martes, 2 de mayo de 2017

Vectores virales y moléculas coestimuladoras en vacunas terapéuticas

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP 27 de Febrero de 2008)

El inicio de la respuestainmune requiere de múltiples señales para la activación de los linfocitos T por las células presentadoras de antígeno. La primera señal es antígeno específca y depende del receptor T específico (TCR), a través del péptido del antígeno de histocompatibilidad (MHC) y origina que el linfocito T se active. La segunda señal o "coestimuladora" es necesaria para que el linfocito T inicie la producción de citokinas y su replicación. Se han descrito diferentes moléculas coestimuladoras sobre la superficie de las células presentadoras de antígeno capaces de originar una señal secundaria en las células T diferentes. Estas moléculas están relacionadas con la familia de genes de B7, con el factor de necrosis tumoral (CD70) o con moléculas de adhesión (ICAM-1, LFA-3).


La mayoría de los antígenos tumorales en los que se ha desarrollado la experimentación con moléculas coestimuladoras son el antígeno carcinoembrionario (CEA), antígeno prostático específico (PSA) y una mucina asociada a carcinoma (MUC-1). Tanto el CEA como el PSA estan sobreexpresados en células tumorales.
El CEA es una glicoproteina de 180.000 d, de homoadhesión, implicada por tanto en los procesos metastásicos. El CEA se sobreexpresa en mas del 95% de los carcinomas pancreáticos, colorrectales y gástricos; en mas del 70% de los carcinomas de pulmón de células pequeñas y en el 50% de los carcinomas de mama. Esta diferente sobreexpresión en el tejido tumoral, puede constituir una ventana terapéutica para el diseño de vacunas dirigidas frente al CEA.


Para conseguir este objetivo se han desarrollado vacunas que utilizan vectores virales para vehiculizar una cadena de DNA (generalmente de origen plasmídico bacteriano) que incorpora genes de CEA y algunas moléculas coestimuladoras. Se desarrolla de esta forma un entorno proinflamatoria qu favorece la respuesta inmunitaria frente a CEA. Un ensayo muy ilustrativo desarrollado por Kass, E., Schlom, J., Thompson, J., Guadagni, F., Graziano, P., and Greiner, J. W.: Induction of protective host immunity to carcinoembryonic antigen (CEA), a selfantigen in CEA transgenic mice, by immunizing with a recombinant vaccinia-CEA virus. Cancer Res 59: 676-683 (1999); utiliza ratones transgénicos capaces de producir CEA. Los intentos de inmunización directa con CEA no origina inguna respuesta de autoinmunidad frente al CEA; sin embargo, la utilización del virus vaccinia como vector viral y una vacuna DNA de fusión con moléculas coetimuladoras como se explica en la figura, originó una respuesta inmunitaria rente a CEA.
Otros estudios han mostrado que la respuesta inmunitaria es mas de dos veces mayr cuando se alterna la administración del virus vaccinia con otro vector viral como puede ser el virus fowlpox (viruela del ave) o el canarypox (viruela del canario). La mayor ventaja de los virus de la viruela de las aves es su mayor tamaño, que permite insertar diferentes transgenes, además se replica en el citoplasma y no integra su DNA en el DNA de a célula, infectando de forma eficiente tanto a células dendríticas como linfocitos B.
En J. W. Hodge, J. W. Greiner, K. Y. Tsang, H. Sabzevari, C. Kudo-Saito, D. W. Grosenbach, J. L. Gulley, P. M. Arlen, J. L. Marshall, D. Panicali, and J. Schlom. Costimulatory molecules as adjuvants for immunotherapy. Front Biosci. 11:788-803, 2006; el lector puede encontrar una excelente revisión sobre moléculas coestimuladoras en vacunas.

Dr. José Uberos Fernández 

Vacunas frente al cáncer y células inhibidoras mieloides

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 25 de Febrero de 2008)

Recientes hallazgos en lo referente a la existencia de antígenos tumorales específicos, unido a la posibilidad de nuevas formulaciones de vacunas han reabierto una vieja aspiración: crear vacunas efectivas frente al cáncer. En P. Moingeon. Cancer vaccines. Vaccine 19 (11-12):1305-1326, 2001; se revisa el estado del conocimiento sobre este tema.
Hasta un 10-20% de los cánceres tienen una etiología viral conocida, de forma que las medidas profilácticas encaminadas a evitar tales infecciones originarán también una disminución de la incidencia de cáncer. Son ejemplo de ello la disminución de la incidencia de carcinoma hepatocelular después de la vacunación frente a hepatitis B o la esperada disminución de la incidencia de cáncer de cérvix tras la vacunación frente al papilomavirus humano.

Los antígenos tumorales tienden a ser débilmente inmunogénicos y una que se ha iniciado la respuesta inmune rápidamente se induce tolerancia. La naturaleza de los antígenos tumorales determina la respuesta inmunitaria; así, las inmunoglobulinas pueden ser efectivas para eliminar células por el reconocimiento de las glicoproteínas de superficie. Este es el mecanismo utilizado por los anticuerpos monoclonales frente a CD-20 en el tratamiento de los linfomas no Hodgkin. El reconocimiento de antígenos intracelulares requiere del concurso de la inmunidad celular. El principal problema que plantea el desarrollo de estrategias inmunológicas de tratamiento frente al cáncer es el estrecho margen existente entre el ataque a las células tumorales y el desarrollo de autoinmunidad.

