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Congresos
Medwave 2001 May;1(05):e910 doi: 10.5867/medwave.2001.05.910
Impacto de la biología molecular en la toma de decisiones terapéuticas
Impact of molecular biology in treatment decisions
Manuel Alvarez
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Resumen

Este texto completo es la transcripción editada y revisada de la conferencia dictada durante el XIII Congreso de Cancerología, del 11 al 14 de octubre de 2000, en Pucón, Chile.


 

Introducción
Se revisará un aspecto bastante moderno de la terapia oncológica, que está relacionado con la orientación de ésta hacia blancos moleculares específicos. Esta área de la oncología médica ha tenido una enorme proyección y desarrollo en los 10 a 15 últimos años, a lo cual hemos contribuido de alguna manera con nuestro esfuerzo.

Antecedentes
Hasta hace pocos años, parecía utópico manejar otros conceptos aparte de los que constituían el leitmotiv del tratamiento farmacológico del cáncer. Aún hoy en día, el punto de máxima dosis tolerada es el objetivo final de la evaluación de todos los fármacos que se destinan a la práctica clínica, buscando mejorar las tasas de sobrevida y de curación, y, junto a algunos estudios farmacocinéticos, constituye el eje central de los estudios de fase uno de estos fármacos.

Sin embargo, el ideal sería alejarse del burdo concepto de máxima dosis tolerada y lograr un enfoque mucho más específico de la terapia farmacológica, dirigiéndola selectivamente a un blanco intracelular exclusivo de la célula cancerosa, sin provocar daño a nivel de la célula normal. Así se lograría la terapia ideal, que ocasionaría mínima morbilidad al paciente y máxima morbilidad a la célula cancerosa.

Analizando la mortalidad por cáncer en países con mejores registros que Chile, se ve que en los años 70, 80 y 90 no ha habido un gran cambio. Es más dramático aún si se analizan grupos acotados, por ejemplo por sexo, y al estudiar lo que ocurre con cánceres de prevalencia altísima como el cáncer de pulmón, cuya mortalidad no sólo no ha bajado, sino que claramente está aumentando. Evidentemente, esto indica que las estrategias terapéuticas actuales son muy limitadas, particularmente cuando la enfermedad se diagnostica en etapa avanzada. Aquí juega un rol importante la terapia farmacológica mal orientada, poco selectiva o poco específica, que no tiene una predilección especial por la célula cancerosa y que es capaz de dañar groseramente estructuras genómicas de cualquier célula del organismo.

Estrategias actuales
Todo esto ha obligado a replantear las estrategias actuales en la terapia del cáncer. En un excelente artículo publicado hace alrededor de 10 a 15 años, el Dr. Baylor, un excelente epidemiólogo, señaló que se debería acentuar la prevención y el diagnóstico temprano, en grupos de alto riesgo, más que en malgastar tanto esfuerzo en la búsqueda compulsiva de una “terapia mágica”. Ese artículo fue muy criticado, pero hace pocos años el Dr. Baylor volvió a publicar ideas similares con un título bastante desafiante, "El cáncer invicto", en que nuevamente planteó que las terapias actuales contra el cáncer están mal orientadas y que la estrategia general debería estar dirigida a la prevención.

Muchas de sus observaciones son acertadas; por ejemplo, es cierto que en determinadas etapas de la cascada carcinogénica, desde que una célula sufre la mutación hasta que se desarrolla el cáncer y las metástasis, las terapias inespecíficas y no selectivas, como combinaciones de cirugía, radioterapia y particularmente quimioterapia, no van a lograr grandes avances. Sin embargo, está errado en subvalorar la enorme complejidad del desarrollo del cáncer y la gran importancia que tiene el intentar comprender por qué una célula normal, muchas veces por causas ambientales, se transforma y origina el fenómeno tumoral.

