Evaluación de nuevas estrategias para el desarrollo de terapias anticancerosas selectivas

Abstract

Evaluación de nuevas estrategias para el desarrollo de terapias anticancerosas selectivas

El cáncer es una enfermedad muy común y difícil de tratar. En países desarrollados, se estima que una de cada tres personas desarrolla esta enfermedad a lo largo de sus vidas y que únicamente la mitad de los afectados logra sobrevivir más de 5 años1. A pesar de la implementación de campañas de diagnóstico precoz, un gran número de cánceres se diagnostican cuando células de un tumor primario ya han invadido tejidos cercanos y se han diseminado a través de la sangre o la linfa a otros tejidos del organismo. En esta fase de la enfermedad, denominada metástasis, las células del tumor ya no están localizadas y, por tanto, ya no pueden eliminarse mediante la cirugía o la radioterapia. La principal forma de tratamiento en esta fase de la enfermedad es la quimioterapia, que consiste en administrar fármacos de forma sistémica con el objetivo de que alcancen y maten a las células tumorales. Pero la gran mayoría de estos fármacos son tóxicos tanto para las células tumorales como para las células sanas, lo que causa una alta toxicidad en el paciente y hace necesario reducir las dosis de estos fármacos a niveles que son poco efectivos. La poca eficacia de la terapia anticancerosa en el tratamiento de pacientes con metástasis se refleja en los bajos porcentajes de supervivencia en estos pacientes. Por ejemplo, las estadísticas indican que el cáncer que más se diagnostica y más muertes causa a nivel mundial es el cáncer de pulmón, que en países desarrollados aproximadamente el 50% de los cánceres de pulmón se diagnostican cuando el paciente ya tiene metástasis distantes, y que únicamente el 4% de estos pacientes logra sobrevivir más de 5 años2. Estos datos indican que es necesario buscar nuevas estrategias selectivas para el tratamiento de cánceres con metástasis, y especialmente para el cáncer de pulmón. En la búsqueda de estrategias anticancerosas selectivas es importante encontrar diferencias entre las células cancerosas y las células normales que puedan explotarse desde el punto de vista terapéutico. Datos recientes indican que las células tumorales tienen defectos en la reparación de determinados tipos de daño genético. La utilización de compuestos que induzcan daños específicos en el ADN causaría la muerte de las células tumorales que carezcan de los mecanismos necesarios para repararlos. Las células normales, que no tienen esos defectos en la reparación del daño genético, repararían el daño y sobrevivirían al tratamiento con esos compuestos3-5. También se ha demostrado recientemente que el metabolismo de las células cancerosas está alterado. A diferencia de las células normales, las células cancerosas activan la glicólisis de forma mantenida incluso cuando los niveles de oxígeno son adecuados (efecto Warburg), y generan niveles elevados de especies reactivas de oxígeno de forma constitutiva. Estas diferencias metabólicas hacen que las células cancerosas puedan ser más susceptibles que las células normales al tratamiento con inhibidores de la glicólisis y/o con compuestos prooxidantes6-12. Tras revisar brevemente información general sobre el cáncer y aspectos básicos sobre el cáncer de pulmón, este trabajo analiza la literatura que sugiere que es posible matar células tumorales de forma selectiva explotando sus defectos en la reparación del daño en el ADN y sus alteraciones metabólicas. Fruto de este análisis se seleccionaron más de 100 compuestos (o estrategias), y su posible actividad anticancerosa selectiva se evaluó mediante el ensayo MTT en células cancerosas de pulmón (A549) y células no cancerosas de pulmón (MRC-5). Posteriormente se evaluó la posible implicación de la inducción de daño en el ADN, de la inhibición de la glicolisis y de la capacidad de generar especies reactivas de oxígeno (capacidad prooxidante) en la actividad anticancerosa de los compuestos más selectivos. El daño en el ADN se evaluó mediante el ensayo del cometa y mediante las técnicas de inmunofluorescencias TARDIS y focos de ¿H2AX. El tipo de daño genético y la implicación de dicho daño en la citotoxicidad de los compuestos activos se evaluaron mediante la utilización de líneas celulares deficientes en las principales rutas de reparación del daño en el ADN (VC8, EM9, EM9-V, UV4, UV5, UV61, KO40 y V3-3) y sus correspondientes líneas celulares no deficientes (VC8-B2, EM9-XH y AA8). La inhibición de la glicólisis se evaluó midiendo los niveles de glucosa (producto inicial de la glicólisis) y de lactato (producto final de la glicólisis) en el medio extracelular tras el tratamiento con el compuesto ensayado. La capacidad prooxidante se analizó evaluando si la actividad citotóxica del compuesto se reducía en presencia de compuestos antioxidantes (catalasa, N-acetilcisteína y MnTMPyP). También se emplearon los ensayos XTT, SRB, clonogénico y Anexina V-FITC para profundizar en