Parece una realidad que los pacientes con cáncer tienen cierto grado de inmunosupresión, derivada en ocasiones de su enfermedad o de su tratamiento con quimioterapia o radioterapia.
De entre las diferentes estrategias que se han utilizado para activar el sistema inmunitario frente a antígenos tumorales se citan:
  • Utilización de células dendríticas autólogas que se han utilizado activadas con proteínas, aminoácidos o RNA del tumor, con efectos clínicos diferentes.
  • Vectores virales, de esta forma se pueden liberar antígenos tumorales y activar el sistema inmune, como inconveniente en los sujetos con inmunidad específica previa frente al virus  se puede bloquear el proceso; además si no existía inmunidad previa se dificulta la administración de dosis de recuerdo.
  • Vacunas con plásmidos DNA. Tienen la ventaja de su seguridad, simplicidad y escasa manipulación. Estas vacunas contienen la secuencia de CpG en la cadena del plásmido que estimula la inmunidad innata.
  • Vacunas DNA de fusión. El plásmido admite incorporar en su cadena genes de otras proteínas y amplificar la respuesta inmune. Se han obtenido buenas respuestas en el linfoma de células B, utilizando genes de la región variable de inmunoglobulinas del linfoma folicular unidas a secuencias derivadas de la toxina tetánica.
Diversos investigadores han observado que en los pacientes con cáncer existía en número aumentado un tipo celular derivado del sistema mieloide con funciones supresoras y que denominaron myeloid-derived suppressor cells (MDSC) y que parecía estar relacionado tanto con el crecimiento de los tumores como con el fallo de la inmunoterapia. Este tipo células se conocían dese de la década de los 70, y se encuentra también aumentado en los pacientes con inflamación crónica, de forma que este tipo celular podría convertirse en el nexo de unión entre los procesos inflamatorios crónicos y su efecto carcinogenético.
En J. Marx. Cancer immunology. Cancer's bulwark against immune attack: MDS cells. Science 319 (5860):154-156, 2008; se revisa el estado actual del conocimiento sobre las MDSC. Diversas evidencias parecen relacionar este tipo de células con los fracasos de sensibilización frente a antígenos tumorales en los ensayos vacunales y hasta cierto punto serían responsables de la tolerancia desarrollada frente a tales antígenos. Como opción terapéutica se ha sugerido la utilización de sustancias que promueven la maduración de las formas mieloides inmaduras hacia formas maduras; en la leucemia mieloide promielocítica, el ácido transretinoico se utiliza con este fin. Otros investigadores han relacionado el papel regulador de los linfocitos T a la disponibilidad del aminoácido arginina, de hecho en las situaciones de sepsis y estados postraumáticos donde se hace patente cierta inmunosupresión se detectan niveles bajos de arginina en sangre. Otras evidencias permiten relacionar las células MDSC con los niveles de arginina circulantes, estas células contienen arginasa y óxido nítrico sintetasa, enzimas que como se saben metabolizan la arginina. Ensayos realizados en el ratón demuestran que el tratamiento con inhibidores de la arginasa disminuyen el crecimiento de tumores de pulmón en el ratón. La utilización de sildenafil (Viagra®) disminuye la producción de arginasa y óxido nítrico sintetasa en las células MDSC y en consecuencia parece mejorar la respuesta de los linfocitos T. Entre las acciones de las células MDSC se han citado además promover la actividad de los macrófagos tipo 2, responsables del mantenimiento de la respuesta inflamatoria a través de la secreción de IL-10; sobre la actividad de los macrófagos tipo 1, responsables de promover las respuesta de los linfocitos T-Killer.
Una proteína liberada por las células MDSC, denominada factor de crecimiento endotelial, garantiza el crecimiento y vascularización del tumor, el factor de crecimiento endotelial se encuentra aumentado también las situaciones de inflamación crónica; entre sus efectos se citan el bloqueo de la maduración de las células dendríticas. La secreción de factor de crecimiento vascular requiere de la presencia del enzima 9-metaloproteinasa, estudios preliminares indican que la inhibición de esta enzima mejoraría la respuesta de las vacunas frente al tumor. Estos hallazgos implican a otras rutas metabólicas, de hecho un mediador inflamatorio como es la prostaglandina E2 estimula la producción de arginasa, lo que explicaría el papel que se ha demostrado de quimioprevención de los inhibidores de la COX2 y antiinflamatorios en diversos tipos de cáncer.
 Dr. José Uberos Fernández

lunes, 1 de mayo de 2017

Vacunas DNA y cáncer

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 26 de Febrero de 2008)

La vacunación terapéutica fue ensayada en primer lugar por Louis Pasteur en 1885, quien en la ensayó en individuos infectados con rabia, con la fortuna de que el lento crecimiento del virus permitía inducir inmunidad antes de que la enfermedad estuviese muy avanzada. Se establece así el principio de vacunación como opción  terapéutica. Aunque la transferencia pasiva de anticuerpos es sobre todo útil en el manejo de determinadas enfermedades infecciosas, la fabricación de anticuerpos monoclonales pronto se descubre eficaz en el control de algunos tumores derivados de células B. La utilización de trasplante de médula ósea alogénica permite a las células trasplantadas reconocer los antígenos tumorales expresados por las células leucémicas, por desgracia también algunos otros expresados por células sanas, desarrollándose una enfermedad de injerto contra huésped.
La vacunación terapéutica contra el cáncer pretende sobreexpresar sólo determinados antígenos presentes sólo en las células cancerosas, permitir al sistema inmune sensibilizarse a tales antígenos y destruir las células que los portan. Estas circunstancias se revisan en F. K. Stevenson, C. H. Ottensmeier, P. Johnson, D. Zhu, S. L. Buchan, K. J. McCann, J. S. Roddick, A. T. King, F. McNicholl, N. Savelyeva, and J. Rice. DNA vaccines to attack cancer. Proc.Natl.Acad.Sci.U.S A 101 Suppl 2:14646-14652, 2004.

