Bacterias anticancerígenas diseñadas consumen tumores desde dentro hacia afuera

Los tumores sólidos suelen contener un núcleo de células muertas carente de oxígeno, lo que crea un microambiente único, diferente del tejido sano. Si bien este centro sin oxígeno favorece la supervivencia del tumor, también limita la eficacia de muchas terapias. Ciertas bacterias solo pueden proliferar en entornos sin oxígeno, lo que convierte a los núcleos tumorales en un nicho ideal. 

Actualmente, los investigadores están desarrollando bacterias modificadas genéticamente diseñadas para colonizar estas regiones privadas de oxígeno y descomponer los tumores desde el interior, ofreciendo un enfoque biológico novedoso para el tratamiento del cáncer.

Un equipo de investigación, dirigido por la Universidad de Waterloo (Waterloo, Ontario, Canadá), trabaja con Clostridium sporogenes, una bacteria del suelo que crece exclusivamente en ambientes sin oxígeno y ataca de forma natural el núcleo desoxigenado de los tumores sólidos. Para superar la limitación de que las bacterias mueren cuando se exponen a los bajos niveles de oxígeno en los bordes externos del tumor, los investigadores introdujeron un gen de una bacteria relacionada tolerante al oxígeno.

Posteriormente, diseñaron un mecanismo de temporización mediante detección de quórum, un sistema de comunicación bacteriano que activa el gen resistente al oxígeno solo cuando se han acumulado suficientes bacterias dentro del tumor.

En un estudio, el equipo demostró que Clostridium sporogenes podía modificarse genéticamente para tolerar el oxígeno. En un estudio posterior, validaron el sistema de detección de quórum programando bacterias para que produjeran una proteína fluorescente verde, lo que confirmó que la activación génica solo se producía cuando las poblaciones bacterianas alcanzaban un umbral crítico.

Los hallazgos, publicados en ACS Synthetic Biology, muestran que el sistema diseñado puede funcionar de forma predecible, imitando un circuito eléctrico construido a partir de componentes de ADN. La investigación establece una prueba de concepto para combinar la resistencia al oxígeno con la activación génica controlada en bacterias que atacan tumores.

Al permitir que las bacterias sobrevivan durante más tiempo en la periferia del tumor, al tiempo que se evita su crecimiento en áreas ricas en oxígeno como el torrente sanguíneo, el enfoque busca mejorar la seguridad y la eficacia. Los organismos modificados están diseñados para colonizar selectivamente los tumores y consumir nutrientes dentro del tejido canceroso, lo que podría reducir la masa tumoral desde el interior hacia el exterior.

Los investigadores planean ahora integrar tanto el gen resistente al oxígeno como el mecanismo de control por detección de quórum en una sola bacteria y evaluar el sistema en modelos tumorales preclínicos. Si tiene éxito, la estrategia podría allanar el camino hacia una nueva clase de terapias oncológicas basadas en biología sintética.

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Universidad de Waterloo