Luz infrarroja para matar las células cancerosas

Dos nuevos estudios de investigadores del Instituto Nacional del Cáncer de EE.UU añaden la creciente evidencia de la promesa de un nuevo tipo de inmunoterapia para el cáncer que utiliza luz infrarroja para activar la muerte rápida y selectiva de las células cancerosas.

Uno de los estudios, presentado la semana pasada en la Asociación Americana para la Investigación del Cáncer (AACR) en la reunión anual en Nueva Orleans, demostró que este método, llamado fotoinmunoterapia de infrarrojo cercano (NIR-PIT), podría desencadenar la actividad inmune contra los tumores en ratones disminuyendo el microambiente tumoral de ciertas células inmunes que actúan para limitar la respuesta inmune contra los tumores.

El otro estudio, publicado el 10 de marzo en Oncotarget, demostró que, tanto en las células en cultivo y de los ratones, la NIR-PIT se dirige específicamente a las células cancerosas o tumores que expresan mesotelina, una proteína de la superficie celular que está presente en altos niveles en varios tipos de cáncer humanos agresivos, incluyendo el mesotelioma, cáncer de páncreas y cáncer de ovario.

Ya está en marcha un ensayo clínico con NIR-PIT  en personas con cáncer en la cabeza y de cuello recurrentes de fase temprana, que sobreexpresan el receptor del factor de crecimiento epidérmico EGFR1.

Fotoinmunoterapia

La fotoinmunoterapia de infrarrojo cercano utiliza un anticuerpo-fotoabsorbente conjugado que se une a las células cancerosas. Cuando se aplica la luz del infrarrojo cercano, las células se hinchan y luego se rompen, causando la muerte de la célula cancerosa. La fotoinmunoterapia se encuentra en ensayos clínicos en pacientes con tumores inoperables.

¿Cómo funciona NIR-PIT?

Los nuevos estudios fueron dirigidos por el Dr. Hisataka Kobayashi, del Centro de Investigación del Cáncer (CCR), que desarrolló el método NIR-PIT. El NIR-PIT utiliza un anticuerpo específico unido químicamente a un fotoabsorbente, una molécula que absorbe luz de una longitud de onda específica. El fotoabsorbente utilizado en NIR-PIT, llamado IR700, absorbe la luz en la parte del infrarrojo cercano del espectro. El Dr. Kobayashi diseñó la combinación conjugado anticuerpo-fotoabsorbente , de modo que se activa por la luz del infrarrojo cercano solamente cuando se une a su molécula diana. La luz infrarroja se utiliza porque puede penetrar tejido vivo sin causar daños.

«Cuando se inyecta el conjugado anticuerpo-fotoabsorbente en un ratón o humano, se une a las células del cáncer [que sobreexpresan el objetivo para el anticuerpo]. Cuando se aplica en el infrarrojo cercano luz, las células comienzan a hincharse rápidamente y luego se revientan, causando una forma de muerte celular rápida llamada llamada muerte celular necrótica (o inmunogénica) , explicó Peter Choyke, MD, jefe del Programa de Imagen Molecular de CCR y colaborador en los estudios. El Dr. Kobayashi ha desarrollado conjugados con muchos anticuerpos, y esto abre la posibilidad de tratamiento de una amplia variedad de tipos de cáncer.

Por ejemplo, el Dr. Choyke dijo, que dado que los mesoteliomas son notoriamente difíciles de eliminar quirúrgicamente, «un posible uso (del conjugado mesotelina anticuerpo “ IR700) sería utilizar NIR-PIT después de la cirugía, para tratar el cáncer residual barrido, que se perdió por la operación «.

El impulso del instinto asesino de las células T

El estudio presentado en la reunión de la AACR se basa en otro hallazgo por el Dr. Kobayashi y su equipo. Cuando las células tumorales se rompen y mueren en respuesta a NIR-PIT, las células liberan su contenido en el espacio extracelular. El sistema inmune sano adyacente al morir las células tumorales detecta estos restos celulares como «extraños», resultando en la activación de una respuesta inmune que ayuda además a la destrucción del cáncer.

