Combinación de una terapia enzimática con nanotecnología para el tratamiento del cáncer

Resumen

La terapia enzimática suicida consiste en dirigir una enzima hacia el tumor y, a continuación, administrar de forma sistémica un profármaco inocuo que debe ser sustrato de la enzima y que, al ser procesado por ella, se convertirá en un fármaco anticancerígeno activo. En este trabajo se ha evaluado la eficacia del tratamiento con la enzima D-aminoácido oxidasa (DAO) de Rhodotorula gracilis junto con D-alanina frente a líneas celulares de carcinoma de páncreas, carcinoma colorrectal y glioblastoma. La DAO cataliza la oxidación de D-aminoácidos, convirtiéndolos en alfa-cetoácidos y amonio y generando H2O2, que induce estrés oxidativo. Concretamente, se ha utilizado una quimera que presenta la DAO unida al domino de unión a colina de la amidasa N-acetilmuramoil-Lalanina (CLytA) de Streptococcus pneumoniae, permitiendo la inmovilización de la enzima en soportes que presenten colina o derivados, como el dietilaminoetanol (DEAE). Los resultados de este estudio demuestran que CLytA-DAO induce un efecto antiproliferativo en la mayoría de las líneas celulares de carcinoma de páncreas, carcinoma colorrectal y glioblastoma utilizadas. Esta disminución de la proliferación celular se debe a un efecto citotóxico causado por el aumento de especies reactivas de oxígeno en el interior celular, que induce daños en el ADN y en la membrana plasmática, así como la disminución del potencial de membrana mitocondrial. Al analizar el efecto de la enzima en células no tumorales, se observó que no se producía muerte celular o bien ésta era significativamente inferior a la observada en las líneas tumorales. La utilización de la DAO quimérica permitió además su inmovilización en nanopartículas magnéticas funcionalizadas con DEAE, lo que aumentó el efecto del tratamiento al mejorar la estabilidad de la enzima a 37°C. Se estudió también la inmovilización en nanopartículas de oro y cápsulas de alginato, aunque el efecto citotóxico disminuyó considerablemente con respecto al observado con la enzima libre. Al analizar el mecanismo de muerte celular, se observó que el tratamiento con CLytA-DAO y D-Ala es capaz de activar diferentes tipos de muerte celular, de modo que en las líneas celulares de carcinoma de páncreas y colon se produce una necrosis regulada mientras que en las de glioblastoma se activa la vía intrínseca de la apoptosis. Entre las diferentes líneas celulares estudiadas hubo dos resistentes al efecto citotóxico inducido por CLytA-DAO, Hs766T de carcinoma de páncreas y HT-29 de carcinoma colorrectal. Al profundizar en el mecanismo de resistencia de ambas líneas celulares, se observó que está relacionado con la sobreexpresión de genes involucrados en mecanismos de detoxificación, en la respuesta frente al estrés oxidativo y en la supervivencia celular. La expresión de estos genes fue estudiada también en biopsias de pacientes de los tres tipos de tumores y, los resultados sugieren que el tratamiento con CLytA-DAO y D-Ala podría ser eficaz en un alto porcentaje de pacientes. Se demostró que la enzima CLytA-DAO también podría ser utilizada en combinación con radioterapia, quimioterapia, o con tratamientos epigenéticos o basados en reducir la reparación del ADN para potenciar el efecto sobre los pacientes. En conclusión, los resultados de este trabajo indican que el tratamiento con CLytA-DAO y D-Ala muestra un gran potencial como estrategia terapéutica anticancerígena, tanto por sí misma como en combinación con otros tratamientos, en pacientes con cáncer de páncreas, colorrectal y glioblastoma.