Vacunas DNA. Las vacunas DNA son elementos para vehiculizar antígenos e inducir inmunidad natural. Se utiliza la cadena DNA de los plásmidos bacterianos que inducen una respuesta de inmunidad natural en virtud de la presencia de dinucleotidos citosina-guanina hipometilados; esta circunstancia hace innecesarios, al menos a priori, la utilización de adyuvantes. El punto final de esta activación del sistema inmune es la liberación de interleukinas 6 y 12, factor de necrosis tumoral alfa, polarizando la respuesta de inmunidad celular hacia un predominio de linfocitos Th1. Esta observación ha planteado la posibilidad de que oligonucleotidos seleccionados puedan utilizarse como adyuvantes en determinadas proteínas utilizadas como vacunas.
  La estructura típica de una vacuna DNA se muestra en la figura. En primer lugar el antígeno codificado en el plásmido es producido en las células del huésped que lo presentan en su superficie para su reconocimiento en las células presentadoras de antígeno. Dado que el DNA del plásmido deriva de las bacterias, se estimula el sistema inmune innato, lo que potencia la respuesta antígeno específica.
El punto de inoculación de las vacunas DNA si tiene importancia de cara a desencadenar una respuesta inmune eficaz. Puesto que se requiere la interacción con células dendríticas como presentadoras de antígeno, parece que la inoculación subdérmica ofrece mayores garantías de respuesta adecuada; aunque en diversos ensayos se ha utilizado la inoculación intramuscular con éxito. La mayor relevancia de las vacunas DNA es que con pequeñas cantidades de antígeno se pueden desencadenar respuestas inmunitarias potentes. La listas de antígenos tumorales que pueden vehiculizarse por medio de vacunas DNA crece día a día; dichos antígenos pueden ser específicos del tumor, específicos de la línea celular o simplemente sobreexpresados por el tumor. El caso es que modificaciones de tales antígenos tumorales fundamentalmente por unión a carbohidratos puede dar lugar a nuevos antígenos que pueden inducir respuestas de tipo autoinmune o degeneración neurológica paraneoplásica; estos hechos han hecho que muchos autores no vean viable vacunar frente a antígenos sobreexpresados por el tumor, que también se encuentran en células no tumorales. 
Las vacunas DNA han mostrado en diversos ensayos clínicos realizados pobres respuestas de inmunogenicidad, es clásico el trabajo de Conry RM, Curiel DT, Strong TV, Moore SE, Allen KO, Barlow DL, et al. Safety and immunogenicity of a DNA vaccine encoding carcinoembryonic antigen and hepatitisBsurface antigen in colorectal carcinoma patients. Clin Cancer Res 2002;8:2782–7; quien observa que tras inmunizar a 17 pacientes con una vacuna DNA que incorpora la codificación frente al antígeno carcinoembrionario (CEA) y antígeno de superficie de hepatitis B (HBsAg) se desarrolla buen respuesta inmunitaria frente al HBsAg, pero tan sólo 4 pacientes desarrollan respuesta inmunitaria frente al CEA, aunque en ningún caso clínicamente relevante. Esta pobre respuesta inmunitaria se ha visto mejorada en otros ensayos con la adicción del factor estimulante de colonias granulocito-macrófagos.
Vacunas DNA de fusión. Su objeto es aumentar la respuesta inmune al incorporar en la cadena DNA, información relativa a la codificación de sustancias moduladoras de la respuesta inmune, como pueden ser las interleukinas, receptores Fc, complemento, etc. El principal problema que plantea esta técnica es la posibilidad de que tras producirse la transfección e incorporación del plásmido con la información que nosotros le hemos incorporado se pueda producir una respuesta inmunitaria frente a los factores reguladores de la inmunidad que nosotros hemos incorporado, en lugar de su simple producción, resulta de ello la producción de autoinmunidad. Este hecho, no obstante podría ser conveniente cuando los genes que se incorporan son los relativos a una de las cadenas de la región variable de inmunoglobulinas, expresadas como se sabe en la superficie celular de algunos linfomas de células B.
Vacunas DNA y vectores virales. Uno de los aspectos mas importantes en la vacunación frente a antígenos tumorales es destruir la tolerancia inmunológica que se ha desarrollado frente a tales antígenos. Para ello, una estrategia propuesta consiste en asociar las vacunas DNA a vectores virales que se saben inducen respuestas de inmunidad celular de 4 a 10 veces mas potentes. Es un hecho conocido que la respuesta inmune en los sujetos con cáncer no es comparable a la de sujetos sanos, la utilización de vectores virales parece potenciar esta respuesta en sujetos con cáncer. En R. J. Anderson and J. Schneider. Plasmid DNA and viral vector-based vaccines for the treatment of cancer. Vaccine 25 Suppl 2:B24-B34, 2007; se revisa el estado actual de conocimiento sobre este tema.
Un ensayo interesante desarrollado por Mathevet P, Bory JP, Huynh B, Bonnier P, L´ecuru F, Riethmuller D, et al. Phase II study of MVA expressing E6 and E7 of HPV16 in patients with CIN2/3. In: 7th Annual Meeting, American Society of Gene Therapy. 2004; utiliza como vector viral un virus aviar (virus de Ankara) y una cadena plasmídica que contiene codificación de los antígenos E6 y E7 del papilomavirus humano (HPV) tipo 16, que se sabe se relaciona con el desarrollo de cáncer de cuello uterino, junto los genes responsables de la codificación de IL-2, tal y como veíamos en las vacunas DNA de fusión. Se seleccionan 31 mujeres con lesiones CIN 2/3 (lesiones precancerosas de moderado, alto grado) se aleatorizan en dos grupos para ensayar dos dosis diferentes de vacuna (5 x 106 y 5x107 pfu de MVA-E6/7-IL-2). Tras la vacunación se realización conización como opción terapéutica a las 6 semanas y se evalúa el estado de las lesiones. En 2/3 de las pacientes tratadas con bajas dosis y en un porcentaje algo mayor de las mujeres tratadas con altas dosis (7/16) se observa regresión de las lesiones.
La utilización de un vector viral u otro deriva de la cantidad de DNA extraño que admite cada tipo viral; así un poxvirus como puede ser el virus de la viruela de las aves (virus de Ankara) puede admitir hasta 30 kB de DNA extraño, otros virus que se han utilizado en otros ensayos, como los adenovirus, admiten cadenas de DNA de menor tamaño. Una vez preparados los poxvirus recombinantes son estables a -20º-70º durante varios años. La utilización de diferentes vectores virales es una opción para desencadenar respuestas inmunitarias mas intensas y duraderas frente a antígenos tumorales. La figura reproduce la respuesta inmunitaria a una dosis booster de un antígeno utilizando el mismo vector viral utilizado en la vacunación inicial y la respuesta cuando se utilizan vectores virales diferentes.

