sistema inmunitario a una serie de dianas específicas del cáncer, según descubrieron los investigadores.
"Hemos aprendido que las células iPS son muy similares en su superficie a las células tumorales", dijo Joseph Wu, MD, Doctoradodirector del Instituto Cardiovascular de Stanford y catedrático de Medicina Cardiovascular y Radiología. "Cuando inmunizamos a un animal con células iPS genéticamente compatibles, el sistema inmunitario podría estar preparado 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 celular. El Dr. Nigel Kooreman, antiguo becario postdoctoral, es el autor principal.
"Estas células, como componente de nuestra vacuna propuesta, tienen fuertes propiedades inmunogénicas que provocan una respuesta inmunitaria específica contra el cáncer en todo el sistema", dijo Kooreman, que ahora es residente de cirugía en los Países Bajos. "Creemos que este enfoque tiene un potencial clínico apasionante".
Para fabricar 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 panel de genes que les hace retroceder en su reloj de desarrollo para convertirse en pluripotentes, lo que les permite convertirse en casi cualquier tejido del cuerpo. Una prueba clave de la pluripotencia es la capacidad de las células para formar un tumor llamado teratoma, compuesto por muchas células diferentes. tipos, después de inyectar las células en los animales. (Las células IPS utilizadas en medicina regenerativa se cultivan en presencia de otras proteínas para favorecer su especialización, o diferenciación, en poblaciones celulares específicas antes de su uso clínico).
También se sabe desde hace tiempo que las células cancerosas presentan muchas características de las células inmaduras. Como parte de su transformación cancerosa, a menudo se desprenden de los mecanismos naturales que sirven para bloquear la división celular inadecuada y, en su lugar, comienzan a proliferar rápidamente.
Wu y Kooreman se preguntaron en qué medida se parecían las células iPS y las cancerosas. Compararon los paneles de expresión génica de los dos tipos de células en ratones y humanos y hallaron algunas similitudes notables, lo que sugiere que estas células comparten proteínas en sus superficies llamadas epítopos que podrían servir como dianas para el sistema inmunitario.
Para probar esta teoría, utilizaron cuatro grupos de ratones. A uno se le inyectó una solución de control, a otro células iPS genéticamente iguales que habían sido irradiadas para evitar la formación de teratomas, a otro un agente inmunoestimulante genérico conocido como adyuvante y a otro una combinación de células iPS irradiadas y adyuvante. Todos los animales de cada grupo recibieron inyecciones una vez por semana durante cuatro semanas. Por último, se trasplantó a los animales una línea celular de cáncer de mama de ratón para observar el posible crecimiento de tumores.
Una semana después del trasplante, se comprobó que todos los ratones habían desarrollado tumores de las células del cáncer de mama en el lugar de la inyección. Aunque los tumores crecieron con fuerza 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 completamente las células de cáncer de mama y vivir más de un año tras el trasplante del tumor. Se obtuvieron resultados similares cuando Kooreman y sus colegas trasplantaron a ratones una línea celular de melanoma y mesotelioma (un tipo de cáncer de pulmón).
Kooreman y sus colegas descubrieron además que las células inmunitarias denominadas células T de ratones vacunados eran capaces de frenar el crecimiento de células de cáncer de mama en ratones no vacunados. A la inversa, 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 compartidos entre las células del cáncer de mama y las células iPS.
"Este enfoque es especialmente potente porque nos permite exponer el sistema inmunitario a muchos epítopos diferentes específicos del cáncer de forma simultánea", afirmó Kooreman. "Una vez activado, el sistema inmunitario está en alerta para atacar los cánceres a medida que se desarrollan por todo el cuerpo".
Los investigadores quieren estudiar a continuación si el método funciona en muestras de cánceres humanos y células inmunitarias en un entorno de laboratorio. Si tiene 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 después. Alternativamente, las células iPS podrían utilizarse como parte del tratamiento adyuvante estándar tras la cirugía primaria, la quimioterapia o la radioterapia, o ambas, o la inmunoterapia como forma de tratar cánceres ya establecidos.
"Aunque queda mucho por investigar, el concepto en sí es bastante sencillo", explica Wu. "Tomaríamos tu sangre, fabricaríamos células iPS y luego inyectaríamos las células para prevenir futuros cánceres. Estoy muy ilusionado con las posibilidades futuras".
Wu es miembro de Stanford Bio-X, el Instituto del Cáncer de Stanford y el Instituto de Investigación sobre Salud Infantil de Stanford. También es Catedrático Simon H. Stertzer.
Otros autores del estudio de Stanford son los becarios postdoctorales Youngkyun Kim, Doctorado, Ning-Yi Shao, MD, DoctoradoTzu-Tang Wei, DoctoradoHyoju Yi, Doctoradoy David Paik, Doctorado; antiguos becarios postdoctorales Patricia de Almeida, Doctoradoy Devaveena Dey, PhD; el médico residente Vittavat Termglinchan, MD; el antiguo ayudante de investigación Raman Nelakanti; el antiguo investigador asociado Arnold Han, MD, PhD; el estudiante de medicina Thomas Brouwer; el instructor de medicina Idit Barfi, PhD; el profesor de microbiología e inmunología Mark Davis, PhD; y el profesor de medicina Ronald Levy, MD.
La investigación contó con el apoyo de los Institutos Nacionales de Salud (becas HL117756, HL113006, HL133272 y U19 AI057229), el Instituto de Medicina Regenerativa de California y una subvención coreana de I+D.
Los departamentos de Medicina y Radiología de Stanford también apoyaron el trabajo.
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