«Sabemos que hay (células inmunes llamadas) células T capaces de destruir el cáncer en el propio microambiente del cáncer», dijo el Dr. Kobayashi, «pero son reprimidas por otras células inmunes llamadas células T reguladoras (Tregs).«

Para tratar de eliminar estas células inmuno-supresoras, los investigadores unieron el IR700 a un anticuerpo que se dirige a las células T reguladoras. Se inyectó el conjugado en ratones con sistemas inmunológicos sanos que tenían tumores formados por cáncer de colon de ratón o células de cáncer de pulmón implantadas debajo de la piel. Cuando los tumores fueron expuestos a la luz NIR, las células Treg fueron rápida y selectivamente removidas del microambiente. Esto condujo, a su vez, a la activación rápida de las células T, la destrucción de las células tumorales en una hora, reducción del tumor en  un día, y la supervivencia prolongada de los ratones. Las Tregs en órganos que no fueron expuestos a la luz NIR no se vieron afectadas por el tratamiento.

En este estudio, los investigadores también vieron efectos de destrucción celular en tumores implantados que estaban distantes del tumor tratado con luz NIR.

«En otras palabras,» explicó el Dr. Kobayashi, las células T activadas desde el tumor tratado «viajaron a otros sitios de tumores en el ratón y crearon reacciones significativas en los tumores.»

La ventaja del método de Treg es que es una alternativa al desarrollo de una serie de diferentes anticuerpos, tales como el anticuerpo anti-mesotelina, a moléculas diana que se encuentran en determinados tipos de tumores. «Sólo hay un tipo de Treg en el cuerpo, por lo que el mismo anticuerpo podría ser utilizado para múltiples tipos de tumores. Por otra parte, mediante la eliminación de la Tregs inmunosupresores en un lugar se pueden obtener células T asesinas que se vuelven activas en todo el cuerpo.» Los tejidos normales en los ratones no se dañan debido a que el NIR-PIT desencadena sólo las células T que están programadas para matar el cáncer.

Limitaciones y próximos pasos

Como todas las terapias contra el cáncer, el enfoque NIR-PIT tiene limitaciones. La más obvia es la incapacidad de conseguir la luz del infrarrojo cercano en todas las partes del cuerpo. Aunque la luz del infrarrojo cercano penetra en el tejido, no puede penetrar profundamente. Una posible solución es exponer el tejido tumoral, como el mesotelioma, a la luz del infrarrojo cercano durante la cirugía. La luz también se podría aplicar a algunos tumores, por ejemplo, el cáncer de pulmón a través de un dispositivo delgado, con forma de tubo llamado endoscopio, o incluso a través de fibras de luz ultra-delgadas implantadas en un tumor con un instrumento quirúrgico especial.

Otra limitación de estos estudios es que el modelo de mesotelioma de ratón  que los investigadores emplearon en el primer estudio, así como los modelos que han utilizado en estudios de NIR-PIT para otros tipos de cáncer, fue creado mediante el implante de tejido tumoral humano bajo la piel de ratones con un sistema inmunológico suprimido en gran medida. Este tipo de modelo «no es representativo de los cánceres humanos», escribieron los investigadores en Oncotarget.

Sin embargo, dijo el Dr. Kobayashi, «hemos encontrado que cuando se realizó la NIR-PIT en animales con un sistema inmunitario sano nos dieron mucho mejores respuestas. Por lo tanto, creemos que las respuestas serán mucho mejores en personas con sistemas inmunes intactos  que las que vimos en ratones «.

La fase I de ensayos clínicos en curso de NIR-PIT puede ayudar a responder a esa pregunta. La prueba, que está testeando un conjugado de IR700 y cetuximab (Erbitux), un anticuerpo EGFR1, para los pacientes con cáncer recurrente de cabeza y cuello, está a cargo de los terapeutas Aspyrian con sede en San Diego, que licencia la tecnología de NCI.

Los investigadores del NCI tienen la esperanza de que el ensayo proporcionará información más definitiva sobre la promesa de este nuevo método de tratamiento. Mientras tanto, se necesita investigación adicional para entender mejor el mecanismo de destrucción de la células tumorales por NIR-PIT, dijo el Dr. Choyke, un camino que se está llevando a cabo.