 Dr. José Uberos Fernández

Vacunas terapéuticas frente al cáncer: revisión del estado actual de conocimiento

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 23 de Marzo de 2008)

A diferencia de los tratamientos tradicionales frente al cáncer, las vacunas terapéuticas frente al cáncer son agentes biológicos que tienen por finalidad activar el sistema inmune frente a antígenos de las células tumorales, con alta especificidad y habitualmente de forma segura y bien tolerada. No obstante, existe una importante limitación en la eficacia de estas vacunas, y es que con el desarrollo del cáncer se desarrolla igualmente inmunotolerancia frente a los mismos antígenos con los que queremos inmunizar.
Los estudios preclínicos que se han realizado tanto en modelos animales como en el hombre, que pretenden evaluar la utilidad de las vacunas terapéuticas en el tratamiento del cáncer han mostrado en todos los casos utilidad. Las diversas formulaciones incluyen:
  1. Complejos proteicos procedentes de lisados de células tumorales.
  2. Células tumorales modificadas para segregar citokinas.
  3. Células tumorales modificadas para expresar moléculas coestimuladoras.
  4. Células tumorales administradas conjuntamente con el bacilo de Calmet-Guerin.



De todos estos planteamientos emergen dos puntos fundamentales: la vacunación terapéutica origina un beneficio para el huésped, estimado tal beneficio como rechazo del tumor, estabilización del crecimiento del tumor y mejora del tiempo de supervivencia. En segundo lugar, la eficacia es mayor para la enfermedad poco evolucionada que para la enfermedad en estadios terminales.
Los estudios clínicos indican que las vacunas terapéuticas en oncología son habitualmente seguras y bien toleradas. En el artículo de J. Stebbing, C. Wood, M. Atkins, R. Bukowski, S. Litwin, M. Bower, A. Parsa, and H. Levitsky. Cancer vaccines: Clinical development challenges and proposed regulatory approaches for patient access to promising treatments. Cancer 112 (5):955-961, 2008. Se revisa el estado actual de la evidencia sobre la utilidad de las vacunas terapéuticas en el cáncer. Varias décadas de investigación en este campo permiten en el momento actual disponer de algunas evidencias que merece la pena considerar.

C. A. Uyl-de Groot, J. B. Vermorken, M. G. Hanna, Jr., P. Verboom, M. T. Groot, G. J. Bonsel, C. J. Meijer, and H. M. Pinedo. Immunotherapy with autologous tumor cell-BCG vaccine in patients with colon cancer: a prospective study of medical and economic benefits. Vaccine 23 (17-18):2379-2387, 2005; publicaron los resultados de este ensayo multicéntrico realizado en pacientes con cáncer de colon en estadios II y III a los que se les administraba inmunoterapia activa con células tumorales autólogas mas el bacilo de Calmet-Guerin como inmunomodulador (OncoVax). Hay que recordar que el cáncer de colon es la segunda causa de cáncer mas frecuente en USA, aumentando su riesgo de forma significativa a partir de los 40 años y duplicándose a partir de los 55 años. Este ensayo clínico recluta a 254 pacientes con cáncer de colon en estadio II y III; a los pacientes después de realizarse cirugía electiva, se les asigna de forma aleatoria tratamiento con OncoVax o no tratamiento. El tratamiento con OncoVax se administra a los 25 días después de cirugía y otra dosis una semana mas tarde, la dosis equivale a 107 células tumorales irradiadas y 107 células de BCG. A las 3 semanas y a los 6 meses los pacientes reciben una dosis por vía intradérmica de 107 células tumorales irradiadas sin BCG. Las dosis de vacuna se administran en cada una de las 4 dosis en puntos distantes. Los pacientes tratados con OncoVax en estadio II tienen un riesgo de recurrencia significativamente menor, 79% vs 62% (RR: 0.49; IC 95%: 0.27-0.89), los pacientes con cáncer de colon en estadio III presentan un riesgo de recurrencia tras tratamiento con OncoVax similar al grupo control (RR: 1.05; IC 95%: 0.55-2.07). La supervivencia a los 5 años es significativamente mayor en los pacientes tratados con Oncovax en estadio II; sin embargo cuando ampliamos el periodo de seguimiento a 5-10 años estas diferencias no estadísticamente significativas (RR: 0.54; IC 95%: 0.27-1.07).
Otros estudios han evaluado la utilidad de la infusión de células tumorales autólogas en sujetos con cáncer renal no metastásico . En el ensayo publicado por D. Jocham, A. Richter, L. Hoffmann, K. Iwig, D. Fahlenkamp, G. Zakrzewski, E. Schmitt, T. Dannenberg, W. Lehmacher, Wietersheim J. von, and C. Doehn. Adjuvant autologous renal tumour cell vaccine and risk of tumour progression in patients with renal-cell carcinoma after radical nephrectomy: phase III, randomised controlled trial. Lancet 363 (9409):594-599, 2004; se reclutan 558 pacientes sometidos a necretomia radical tras carcinoma renal, que se aleatorizan antes de realizar cirugía para recibir inmunoterapia consistente en 6 inyecciones subdérmicas a intervalos de 4 semanas o no tratamiento. Los autores evalúan el riesgo de progresión del cáncer o el éxitus. Tras la cirugía se extrae de cada paciente una muestra de 10 g del tejido tumoral que se transporta al laboratorio de referencia en medio de cultivo celular. En el laboratorio las células se separan por gradiente de densidad y se incuban con interferon-γ  para mejorar la expresión de MHC-II, finalmente se preparan alicuotas de 1 ml conteniendo una densidad celular de 5x106 células. El riesgo de progresión del tumor  a los 5 años fue de 77.4% vs 67.8% en los pacientes que recibieron inmunoterapia frente al grupo control.
 