Al observar la imagen del núcleo de una célula cancerosa de una paciente con cáncer ovárico, era evidente que en los cromosomas en metafase se encontraba la respuesta al problema del desarrollo del cáncer, pero antes la tecnología estaba muy limitada para desentrañar esa información. Aunque se sabía perfectamente que en ese cromosoma aberrante las áreas de tinción homogénea en sus ramas (denominada HSR) significaban amplificación de genes, la capacidad de lectura de esa enorme biblioteca era muy insuficiente. Afortunadamente, en los diez a quince últimos años, esta compleja área de la biología se ha desarrollado hasta el punto de integrar la biología molecular, permitiendo una lectura extensa y rápida de la información que antes estaba oculta. Se muestra la página central del proyecto Genoma Humano, que en teoría se completaría en 2003, aunque, según publicaciones recientes, podría estar listo mucho antes. De toda la información contenida en la fascinante biblioteca de los cromosomas debería ser posible extraer datos suficientes para encontrar un blanco específico dentro de la célula.

Sin embargo, el proceso de selección de un blanco molecular es todavía tremendamente complejo. Aunque ya se está empezando a entender cómo funciona la célula cancerosa y se están encontrando algunos blancos celulares, todavía hay enormes dificultades para decidir qué blanco usar, cómo seleccionarlo y qué estudio funcional y clínico se debe aplicar. Lo único claro es que dos factores muy importantes son el costo y el tiempo aproximado del estudio; el desarrollo de un fármaco que actúe sobre un determinado gen tendrá un costo aproximado de 5 a 15 millones de dólares, y el tiempo que tardará realizar los estudios necesarios, antes de pasar a fase clínica, si la respuesta es correcta y el fármaco mejora la sobrevida o curación, será de 5 a 15 años, aproximadamente, lo que resulta inaceptable frente a la imperiosa necesidad de curar el cáncer hoy en día.

Hace unos años atrás había pocos genes atractivos, clarificados molecularmente, dentro de la célula cancerosa, y se presentaban las mismas dificultades que existen en el día de hoy para desarrollar estudios funcionales. Se muestra una membrana celular y una bomba aspiradora, producto de una proteína codificada por un gen llamado mdr, el cual hace nueve años era un gen importante en términos de terapia farmacológica, porque se pensaba que confería el fenotipo de multirresistencia a drogas. Esta bomba hacía que la quimioterapia (QT), particularmente de productos naturales, fuera rápidamente expelida a la superficie, al extracelular, impidiendo su acción intracelular. Estudios empíricos habían demostrado que esta bomba tenía un poro interior que podía ser modulado o bloqueado por agentes que no eran quimioterapéuticos, y que, co-incubando cultivos celulares con QT y con estos agentes, se lograba aumentar la concentración del quimiofármaco y destruir la célula, la que inicialmente era resistente, gracias a la sobreexpresión de este transportador. Por lo tanto, era lógico buscar fármacos que ayudaran a bloquear este potencial agente atractivo, pero para conseguir esto por la vía tradicional se necesitaban 5 a 10 millones de dólares y 5 a 15 años antes de llegar a la práctica clínica, lo cual había que acortar de alguna forma.

Para ello fue muy útil la información acerca de los mútiples estudios de búsqueda de drogas que se hacen en el mundo, en especial en los Estados Unidos. Se muestra un análisis simple, en el cual existe tinción de proteína activada, donde se observa que las células en contacto con concentraciones crecientes de quimiofármacos presentan inhibición del crecimiento celular. Esta información estaba en la división de Tratamiento del Cáncer del Instituto Nacional del Cáncer, en un gráfico cuya información era casi ilegible. Afortunadamente, un grupo logró desarrollar algoritmos más simples, que permiten conocer el perfil de actividad de una droga con relación a muchas líneas celulares de cánceres humanos en cultivo, y analizar, en forma arbitraria, drogas con mayor o menor eficacia en diferentes tipos de células.

