Bacterias que comen cáncer podrían devorar tumores de adentro hacia afuera.

Las terapias modernas contra el cáncer incluyen tecnologías de vanguardia en genómica, proteómica e inmunología. Sin embargo, investigadores en Canadá han dado un paso más hacia el despliegue de una terapia anticancerígena que involucra algo un poco más natural: bacterias hambrientas de tumores. Esta aproximación, aunque parezca sacada de una novela de ciencia ficción, se basa en principios biológicos fundamentales que aprovechan las debilidades intrínsecas de las formaciones cancerosas.

La bacteria en el centro de este inusual enfoque para combatir tumores es la Clostridium sporogenes, una habitante común de los suelos que prefiere la tranquilidad de la tierra. Este microorganismo tiene una característica particular que la hace ideal para esta misión: solo puede prosperar en un entorno completamente desprovisto de oxígeno. Esto significa que las regiones profundas y necróticas dentro de un tumor, donde el suministro de sangre es deficiente y el oxígeno brilla por su ausencia, son como su hogar ideal.

Si bien la bacteria tiene algunas limitaciones genéticas que le impiden alcanzar todo su potencial anticancerígeno de forma natural, un par de estudios recientes han demostrado avances que podrían convertir a la C. sporogenes en una opción terapéutica viable. Como explica Marc Aucoin, coautor del estudio e ingeniero químico de la Universidad de Waterloo, las esporas bacterianas entran en el tumor y encuentran un entorno lleno de nutrientes pero sin oxígeno, lo cual prefieren. En ese momento, comienzan a consumir esos nutrientes y a crecer en tamaño, destruyendo la masa tumoral desde adentro.

Cómo las bacterias podrían impactar en los tumores

Las células muertas en el núcleo de un tumor son el refrigerio perfecto para la C. sporogenes, pero los esfuerzos previos para desplegar la bacteria de forma terapéutica se habían topado con un obstáculo importante. Cuando las bacterias alcanzan los márgenes del tumor, los niveles de oxígeno en los tejidos circundantes aumentan drásticamente. Este oxígeno actúa como un veneno para la C. sporogenes, matándola antes de que pueda erradicar completamente el tejido tumoral.

Eliminar por completo las células tumorales del cuerpo es esencial para evitar la recurrencia del cáncer. Si quedan restos en la periferia, el tumor puede volver a crecer con mayor agresividad. Por esta razón, investigadores como Aucoin han estado buscando formas de ayudar a la C. sporogenes a sobrevivir en los bordes de los tumores, donde el ambiente deja de ser estrictamente anaeróbico y empieza a mezclarse con la circulación sanguínea normal del paciente.

En el primer estudio, publicado en el Biotechnology Journal, los científicos transfirieron un gen de otra bacteria, la Clostridium aminovalericum. El gen en cuestión, denominado noxA, tiene la capacidad de descomponer el oxígeno y se expresa con fuerza cuando la C. aminovalericum entra en contacto con el aire. Al transferir este gen, los investigadores lograron que la noxA ayudara a aumentar la tolerancia de la C. sporogenes al aire, permitiéndole pasar más tiempo alimentándose y destruyendo células en las fronteras de un tumor sin morir instantáneamente.

Sin embargo, este avance presentaba un dilema ético y biológico: este gen debe activarse solo en el momento adecuado para ser terapéuticamente eficaz. Si se le dieran a la C. sporogenes las herramientas para sobrevivir en entornos oxigenados todo el tiempo, existe el riesgo de que la bacteria salga del tumor y comience a dañar tejidos sanos en otras partes del cuerpo, lo que convertiría un tratamiento prometedor en una infección sistémica peligrosa para ti o para cualquier paciente.

La importancia del microentorno tumoral

Para entender por qué este enfoque es tan revolucionario, debes comprender primero qué hace que un tumor sea un lugar tan inhóspito para la mayoría de nuestras células. A medida que un tumor crece, su red de vasos sanguíneos se vuelve caótica e ineficiente. El centro del tumor a menudo se queda sin suministro de oxígeno, un estado conocido como hipoxia. La mayoría de los tratamientos convencionales, como la radioterapia y ciertos tipos de quimioterapia, dependen del oxígeno para generar radicales libres que maten las células cancerosas.

Esto crea un refugio para las células cancerosas en el centro del tumor, donde los tratamientos estándar no llegan con eficacia. Aquí es donde entra en juego la C. sporogenes. Al ser un organismo anaerobio estricto, lo que es una debilidad en el resto del cuerpo se convierte en su mayor fortaleza dentro del tumor. Las bacterias no solo sobreviven allí, sino que prosperan, utilizando los restos celulares y el metabolismo tumoral para multiplicarse.

La estrategia de los investigadores canadienses no es simplemente soltar bacterias y esperar lo mejor. Se trata de una ingeniería de precisión que busca transformar a un habitante del suelo en un "misil biológico" inteligente. Al modificar su respuesta al oxígeno, están intentando cerrar la brecha entre el núcleo hipóxico del tumor y su periferia oxigenada, asegurando que no quede ninguna célula maligna capaz de reiniciar el proceso canceroso.

Una combinación ganadora mediante ingeniería genética

En un segundo estudio, publicado en ACS Synthetic Biology, el equipo de Aucoin añadió un sistema de seguridad que podría prevenir la supervivencia accidental de la bacteria fuera del tumor. Este sistema, conocido como quórum sensing (percepción de quórum), fue extraído de la bacteria Staphylococcus aureus. El quórum sensing es, en esencia, un método de comunicación química que permite a las bacterias censar cuántos individuos de su misma especie hay en los alrededores.