Otra evidencia disponible la extraemos de E. J. Small, P. F. Schellhammer, C. S. Higano, C. H. Redfern, J. J. Nemunaitis, F. H. Valone, S. S. Verjee, L. A. Jones, and R. M. Hershberg. Placebo-controlled phase III trial of immunologic therapy with sipuleucel-T (APC8015) in patients with metastatic, asymptomatic hormone refractory prostate cancer. J Clin Oncol. 24 (19):3089-3094, 2006; en ella se hace referencia al tratamiento del cáncer de próstata no andrógeno dependiente en 129 pacientes con metástasis reclutados en 19 centros hospitalarios de USA. Estos pacientes reciben tres infusiones de células dendríticas a intervalos de 2 semanas o placebo. El tiempo medio de supervivencia fue de 25.9 meses para los pacientes que reciben Sipeleucel-T, frente a 21.4 meses de los que reciben placebo, lo que supone un tiempo medio de supervivencia significativamente mayor en los pacientes tratados con inmunoterapia.
La resistencia a los citostáticos representa una de las principales causas del fallo de la quimioterapia en el tratamiento del cáncer. Dicha resistencia puede ser intrínseca de las líneas celulares tumorales o adquirida en el transcurso de la quimioterapia. Para evitar dicha resistencia muchas pautas quimioterápicas han asociado además de nuevos quimioterápicos la combinación de varios de ellos, mejorando espectacularmente los resultados. En otros casos se ha propuesto utilizar la inmunoterapia como mecanismo para regular la resistencia a la quimioterapia en el transcurso del tratamiento de muchos tumores como proponen en su artículo G. Liu and J. S. Yu. Cancer vaccines: a novel strategy to sensitize malignant glioma to chemotherapy. Expert.Rev.Neurother. 7 (10):1235-1237, 2007. Las ventajas que a priori podrían destacarse de la utilización de vacunas terapéuticas en el cáncer son:
  • Son altamente específicas para las células cancerosas por los que a priori puede suponerse baja toxicidad para las célula no cancerosas.
  • Reconocen y eliminan las células cancerosas indiferentemente de la fase y ciclo celular.
  • Los tumores que desarrollan resistencia a la quimioterapia podrían ser convenientemente tratados con inmunoterapia.
  • Las vacunas, en virtud del desarrollo de memoria inmunológica, ejercen un efecto duradero anti-tumor, evitando la necesidad de repetidos ciclos de quimioterapia.
  • Ofrece la posibilidad de prevenir determinados tumores en sujetos de alto riesgo.
Los antígenos tumorales debidamente presentados por las células presentadoras de antígenos pueden ser reconocidos por los linfocitos T citóxicos y desencadenar una respuesta en el sentido de eliminar todas las células portadoras de tales antígenos. Determinados antígenos identificados en células tumorales, identificados como TRP-2, MERGE-1, HER-2, EGFR, MRP-3, Epha-2, timidilato sintetasa y factor inhibidor de la apoptosis, actúan además mediando la resistencia a los quimioterápicos. Las células dendríticas son las mas potentes células presentadoras de antígenos e inducen una potente reacción humoral y celular contra los antígenos asociados al tumor. Diversos ensayos clínicos realizados en pacientes con gliobastomas han mostrado cierto efecto sinérgico de la inmunoterapia y la quimioterapia, al eliminarse tras la vacunación las células tumorales resistentes a la quimioterapia.
Hasta la fecha no existe ninguna vacuna terapéutica frente al cáncer comercializada; sin embargo, estudios preclínicos y clínicos sugieren que estas vacunas combinadas con tratamientos convencionales en el cáncer metastásico podrían ser de utilidad, este aspecto se revisa en P. M. Arlen, R. A. Madan, J. W. Hodge, J. Schlom, and J. L. Gulley. Combining Vaccines with Conventional Therapies for Cancer. Update.Cancer Ther. 2 (1):33-39, 2007. Las vacunas terapeuticas frente al cáncer, utilizadas como monoterapia han mostrado sólo  mínimos efectos clínicos, tal vez debido al hecho de que las células tumorales producen moléculas inmunoreguladoras capaces de anergizar los linfocitos T. Además la expresión de los antígenos de histocampatibilidad de clase I (MHC-I) puede reducirse, limitando el efecto de los linfocitos T citotóxicos frente a las células tumorales. POr otro lado aspectos como la vasculatura, arquitectura y presión intersticial en la masa tumoral van a influir en la penetración de los linfocitos T en el tumor; por este motivo algunos autores sostienen que las vacuna terapéuticas tendrían sobre todo valor como adyuvantes de las terapéuticas convencionales del cáncer.
Vacunas mas radioterapia. La radioterapia es el estándar para la mayoría de los cánceres, utilizada tanto como tratamiento como con fines paliativos. Debido a la propia toxicidad de la radiación algunos tumores no pueden recibir mas que dosis subletales de radiación, sin embargo con esta dosis de radiación se modulan gran cantidad de genes resultando en alteraciones fenotípicas de las células tumorales que las hacen mas fácilmente reconocibles y eliminables por los linfocitos T.
Vacunas mas quimioterapia. Algunos fármacos quimioterápicos pueden modular la expresión de los antígenos tumorales. El 5-fluoruracilo regula la expresión del antígeno carcinoembrionario y MHC-I. En un modelo experimental de melanoma, la inyección intratumoral de ciclofosfamida y células dendríticas (presentadoras de antígeno) consigue la erradicación del tumor y en modelos preclínicos experimentales los quimioterápicos ciclofosfamida, doxorrubicina, paclitaxel aumentan la respuesta inmune antitumoral. La quimioterapia parece tener un efecto depresor sobre los linfocitos T reguladores (CD4/CD25) que se han encontrado aumentados en los pacientes con cáncer. La depleción de los linfocitos T reguladores a través de la quimioterapia podría mejorar la actividad de las vacunas terapéuticas frente al cáncer. Sin embargo, la combinación de quimioterapia con vacunas terapéuticas tendría su mayor utilidad en las fases terminales de la enfermedad, en las fases mas precoces del cáncer el sistema inmunológico es todavía altamente funcional y las vacunas pueden ser efectivas como monoterapia. Además, no todos los quimioterápicos pueden ser compatibles con la vacuna. Evidentemente son precisos estudios que aclaren estos puntos.