Este algoritmo permitió llevar a cabo una investigación en busca de una acción de un fármaco sobre una molécula específica, aprovechando 60 líneas de células cancerosas, a las que se les extrajo el RNA para medir, con técnicas moleculares bastante simples, el gen que originaba este transportador de membrana. Esto fue cuantificado de forma arbitraria en comparación con un control, demostrándose una alta expresión en algunas líneas celulares y muy baja expresión en otras. El paso siguiente fue hacer el mismo normograma en el cual se estaba archivando una droga y su perfil de actividad sobre células, sólo que en vez de drogas se usó un gen y su perfil de expresión en células. Así resultó un algoritmo que permitió determinar que existían células en que este gen se sobreexpresaba y viceversa.

La pregunta siguiente fue: ¿existe algún compuesto, dentro de los cientos de miles evaluados, que tenga la peculiaridad de ser inactivo cuando este gen se sobreexpresa, y muy activo cuando este gen no se sobreexpresa? De esta forma aparecieron muchos compuestos, algunos de los cuales ya habían sido evaluados en clínica, en reumatología y cardiología, que tenían la propiedad real de comportarse como sustratos.

A continuación, aprovechando que algunos de estos compuestos ya habían tenido su fase I y II en clínica y que ya se conocía su perfil de toxicidad y farmacocinética, se los comenzó a utilizar en la práctica clínica. Se muestra un paciente con linfoma de alta masa celular, refractario a muchos esquemas de QT convencional y que ya había recibido radioterapia (RT), que fue sometido a una punción guiada bajo TAC y a una hibridización in situ, que demostró la enorme expresión de este transportador, lo que posiblemente explicaba su refractariedad a tratamiento. Se administró la misma QT que había fallado, más uno de estos compuestos, que ya había sido evaluado en Europa en terapia reumatológica. Con un solo ciclo de QT se observó una mejoría en la paciente, demostrándose que era posible seleccionar tratamientos específicos orientados a la expresión de un gen en cuestión, y no utilizarlos tan al azar como hasta el momento. Lamentablemente, no se obtuvieron los mismos resultados en todos los pacientes, debido a la aparición de componentes desconocidos del fenómeno de multirresistencia. Hace 4 ó 5 años apareció MRT, otra proteína asociada a la resistencia a drogas, con la cual se hizo el mismo normograma, tratando de bloquear este transportador, pero al terminar este estudio habían aparecido alrededor de seis nuevos genes en torno a esta membrana celular.

Por lo tanto, la selección del fármaco ideal para cada gen en cuestión pasa primero por determinar cuál o cuáles grupos de genes juegan un rol, ya que generalmente no es uno solo, como se creía inicialmente. Es así como la estrategia que hay que seguir para seleccionar un fármaco, con relación a un blanco dentro de la célula, se hace cada vez más compleja, a medida que aparecen más genes involucrados en la cascada carcinogénica, pero gracias a esta aproximación farmacológica molecular se han comenzado a caracterizar productos como el receptor del factor de crecimiento epidermal, el TGF?, etc., y todos los genes que parecen influir de manera importante en dicha cascada. Todos estos estudios están entrando lentamente en fase I, con el propósito de definir una droga o un grupo de drogas que dañen selectivamente un gen en cuestión.

Para quien desee ahondar más en este problema, desde hace cuatro o cinco años existe una base de datos, disponible en la página web del Instituto Nacional del Cáncer. Allí se encuentran registrados alrededor de 40 genes cuyo perfil molecular está caracterizado, con relación a estas 60 líneas celulares, esperando que haya un fármaco que destruya o anule su actividad en forma selectiva. Sin embargo, no hay que caer en el error de pensar que existe un gen, una droga y un problema; en oncología este concepto no es real, pues existen familias de genes que deben ser analizados para encontrar grupos de drogas que les causen el daño necesario. Esta página web está abierta al público recién desde el año pasado.