Los sistemas genéticos que dependen del quórum sensing se activan solo cuando hay suficientes bacterias presentes para producir una señal química lo suficientemente fuerte. En su estudio, Aucoin y su equipo demostraron que este sistema podía inducir a la C. sporogenes a expresar una proteína fluorescente verde (GFP) solo cuando la densidad bacteriana era alta. El objetivo final es combinar este "interruptor" de densidad con el gen noxA.

Si esta combinación funciona según lo previsto, significaría que una vez que la C. sporogenes abandone el microambiente densamente poblado del tumor y entre en el resto del cuerpo, la reducción en la densidad de la bacteria apagaría automáticamente el sistema de quórum sensing y, por ende, el gen noxA. Sin la protección del gen contra el oxígeno, la bacteria volvería a ser vulnerable al aire, lo que la haría incapaz de sobrevivir o consumir tejido sano en otras partes de tu organismo.

El papel del quórum sensing en la seguridad terapéutica

El quórum sensing es uno de los fenómenos más fascinantes de la microbiología y su aplicación en la medicina sintética está abriendo puertas que antes considerábamos cerradas. Imagina que las bacterias son soldados que solo atacan cuando reciben una señal específica que indica que tienen refuerzos suficientes. En el caso de la terapia contra el cáncer, esta "señal" es la alta concentración de bacterias dentro de la masa tumoral.

Cuando las bacterias están hacinadas dentro del tumor, producen pequeñas moléculas de señalización. Al alcanzar un umbral crítico, estas moléculas activan el gen noxA, permitiendo que las bacterias sobrevivan un poco más en las zonas periféricas oxigenadas para terminar su trabajo de limpieza. Pero, si una bacteria individual se escapa al torrente sanguíneo, no habrá suficientes moléculas de señalización a su alrededor. El interruptor se apagará, el gen noxA dejará de funcionar y el oxígeno del sistema circulatorio eliminará a la bacteria de forma natural y segura.

Este nivel de control genético es lo que diferencia a la medicina moderna de los intentos históricos de usar patógenos para curar enfermedades. No se trata solo de usar una bacteria, sino de reprogramarla para que obedezca órdenes lógicas: "si hay muchas bacterias y poco oxígeno, crece y destruye; si hay pocas bacterias y mucho oxígeno, detente y muere". Es una lógica binaria aplicada a la biología para proteger la salud del paciente.

Comparativa con las terapias convencionales

A menudo te preguntarás por qué necesitamos nuevas terapias si ya contamos con la quimioterapia y la radioterapia. La respuesta reside en la especificidad y la toxicidad. La quimioterapia es un tratamiento sistémico que afecta a todas las células que se dividen rápidamente, lo que incluye no solo a las cancerosas, sino también a las de tu cabello, tu sistema digestivo y tu médula ósea. Esto es lo que causa los conocidos efectos secundarios debilitantes.

La terapia con bacterias como la C. sporogenes ofrece una especificidad biológica natural. Estas bacterias no tienen interés en tus células sanas porque el entorno oxigenado de un tejido normal les resulta letal. Solo se activan donde el cáncer ha creado condiciones anormales. Además, a diferencia de los fármacos que deben ser transportados por la sangre (la cual llega mal al centro de los tumores), las bacterias son agentes activos que pueden navegar y colonizar las áreas de difícil acceso.

Otro punto crucial es la resistencia a los medicamentos. Las células cancerosas suelen mutar para volverse resistentes a los compuestos químicos de la quimioterapia. Sin embargo, es mucho más difícil para una célula tumoral desarrollar una defensa contra una bacteria que físicamente consume sus nutrientes y destruye su estructura interna. Al combinar la ingeniería genética con la capacidad depredadora natural de la bacteria, los científicos están creando una herramienta a la que el cáncer difícilmente podrá adaptarse.

Hacia los ensayos clínicos y el futuro de la oncología

Ahora que los investigadores han probado por separado cada parte del sistema que podría convertir a la C. sporogenes en una asesina de tumores altamente eficaz, su siguiente paso es realizar ensayos preclínicos. Estos estudios son fundamentales para observar cómo interactúa este sistema completo dentro de organismos vivos complejos antes de pasar a las pruebas en humanos.

El camino hacia la aprobación clínica es largo y riguroso, pero los resultados obtenidos por el equipo de la Universidad de Waterloo proporcionan una base sólida. La posibilidad de utilizar bacterias programadas abre un nuevo frente en la guerra contra el cáncer, uno donde aprovechamos la evolución de millones de años de microorganismos para nuestro beneficio. En el futuro, podrías ver tratamientos donde las bacterias trabajen en conjunto con la inmunoterapia, preparando el terreno al destruir el núcleo del tumor y permitiendo que el sistema inmunitario del paciente termine el trabajo en los márgenes.

Es importante recordar que este artículo no ofrece consejos médicos y debe utilizarse únicamente con fines informativos. La ciencia avanza a pasos agigantados, pero cada tratamiento debe ser validado y personalizado por profesionales de la salud. Lo que sí es seguro es que la frontera entre la biología sintética y la medicina se está volviendo cada vez más delgada, prometiendo soluciones más seguras y efectivas para enfermedades que antes considerábamos invencibles.

Fuentes

https://www.eurekalert.org/news-releases/1117493

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/biot.202300067

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acssynbio.3c00473

https://uwaterloo.ca/news/media/researchers-engineer-bacteria-consume-cancerous-tumors