Dr. José Uberos Fernández
  

Importancia del telómero y actividad telomerasa en los procesos de envejecimiento y cáncer

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 29 de Marzo de 2008)

El telómero es una estructura morfológica de los cromosomas, de naturaleza nucleoproteica, que se corresponde con la región terminal de los cromosomas. El telómero ayuda a mantener la integridad estructural del cromosoma, evitando la fusión entre porciones terminales de cromosomas contiguos y previene la degradación del ADN por la nucleasas. Participa igualmente en el anclaje de los cromosomas a la matriz nuclear, interviene en la regulación del ciclo celular durante la meioisis y la recombinación homóloga.
Estructuralmente el telómero representa el final de la cadena de ADN, constituida por una repetición de nucleótidos donde predomina la guanina, en humanos el ADN telomérico esta constituido por repeticiones examéricas de tipo TTAGGG que se repiten de 150 a 2000 veces. Esta cadena de ADN terminal se encuentra anclado a proteínas como la TRF1, TRF2 y telomerasa que le sirven a la vez de protección frente a la degradación enzimática por nucleosidasas e intervienen en la reparación del ADN.

Diversos estudios han demostrado que a lo largo de la vida celular se van perdiendo en el telómero de 10 a 200 bases por año, de forma que con el paso del tiempo los telómeros se van acortando. Estos aspectos se revisan en el artículo de F. Arvelo and A. Morales. Telómero, telomerasa y cáncer. Acta Cient Venez. 55:288-303, 2004.

El acortamiento del telómero se ha relacionado con los procesos de envejecimiento celular, de forma que en cierta medida la longitud del telómero podría considerarse como un reloj biológico de la vida de la célula. Pero además, el acortamiento del telómero origina que disminuya la superficie de anclaje de las proteínas estructurales que impiden la degradación del ADN, con lo que este se hace mas susceptible a la degradación enzimática, favoreciéndose la aparición de fusiones entre cromosomas y mutaciones.
  La telomerasa es una ribonucleoproteina que se ha involucrado en los procesos de replicación celular y elongación del telómero, de forma que las células con alta actividad celular (como las cancerosas) tienen una elevada actividad telomerasa y por el contrario durante la senescencia celular la actividad de la telomerasa se vuelve casi indetectable. Esta observación ha llevado a diseñar estrategias para disminuir la actividad de la telomerasa para de esta forma frenar el crecimiento celular incontrolado de algunos tumores. Diversas señales intra y extracelulares como el interferón, citokinas, estrógenos, zinc o la radiación ultravioleta afectan a la actividad de la telomerasa. Diversos factores transcripcionales, algunos de ellos relacionados con oncogenes como el gen myc se han relacionado con aumento de la actividad telomerasa. En los seres humanos el gen hTERT encargado de la transcripción de la temomerasa se encuentra en el cromosoma 5p 15.33 en una sola copia, ocupando 37kb con 16 exones. Las enzimas de tipo proteína kinasa aumentan la actividad de la telomerasa mediante la fosforilación de la subunidad hTERT, de forma inversa la fosfatasa A2 inhiben la actividad de la telomerasa.
Estas observaciones han dado pie a múltiples trabajos que plantean el control del cáncer a través de una regulación de la actividad de la telomerasa alterada. El esquema reproducido a continuación y tomado del artículo de C. B. Harley. Telomerase and cancer therapeutics. Nat.Rev.Cancer 8 (3):167-179, 2008; plantea la existencia de una longitud critica de los telómeros a partir de la cual la célula en crecimiento y desarrollo normal llegaría a la senescencia y con una longitud crítica inferior que favorecería la aparición de mutaciones, la activación de la telomerasa llevaría a la célula a la degeneración neoplásica.
La actividad de la telomerasa se ha intentado controlar inhibiendo directamente la actividad enzimática, pertenecen a este grupo los análogos de los nucleósidos como la azidotimidina (AZT) con actividad sobre la transcriptasa inversa que la convierte útil en las infecciones por retrovirus. Otro grupo de sustancias los L-enantiómeros poseen potente actividad inhibidora de la telomerasa.
Otro mecanismo de inhibición de la actividad telomerasa lo ofrece el desarrollo de inmunidad selectiva frente a la subunidad hTERT, se han diseñado diversos vectores plasmídicos que integran esta cadena de ADN para inmunización terapéutica de sujetos con cáncer.