Limitaciones actuales
Es importante señalar las enormes limitaciones a las cuales estamos sometidos: todavía la caracterización molecular no está completa, el proyecto Genoma aún está inconcluso, los estudios funcionales y genómicos no han terminado, y la tecnología disponible para la búsqueda de fármacos todavía es bastante primitiva. Además existe la limitación del “más o menos” o del “todo o nada”, que tiene poca relación con la realidad celular.

Con relación a la caracterización molecular incompleta, como ejemplo está el p53, un gen con una enorme importancia en cáncer, cuya acción consiste en que la orden final sea apoptosis cuando hay daño genómico por stress o por QT. Se sabe que los cánceres que no tienen la expresión de este gen se hacen más refractarios a tratamiento, porque las terapias no logran gatillar la muerte, y también se sabe que p53 gatilla el fenómeno apoptótico, que es muy complejo y atractivo en el manejo de cáncer, ya que involucra la activación e inactivación de genes que provocan finalmente la muerte celular. La terapia oncológica, hoy en día, induce apoptosis y cuando falla es porque el fenómeno apoptótico está incompleto o no está bien desarrollado. Hace 5 años apareció una publicación que describió cómo el fenómeno apoptótico está regulado por dos genes, Bcl-2, un gen pro-vida, y Bcl-x o Bax, un gen pro-muerte, y cómo las células de los cánceres más refractarios a tratamiento tienen sobreexpresado y amplificado el Bcl-2, por lo que al iniciar un tratamiento con QT y RT no se produce la esperada muerte celular (Br J Cancer 1996 May;73(10):1193-200).

Lo lógico era aplicar la tecnología de búsqueda, caracterizar Bcl-2 en estas 60 líneas celulares e intentar encontrar una droga que destruyese el cáncer cuando existiera la sobrexpresión de este gen; pero esto ha sido muy complicado, porque no son sólo dos los genes involucrados: hoy se sabe que existen al menos 17 subfamilias en cada área selectivamente involucrados, por lo tanto, seleccionar un gen cuando hay otros que pueden ejercer su acción, y dañar un gen cuando existen otros que pueden sobrellevar el producto farmacológico que se aplica, evitando al mismo tiempo el daño de las células, es mucho más complejo. La tarea de buscar un gen con posibilidad de ser destruido por fármacos selectivos pasa primero por disecar muy bien la cascada carcinogénica involucrada.

Afortunadamente se han logrado algunos avances. Hace aproximadamente diez años se empezaron a caracterizar estas 60 líneas celulares desde el punto de vista molecular, y hace cinco años atrás se trató de integrar los trescientos mil compuestos involucrados y ya evaluados en un grupo de genes, no mayor de cien genes teóricos como máximo. El p53 mutado y expresado normalmente se pudo ser caracterizar con relación a grupos de fármacos y se pudo seleccionar, en teoría, fármacos muy activos e inactivos que actuasen específicamente cuando dicho gen estuviese mutado. Recién se están analizando algunos grupos pequeños de genes, gracias a la tecnología actual de los microarrays, que permiten integrar miles de genes con un posible rol importante y que está hoy disponible en el ámbito científico.

Esta tecnología se ha alejado de las líneas celulares, que tienen una enorme probabilidad de estar mutadas por la manipulación, y ha permitido el desarrollo reciente de otra tecnología, que tiene que ver con los tissue-microarrays y que permite trabajar selectivamente con tumores de pacientes y no con líneas celulares dañadas por la manipulación durante décadas. Así, se ha hecho posible buscar selectivamente la expresión de ciertos genes en ciertos tumores característicos, y con esa información buscar los fármacos. En Science apareció publicada hace sólo tres semanas la descripción de esta tecnología de microarrays, la que permite trabajar con el concepto de cientos a miles de productos, en relación a un producto celular (Science 2000 Sep 8;289(5485):1760-3). O sea, ha habido una evolución hacia un trabajo con conceptos mucho más funcionales, mediante estudios que permiten analizar cómo la célula cancerosa trabaja, no tanto qué genes tenga o no tenga activados, sino qué está ocurriendo realmente.

