Uso de PDOS para prevenir y tratar el cáncer en pacientes con PAF y MAP
¿Qué significa PAF y MAP?
La poliposis adenomatosa familiar (PAF) y la poliposis asociada a MUTYH (PAM) son afecciones genéticas hereditarias raras que predisponen a un riesgo muy alto de cáncer intestinal. Los pacientes desarrollan múltiples pólipos adenomatosos. Estos son pequeños crecimientos en el revestimiento interno del colon (intestino grueso) y otras áreas del tracto intestinal.
La PAF y la MAP son afecciones hereditarias que pueden provocar la formación de cientos a miles de pólipos colorrectales (imagen de Guts UK Charity)
Los pólipos pueden adquirir mutaciones genéticas que alteran el funcionamiento de la maquinaria celular normal y hacen que crezcan rápidamente, de una manera desregulada. Estos pólipos están en camino de volverse malignos.
Progresión del cáncer colorrectal (imagen de Guts UK Charity)
La edad promedio para que se desarrollen pólipos en pacientes con PAF es la mitad de la adolescencia, con múltiples pólipos a la edad de años35. La MAP puede ser menos grave que la PAF, con menos pólipos en desarrollo y más tarde. El diagnóstico se realiza analizando el código genético de los pacientes para buscar mutaciones específicas en el ADN que indiquen por qué se han dañado las instrucciones para el crecimiento celular normal.
A continuación, se realiza un examen endoscópico regular de la parte superior del intestino. La endoscopia implica la inserción de un tubo largo, delgado y flexible que tiene una pequeña cámara de vídeo en el extremo para que los médicos puedan observar de cerca el revestimiento del intestino a medida que se introduce el tubo. El tratamiento se realiza mediante colectomía preventiva (extirpación de algunos o todos los colones). Es posible que sea necesaria una cirugía adicional si se forman pólipos en el duodeno (duodenectomía). Se sabe muy poco acerca de las causas de los pólipos duodenales y en qué se diferencia esto de la enfermedad colorrectal en la PAF y la PAM. La investigación en esta área es una prioridad alta, ya que hay altos costes económicos y de calidad de vida asociados con ambas enfermedades.
El tracto gastrointestinal (imagen de la University of Missouri Health Care)
El grupo de investigación de síndromes tumorales hereditarios (ITSR) ha estado desarrollando modelos celulares de organoides 3D para representar neoplasia maligna duodenal en pacientes con PAF y MAP. En un proyecto conjunto con Cellesce (ahora parte de Molecular Devices) y la Dra. Laura Thomas (ahora en la Universidad de Swansea), estos modelos se desarrollaron aún más para su uso en un entorno industrial, con el fin de facilitar el descubrimiento de fármacos.
Los organoides son estructuras celulares 3D que son versiones miniaturizadas del tejido del que se originaron. Los organoides se utilizan como modelos representativos para la investigación de las causas y efectos de las enfermedades y como una plataforma relevante para el ser humano para las pruebas preclínicas de posibles tratamientos.
Durante el estudio, los organoides intestinales se derivaron y expandieron a partir del material de biopsia intestinal de pacientes con PAF y MAP, para replicar la biología y el aspecto de los adenomas duodenales o del tejido normal (dependiendo de dónde se extrajo la biopsia). Esto incluyó pares emparejados de líneas de organoides 3D enfermas y sanas de los mismos pacientes, para la comparación. Estas líneas se están utilizando para facilitar la investigación adicional sobre la PAF y la PAM, incluido el descubrimiento de fármacos.
Organoides de adenoma duodenal derivados del tejido de biopsia de un paciente con PAF
Proyección de imágenes 3D comprimida de un organoide FAP de adenoma duodenal tomado con un microscopio Zeiss 880 LSM por el grupo ITSR. La tinción azul identifica el ADN en células individuales. La tinción roja es un marcador de la citoqueratina, una proteína que se encuentra específicamente en el revestimiento del estómago y el intestino. El organoide (“miniintestino”) tiene forma esferoidal con un interior hueco (equivalente a la luz del intestino).