Dr. José Uberos Fernández

Aproximación al conocimiento de los virus oncogénicos y virus oncolíticos: Aspectos útiles en el tratamiento del cáncer

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 17 de Marzo de 2008)

Hasta bien entrada la década de los 80, coexistían dos teorías que pretendían explicar la patogenia del cáncer: la teoría somática y la teoría viral. Ambas teorías fundamentadas en observaciones puntuales confluían en la existencia de alteraciones genéticas como mecanismo común a todas las células cancerosas.
Una serie de observaciones, darían respaldo a la teoría somática del cáncer, a saber:

  • Existencia de mutaciones somáticas, que explicarían una mayor agregación neoplásica en animales de laboratorio expuestos a radiación ionizante que se sabe altera la estructura del DNA.
  • Naturaleza clonal de los cánceres, que ratifica el hecho de que todas las células cancerosas proceden de una sola célula mutada. Esta observación tiene interés ya que en todas las células cancerosas de un mismo individuo algunos genes son deprimidos en dos vías: las células no responden a las señales inhibidoras de replicación celular, y todas las células expresan determinadas proteínas que normalmente sólo se expresaban durante la etapa fetal del desarrollo, lo que supone que determinados genes inactivos se ven activados al ponerse en marcha el desarrollo tumoral.
  • Mutagénesis. El desarrollo de cáncer se debe básicamente a errores en los procesos de copia y reparación del DNA celular. Dichos errores pueden resultar de la exposición de las células a la influencia de mutágenos como pueden ser las radiaciones ionizantes.
La observación de que determinados cánceres podían desencadenarse tras exposición a sustancias de forma crónica, sin que se pudiese demostrar la intervención de infección viral alguna, ponía en entredicho la validez de la teoría viral, a pesar de que en laboratorio algunos virus eran claramente oncogénicos.
El programa de estudio que dio soporte a la teoría  viral del cáncer data de 1964, fecha en que se aprobó destinar en el Congreso Norteamericano la suma de 549 millones de dólares al desarrollo de esta vía de estudio. Pronto se demostró que algunas citokinas en relación con las infecciones virales, como el interferon, podían alterar el desarrollo de las células cancerosas, a la vez que comenzaron a describirse una serie de virus que de forma constante daban lugar al desarrollo de cáncer, los denominados virus oncogénicos. Al menos 4 grupos de virus se han relacionado con el desarrollo de cáncer, los dos primeros grupos están estrechamente muy relacionados: papovavirus, adenovirus, oncornavirus y herpesvirus. Sin embargo, hay un hecho que quedó patente desde el principio, el periodo de latencia desde la infección hasta el desarrollo de degeneración neoplásica dependían del huésped infectado, existían por tanto diferencias individuales que modularían la respuesta tumoral. Tales diferencias residirían en variaciones genéticas e inmunológicas individuales. El rasgo común de todos los virus oncogénicos es que son portadores de un oncogen que en determinadas circunstancias se tornaría activo.
La presencia de un oncogén es una condición necesaria para el desarrollo de cáncer, pero no suficiente. Se precisan otros factores que serían activadores del oncogen hasta el momento inactivo, y que por esta razón se denomina protooncogen. Se han descrito distintos oncogenes dependiendo del cáncer de que se trate.

Oncogen

Neoplasia

EGFR
Carcinoma espinocelular
H-RAS
Cáncer de colon, pulmón y páncreas
K-RAS
Leucemia mieloide aguda, cáncer de tiroides, melanoma
L-MYC
Cáncer de pulmón
NEU
Neuroblastoma, cáncer de mama
N-MYC
Neuroblastoma
RET
Cáncer de tiroides
SRC
Cáncer de colon
v-fos
Osteosarcoma
v-jun
Sarcoma
Lo que tiene también interés de cara a futuros abordajes terapéuticos, es que dependiendo del oncogen activado los marcadores tumorales expresados van a ser también distintos.
De igual forma que se conoce la existencia de virus oncogénicos desde la década de los 60; la descripción de efectos antitumorales por otros virus data también de esta fecha. Estos virus que se han denominado oncolíticos se replican de forma selectiva en las células cancerosas, por consiguiente su utilidad en el tratamiento del cáncer como vectores de otras terapias génicas resulta evidente. Las características de la transformación celular que acompaña a la degeneración neoplásica, como el aumento de la actividad del ciclo celular, activación de oncogenes, expresión alterada de receptores,  han resultado útiles para algunos virus que ven en estas células un medio de cultivo muy favorable. Estos aspectos se revisan en Robin J. Prestwich, F. Errington, Kevin J. Harrington, Hardev S. Pandha, Peter Selby, and A. Melcher. Oncolytic Viruses: Do They Have a Role in Anti-Cancer Therapy? Anonymous. Anonymous. Clinical Medicine: Oncology 2:83-96, 2008.
Los virus oncolíticos se consideran no patógenos o de baja patogenicidad para el hombre, se incluyen en este grupo los reovirus, virus de Newcastle, virus de la estomatitis vesicular; en todos los casos son virus para los que el hombre no es el huésped habitual.
El propio proceso de carcinogenesis implica inestabilidad genética, las células cancerosas progresan gracias a la ventaja que les confiere un ciclo celular acelerado, pero esas mutaciones que permiten una proliferación celular acelerada resulta en muchas ocasiones en unos mecanismos de defensa antiviral alterados, expresión de receptores alterados, expresión de nuevos receptores y alteración de las vías de señalización intracelular. En vista de estos hechos, las vías que se han desarrollado para aumentar por ingenieria genética la especificidad antitumoral de los virus se han clasificado en 5 categorías:
  • Defectos de la respuesta antiviral: Los mecanismos defensivos frente a las infecciones virales se alteran en algunos tumores, es común observar un defecto en la producción de IFN-alfa e IFN-beta que es aprovechado por algunos virus para su proliferación.
  • Expresión selectiva de receptores por el tumor. La cepa Edmonton del sarampión utiliza el receptor CD46 que es sobreexpresada por algunos tumores para incorporarse a las células. En otros ensayos la hemaglutinina del sarampión ha sido alterada para actuar como ligando a algunas proteínas expresadas por la célula tumoral.
  • Reconocimiento de receptores tumorales por el virus. Se han modificado adenovirus para reconocer de forma específica antígeno carcinoembrionario o alfafetoproteína y de esta forma actuar de forma lítica sobre estas células.
  • Virus modificados genéticamente para replicarse en células tumorales. El ejemplo clásico lo constituye el adenovirus modificado ONYX-015; este virus ha sido diseñado para replicarse en células tumorales que no expresan la proteína p53, resultando en un aumento de la apoptosis.
  • Procesado de los virus en un entorno tumoral. Por regla general, el entorno tumoral y el metabolismo celular acelerado origina un aumento de las proteasas, que aumenta la diseminación del virus.
La vía clásica de administración de los virus oncolíticos ha sido intratumoral; sin embargo, en otros estudios se han utilizado con éxito la administración intravenosa con buenos resultados. El efecto oncolítico en algunos casos ha sido la causa directa de la muerte, de forma similar a lo que acontece en los tratamientos quimioterápicos tradicionales, lo que pone en evidencia la necesidad de ajustar la dosis de virus administrada.
Además del papel oncolítico obvio de estos virus, no debe perderse de vista que la lisis de las células tumorales origina un entorno proinflamatorio con liberación de citokinas que favorece la respuesta inflamatoria frente al tumor.

