Tratar cánceres hematológicos sin dañar las células sanas?

Un nuevo enfoque de tratamiento combina la biología con la inteligencia artificial y aprendizaje automático para identificar moléculas atacar y degradar la proteína expresada en las células cancerosas de la sangre.

Investigadores de Israel han revelado un enfoque de tratamiento novedoso en la lucha contra los cánceres hematológicos.

El nuevo método, desarrollado por la profesora Mira Barda-Saad y su equipo, implica atacar la proteína citoesquelética, llamada WASp, que tiene una condición estructural única en las células cancerosas hematológicas activas.

Para llevar a cabo sus funciones malignas, las células cancerosas dependen de la actina, una proteína que juega un papel clave en el citoesqueleto.

Las células malignas necesitan actina para estar activas, proliferar, migrar e invadir.

La proteína WASp controla la actividad y estructura de la actina.

El equipo de Bar-Ilan se centró en destruir WASp en células malignas y demostró que la degradación de WASp ayuda a inhibir y destruir estas células malignas.

Su investigación se publicó recientemente en la revista Nature Communications.

Hasta la fecha, la participación de WASp en el cáncer no se ha entendido completamente, pero se sabe que se encuentra en las células cancerosas en una estructura «abierta» única que permite su identificación y manipulación.

La inducción de la degradación de WASp «abierta» puede destruir principalmente células malignas sin amenazar a las células sanas, e incluso puede usarse para tratar la mayoría de los tipos de cánceres hematológicos.

Para dañar el citoesqueleto de la célula maligna, el equipo de investigación realizó un cribado para identificar SMC (compuestos de moléculas pequeñas) que degradan el compuesto WASp en su condición estructural «abierta».

Para identificar las SMC, utilizaron tecnologías de bio-convergencia, que combinan la biología con varias tecnologías de ingeniería, en este caso, inteligencia artificial y aprendizaje automático (AI / ML).

Mediante el uso de un dispositivo desarrollado por el profesor Yanai Ofran, en el laboratorio del profesor Barda-Saad se identificaron pequeñas moléculas que, de hecho, dañan las células cancerosas sin representar demasiado riesgo para las células sanas.

Los investigadores demostraron la eficacia del uso de SMC para inhibir la proliferación y destruir las células malignas en experimentos de laboratorio utilizando células extraídas de pacientes reales, en cooperación con el Hospital Sheba, así como un modelo de ratón portador de cáncer de sangre humano.

La proteína WASp interactúa con otra proteína, WIP, que se une a un punto específico conocido como «sitio de reconocimiento» y la protege contra la degradación.

Las SMC se unen al sitio de reconocimiento y evitan que las dos proteínas se unan, promoviendo así la degradación de la WASp, que ya no está protegida por WIP.

“La idea surgió en mi laboratorio cuando descubrimos el proceso de protección WASp durante un estudio que se publicó en 2014 en la revista Science Signaling”, relata  Barda-Saad.

“Esta investigación primaria condujo al desarrollo de una nueva estrategia de tratamiento”.

Este estudio, que ha estado en marcha desde 2015 con fondos de la Autoridad de Innovación de Israel, puede proporcionar una respuesta para los tipos de cánceres hematológicos para los que aún no se ha encontrado tratamiento.

La orientación focalizada de WASp, que tiene como objetivo dañar el citoesqueleto de las células cancerosas de la sangre, podría reemplazar tratamientos como la quimioterapia y otras terapias biológicas que, debido a su no especificidad, dañan no solo las células cancerosas sino otras células del cuerpo, o hacer que las células cancerosas se vuelvan resistentes al tratamiento.

El conocimiento previo de los sitios de degradación de WASp, también identificados en el laboratorio de Barda-Saad, permitió a los investigadores definir las diversas propiedades de los sitios de unión y les permitió predecir los tipos de SMC que se unirían a la interfase entre las proteínas WASp y WIP. y separarlos.

El equipo de investigación utilizó el aprendizaje automático para predecir las interacciones de WASp con su entorno e identificar moléculas que no bloquearían los sitios de degradación de WASp.

En el momento en que se encontraron estas moléculas, los investigadores verificaron su actividad mediante un trabajo experimental molecular y bioquímico con cultivos celulares y, posteriormente, con un modelo de ratón portador de tumores malignos humanos.

Barda-Saad señala que los SMC ya se están utilizando para diversos fines médicos y pueden administrarse a los pacientes a través del sistema sanguíneo o por ingestión.

Un indicador de la seguridad de esta nueva estrategia de tratamiento es la estructura de WASp en las células sanguíneas normales: es una estructura «cerrada», en comparación con la estructura abierta que se encuentra en las células sanguíneas malignas, lo que evita que las CML se unan al sitio de reconocimiento.

Por lo tanto, teóricamente hablando, el uso de SMC no presenta ningún riesgo significativo.

No obstante, el concepto debe, comprensiblemente, someterse a ensayos preclínicos y clínicos de seguridad, como es el procedimiento estándar con cualquier fármaco.

Esta investigación se centra principalmente en el linfoma no Hodgkin, pero dado que otros tipos de cánceres hematológicos también expresan la proteína diana, que no se expresa en células que no son células sanguíneas, existe una buena posibilidad de que esto también les funcione.

Para Barda-Saad, el desarrollo de esta nueva estrategia terapéutica es más que un logro científico.

“Durante muchos años, durante mis estudios de doctorado y posdoctorado en el Instituto Weizmann, y más tarde en Maryland, Estados Unidos, me concentré en la investigación básica.

Varios casos de cáncer descubiertos en mi familia me llevaron a adoptar un enfoque aplicativo: cómo podría tomar el conocimiento primario y usarlo para desarrollar una estrategia terapéutica?

“El proceso es largo y prolongado porque exige una comprensión profunda de cómo funcionan las células y en qué se diferencian las células cancerosas de las células normales.

¿Cuáles son sus puntos débiles que pueden explotarse?

En esta investigación utilizamos el vasto conocimiento que adquirimos para diseñar una estrategia aplicativa”.

Fuente: LatamIsrael