Tratamiento farmacológico
El tratamiento ideal para los pacientes con PAF y MAP sería corregir o neutralizar los efectos de las instrucciones defectuosas en estos pacientes. Esto evitaría, o al menos retrasaría, el crecimiento de pólipos y, por lo tanto, la progresión de la enfermedad y no provocaría efectos secundarios no deseados. Hasta la fecha, no se han descubierto fármacos adecuados que satisfagan estas necesidades.
Se está trabajando en varias empresas farmacéuticas para identificar y desarrollar tratamientos completamente nuevos y también para explorar el uso de los fármacos existentes con el nuevo propósito de tratar la PAF y la PAM.Dado que los fármacos ya han sido aprobados para su uso clínico, los costes de desarrollo y el tiempo que se tarda en llegar al paciente se reducen significativamente.
Un ejemplo de fármaco reutilizado es guselkumab (Tremfya), que se utiliza en el tratamiento de la psoriasis en placas. Funciona bloqueando las respuestas inflamatoria e inmunitaria. Janssen Pharmaceuticals (parte de Johnson and Johnson) está realizando ensayos clínicos con este fármaco para tratar a pacientes con PAF.
En otros ensayos clínicos se utiliza etilo de icosapento, utilizado originalmente para prevenir ataques al corazón (GLW Pharma), sirolimus (Emtora Biosciences), utilizado después de trasplantes renales para evitar el rechazo del riñón nuevo y los fármacos elegidos para el estudio siguiente.
Estudio piloto de tratamiento farmacológico
(Samadder NJ, et al Efecto de Sulindac y erlotinib frente a placebo sobre la neoplasia duodenal en la poliposis adenomatosa familiar: Ensayo clínico aleatorizado. JAMA. 2016 Mar 22-29;315(12):1266-75. doi: 10.1001/jama.2016.2522. PMID: 27002448; PMCID: PMC5003411.)
Sulindac (Merck): un antiinflamatorio no esteroideo
Erlotinib (Astellas Pharma EE. UU.): un inhibidor de la tirosina cinasa que ralentiza el crecimiento de las células cancerosas con proteínas específicas (“EGFR”) en su superficie celular.
Para mostrar si el efecto de estos fármacos sobre los organoides 3D refleja la respuesta del paciente, el adenoma duodenal y las líneas organoides 3D normales correspondientes se tratarán con Sulindac y erlotinib solos y en combinación. Si tiene éxito, esto demostrará que el adenoma duodenal 3D y los organoides normales derivados de pacientes con PAF/MAP son una plataforma adecuada en la que probar nuevos compuestos y combinaciones de fármacos para pacientes con estas afecciones. Los resultados de estos estudios también pueden ser relevantes para el tratamiento del cáncer intestinal esporádico.
En Molecular Devices, hemos aumentado la expansión de las líneas de organoides FAP/MAP 3D con nuestro servicio de expansión de organoides 3D Ready . Los organoides de calidad controlada se fabrican a escala para el cribado de alto rendimiento aprovechando el biorreactor patentado y la tecnología de bioprocesos pendiente de patente para producir organoides derivados de pacientes (PDO) fiables y predictivos. Estos grandes números son fundamentales para permitir que los organoides se utilicen más ampliamente en investigaciones innovadoras y pantallas de alto rendimiento por parte de las empresas farmacéuticas para facilitar el descubrimiento y desarrollo de fármacos. Hable con un experto para obtener más información sobre nuestros organoides listos para el ensayo.
Reconocimientos:
La organización benéfica Bowel Cancer West apoyó el trabajo inicial para derivar y cultivar modelos de organoides FAP y MAP 3D. Cellesce y el acelerador de innovación clínica, a través de Accelerate, un programa parcialmente financiado por el Fondo Europeo de Desarrollo Regional, apoyaron conjuntamente el desarrollo adicional de los modelos.
Ninguno de los trabajos en el proyecto ITSR para derivar, cultivar, expandir y probar líneas organoides FAP y MAP podría haber tenido lugar sin el apoyo y el arduo trabajo del personal administrativo, de investigación y clínico en hospitales NHS, Universidad Cardiff, Parque Género de Gales, Biobanco Oncológico de Gales y Cellesce. Tampoco habría sido posible sin la generosa donación de tejido de biopsia de pacientes con PAF y MAP, por lo que extendemos nuestro agradecimiento.