   Dr. José Uberos Fernández

Tratamientos antiangiogénicos en el neuroblastoma

(Reseña publicada en la WEB de la SEPEAP el 11 de Mayo de 2009)

El neuroblastoma es un tumor derivado de las células de la cresta neural, es el tumor sólido maligno extracerebral mas frecuente en niños menores de 1 año. Como reflejo de su heterogeneidad biológica presenta un espectro clínico de malignidad muy variable, contribuyendo a la supervivencia tanto la edad del paciente como las características histológicas del tumor. En los neuroblastomas de alto grado, sólo un 30% de los pacientes sobreviven por encima de los 5 años. La angiogénesis o formación de nuevos vasos sanguíneos es un proceso fundamental en el crecimiento y progresión del tumor. A través de este proceso de angiogénesis se asegura tanto la nutrición del tejido tumoral como la diseminación de las células y formación de metastásis.
La regulación de la angiogénesis constituye una nueva estrategia en la lucha antitumoral. La formación de noevasos tumorales es el resultado de varios factores resultado del desarrollo de la microcirculación a partir de los vasos normales preexistentes, todo ello bajo la influencia de factores proangiogénicos como el factor A de crecimiento endotelial, el factor de crecimiento fobroblástico y la angiopoyetina. La angiogénesis se inicia por la secreción de estos factores proangiogénicos producidos por las células estromales; de esta forma el tumor puede promover su propia angiogénesis; de forma que en los neuroblastomas de alto grado se pueden descubrir altos niveles de secreción de factores proangiogénicos.
De forma general se puede afirmar que la mayoría de las células tumorales son potencialmente angiogénicas a través de una disminución de factores inhibidores o de un aumento de factores proangiogénicos.
El oncogen MYCN frecuentemente amplificado en el neuroblastoma de alto riesgo, esta asociado con un índice vascular elevado y un pronóstico sombrio; esta observación llevó a pensar que la amplificación del MYCN se asociaría con un aumento en la producción de factores proangiogénicos; con posterioridad se ha podido comprobar que esta hipótesis no era cierta y que la sobreexpresión del MYCN se asocia con supresión de factores inhibidores de la angiogénesis. Uno de estos factores recientemente identificado, la activina A tiene un efecto negativo sobre la proliferación de las células del neuroblastoma y se relaciona con un aumento de la supervivencia. A diferencia de los tumores que amplifican el MYCN, los neuroblastomas de histología favorable muestran proliferación de células de Schwann. Las células de Schwann segregan varios factores con actividad antiproliferativa, inhibidores de la angiogénesis como los inhibidores tisulares de las metaloproteínasas; de forma que la presencia de células de Schwann contribuye a la naturaleza poco vascularizada del neuroblastoma que mejora considerablemente su pronóstico.
La angiogénesis es estrechamente regulada por la hipoxia, el rápido crecimiento del tumor hace que la red vascular inicial sea netamente insuficiente para asegurar un flujo sanguíneo adecuado en el tumor. La hipoxia por si misma estimula la secreción del factor A de crecimiento endotelial.
En el momento actual se han descrito tres clases de inhibidores de la angiogénesis: los inhibidores directos, los indirectos y los mixtos. Los inhibidores directos de la angiogénesis, como la angioestatina actúan sobre las células endoteliales de origen microvascular implicadas en la proliferación, migración y formación de nuevos vasos sanguíneos. Los inhibidores indirectos de la angiogénesis bloquean la producción o la actividad de moléculas proangiogénicas. El TNP-470 es el primer inhibidor selectivo de la proliferación endotelial, capaz de inhibir la metionina aminopeptidasa-2, enzima importante en la proliferación y migración endotelial. Con esta molécula se han realizado en la actualidad varios ensayos clínicos en fase II, donde ha mostrado su utilidad como tratamiento complementario en varios tipos de cáncer del adulto. La talidomida es otra molécula con efectos inhibidores de la angiogénesis que podría ser útil como tratamiento complementario del cáncer; de hecho se ha postulado que los efectos teratogénicos, que en su día motivó su retirada del mercado, son debidos a sus efectos antiangiogénicos. La endostatina es un fragmento C-terminal del colágeno XVIII que inhibe la proliferación endotelial in vitro, así como el crecimiento tumoral después de su administración por vía sistémica. Hasta el momento se han realizado ensayos de fase I donde se observa que la endostatina es bien tolerada.
En el artículo de M. Taylor, B. Geoerger, J. Lagodny, F. Farace, G. Vassal, and J. Rossler. Neuroblastome: interêt des traitements anti-angiogéniques. Archives de Pediatrie 16 (5):457-467, 2009; se revisa el papel de las moléculas antiangiogénicas en el tratamiento del neuroblastoma.

Dr. José Uberos Fernández