Los microarrays están diseñados para estudiar los productos proteicos de estos genes, que es fundamentalmente lo que nos interesa bloquear. Estas técnicas han tenido un desarrollo fascinante y muy prometedor en los últimos meses, permitiendo la posibilidad de tener varias proteínas atractivas incubadas con drogas y así demostrar qué proteína se fija a qué droga. Ello permitirá la introducción en la célula con mucho mayor certeza y seguridad para comprender diferentes aspectos del funcionamiento celular y de las características particulares de algún grupo de tumores. La realidad celular se comprende actualmente como genes que rápidamente se prenden y se apagan. o que tienen tenues cambios de expresión, y ya no como la antigua ley del todo o nada, que no era adecuada para la búsqueda específica.

Observando la membrana celular y el núcleo se puede ver que existen diferentes grupos proteicos y complejas enzimas que están funcionando. La posibilidad de actuar sobre estos mecanismos moleculares estuvo muy alejada de nuestra realidad por mucho tiempo, pero afortunadamente ya no es así. Se muestran imágenes de una tirosinaquinasa y de una treoninaquinasa, en azul, al interior de la célula, y una estructura química que se estaba probando para activar o inactivar un sitio regulatorio, de color naranja. Se ve cómo una de las proteínas no calza específicamente con el fármaco en estudio, usando su sitio regulatorio, y cómo el fármaco sí calza en forma perfectamente selectiva con el sitio regulatorio de una tirosinaquinasa. Este fármaco logrará lo que se espera desde hace décadas: la curación de pacientes con cáncer.

La tirosinaquinasa tiene un rol fundamental en la transducción de señales de diferentes productos oncogénicos; lo que aparece en naranja es la primera sustancia farmacológica que daña selectivamente una proteína que participa en la transducción de señales. Estas proteínas están sobreexpresadas en mutaciones específicas de ciertos cánceres, por ejemplo en el cromosoma Philadelphia de las leucemias mieloides crónicas (LMC). Hace un año atrás la idea de que el tratamiento de la LMC pudiese depender de un fármaco administrado por vía oral, carente de toxicidad excepto una posible diarrea leve, y con tasa de curación de casi 100% de los pacientes, habría parecido muy alejada de la realidad, pero en la actualidad esta posibilidad se está acercando. Para ilustrar esto se muestran datos del estudio de fase I del compuesto STI571; que el estudio sea de fase I significa que no se evalúa la actividad oncológica, sino sólo la dosis máxima tolerada. La respuesta hematológica fue de 100%, la toxicidad grado I fue mínima, y la recuperación del daño citogenético por el cáncer progresó con el avance del estudio (lleva 18 meses), desde 45% hasta 70% hoy en día, un año después del uso de la droga en pacientes con leucemia, los que de este modo llegaron a normalizarse con una droga que no tiene más efectos adversos que un AINE.

En resumen, es necesario estar al tanto de cómo está cambiando la terapia oncológica y de las enormes limitaciones que esto conlleva, cómo están siendo disecadas vías propias de la célula cancerosa y cómo se pueden aprovechar estas áreas para desarrollar tratamientos antiproliferativos, antiinvasivos, etc.

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Este texto completo es la transcripción editada y revisada de la conferencia dictada durante el XIII Congreso de Cancerología, del 11 al 14 de octubre de 2000, en Pucón, Chile.

Expositor: Manuel Alvarez[1]

Filiación:
[1] Sociedad Chilena de Cancerología, Santiago, Chile

Citación: Alvarez M. Impact of molecular biology in treatment decisions. Medwave 2001 May;1(05):e910 doi: 10.5867/medwave.2001.05.910

Fecha de publicación: 1/5/2001

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