los mecanismos citotóxicos de algunos compuestos activos. Finalmente, para confirmar la selectividad anticancerosa de los compuestos más activos, se utilizaron células cancerosas de mama (MCF7), piel (UACC-62) y colon (HCT116) frente a células normales de mama (MCF10) y piel (VH10). Varios compuestos demostraron una selectividad anticancerosa destacable. El epoxialquil galactopiranósido (2S,3S)-2,3-epoxidecil 4,6-O-(S)-bencilideno-ß-D-galactopiranósido (compuesto 35) mostró actividad anticancerosa selectiva en células de cáncer de pulmón, mama y melanoma. Este compuesto indujo daño genético, en cuya reparación estuvo involucrada la vía de reparación por escisión de nucleótidos (NER). La aziridina derivada de galactosa 2-metil-2,3-[N-(4-metilbencenosulfonil)imino]propil 2,3-di-O-bencil-4,6-O-(S)-bencilideno-ß-D-galactopiranósido (compuesto 22) también indujo selectividad anticancerosa en células de pulmón, mama y melanoma, que puede estar mediada por su capacidad de inducir daño genético que requiere NER para su reparación. Es de destacar que las dosis de esta nueva aziridina requeridas para matar células de cáncer de mama fueron aproximadamente 50 veces inferiores a las necesarias para matar células normales de mama. El compuesto dicarbonílico fenilglioxal presentó actividad anticancerosa selectiva sobre células cancerosas de pulmón. Esta actividad fue debida, al menos en parte, a la inducción de daño en el ADN y a la generación de peróxido de hidrógeno. Células deficientes en NER, recombinación homóloga (HR) y unión de extremos no homólogos (NHEJ) fueron más sensibles al efecto citotóxico de este compuesto. Estos datos indican que fenilglioxal produce aductos en el ADN y roturas de doble cadena, y sugieren que tumores con defectos en estas vías de reparación pueden ser hipersensibles al efecto citotóxico de este compuesto13. Las lactonas ¿,ß-insaturadas 2-furanona y 2-pirona mostraron actividad citotóxica selectiva sobre células de cáncer de pulmón, e indujeron daño en el ADN que requiere HR para su reparación. El nuevo antagonista del receptor de neurokinina-1 INKB300b demostró una selectividad anticancerosa marcada sobre células de cáncer de pulmón, mama y melanoma. Resultados preeliminares sugieren que esta selectividad anticancerosa puede deberse, en parte, a su capacidad de inducir daño genético reparado por HR. Los compuestos fenólicos pirogalol (presente en el compuesto mayoritario del té verde epigalocatequina-3-galato), ácido clorogénico (presente en el café) y dodecil hidroxitirosil éter (derivado sintético del compuesto presente en el aceite de oliva hidroxitirosol) también mostraron selectividad frente a células cancerosas de pulmón14-16. La citotoxicidad de estos compuestos estuvo mediada, al menos en parte, por la producción de especies reactivas de oxígeno y por la generación de daño en el ADN. Las vías de reparación HR, NHEJ y Anemia de Fanconi (FA) estuvieron implicadas en la reparación del daño inducido por pirogalol, y la vía de reparación por escisión de bases (BER) en la de dodecil hidroxitirosil éter. La combinación de este derivado de hidroxitirosol con 5-fluorouracilo indujo un efecto sinérgico en células de cáncer de pulmón y un efecto antagónico en células normales de pulmón. Este compuesto también demostró actividad anticancerosa selectiva frente a células de cáncer de mama. Debido a la posible implicación del transportador Na+-K+-ATPasa en la elevada capacidad glicolítica de las células cancerosas17, y sabiendo que los heterósidos cardiotónicos son conocidos inhibidores de este transportador, se evaluó la actividad anticancerosa selectiva de varios heterósidos cardiotónicos (digitoxina, digoxina y ouabaína) y de un extracto hidroalcohólico de las hojas de una planta rica en heterósidos cardiotónicos (Nerium oleander). Los 3 heterósidos cardiotónicos y el extracto vegetal mostraron una elevada selectividad frente a células cancerosas de pulmón e indujeron una marcada inhibición de la glicólisis en estas células. También potenciaron la citotoxicidad de cisplatino en células de cáncer de pulmón al administrarse tras este fármaco anticanceroso. El extracto de Nerium oleander indujo daño en el ADN que requiere HR para su reparación. Cabe destacar que digitoxina inhibió el crecimiento de células cancerosas de pulmón a concentraciones más bajas que las presentes en el plasma de pacientes que utilizan este fármaco para el tratamiento de su enfermedad cardiaca18,19. En conclusión, los resultados obtenidos en este trabajo indican que es posible matar células cancerosas de forma selectiva explotando sus defectos en la reparación del daño en el ADN y sus alteraciones metabólicas. La marcada selectividad anticancerosa mostrada por algunos de los compuestos ensayados requiere confirmación en modelos animales de cáncer. La actividad anticancerosa selectiva de digitoxina en células de cáncer de pulmón a concentraciones terapéuticas apoya la posible realización de ensayos clínicos en pacientes con este tipo de cáncer.