Desarrollan estrategia que debilita células de cáncer de colon usando enzimas encapsuladas

El cáncer colorrectal se ha convertido en uno de los principales desafíos de salud pública en Chile debido al sostenido aumento de su incidencia, especialmente entre personas jóvenes. De acuerdo con antecedentes del Ministerio de Salud, la enfermedad presenta una tasa de mortalidad de 11,5 por cada 100 mil habitantes, mientras que diversos estudios advierten un incremento sostenido de los casos durante las últimas décadas, ya que entre 1990 y 2017, la incidencia pasó de 13,4 a 22 casos por cada 100 mil habitantes en el país, consolidándose como uno de los cánceres con mayor crecimiento en la población chilena.

En este contexto, la académica del Departamento de Química de la Universidad de La Serena (USerena), Claudia Bernal dio a conocer que recientemente lideró la publicación de dos artículos de investigación ligados a la tesis del Doctorado en Ingeniería en Alimentos y Bioprocesos de la alumni USerena, Siegried Lillo.

En esta investigación también participó el Dr. Ronny Martínez, académico del Depto. de Ingeniería en Alimentos de la USerena, las investigadoras Yuliana Monsalve y Mónica Mesa, de la Universidad de Antioquia (Colombia), Yohana Defranchi y el Dr. Giuliano Bernal Dossetto, del CancerLab del Departamento de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina de la Universidad Católica del Norte (UCN).

El uso de enzimas para atacar el metabolismo celular

Con respecto a esto, la Doctora en Ciencias Químicas, Claudia Bernal relató que «yo me había adjudicado el proyecto Fondecyt Desarrollo de biocatalizadores inmovilizados basados en enzimas oxidasa para producir ácidos derivados de azúcares de manera sostenible. Siegried entraba al doctorado, necesitabamos una idea que conectara el proyecto y la tesis«. Así nació la idea de trabajar con dos enzimas, la glucosa oxidasa, que tiene el poder catalítico de oxidar glucosa a ácido glucónico, y la asparaginasa, que evita la conversión de asparagina en ácido aspártico.

La académica también explicó que «la importancia de esto es que las células sanas tienen rutas metabólicas que se pueden activar si existe déficit de glucosa o de ácido aspártico en el ambiente celular, en cambio, las células cancerígenas no pueden hacer eso, ya que no tienen las rutas metabólicas para suplir el déficit nutricional que generan estas enzimas».

Un ataque doble a las rutas de energía y proteínas

En línea con esto, la Dra. Bernal recalcó que «esto no es algo desconocido, pero lo novedoso es que logramos juntar dos enzimas y atacar dos rutas metabólicas a la vez, la de la glucosa, que es la ruta de la energía, y la del ácido aspártico, involucrado en la generación de proteínas. Si una célula no tiene energía y no puede sintetizar proteínas, metabólicamente no es viable».

Ahondando en esto, la investigadora dio a conocer que «el primer artículo muestra que al poner estas enzimas en contacto con células sanas y cancerígenas, son estas últimas las que se ven afectadas, ya que no tienen las rutas metabólicas para suplir el déficit nutricional que generan estas enzimas».

Innovación en biotecnología

Además de esto, la académica hizo hincapié en que estas enzimas no pueden ser inyectadas directamente en las células, porque se podría afectar la estabilidad enzimática y disminuir así su acción, sumado a que se necesita una dosificación y que estas estén dirigidas al órgano afectado.

Bernal también detalló que «esta investigación está enfocada en el cáncer de colon -el que ha tenido un incremento en diagnóstico muy alto – por eso buscamos materiales que encapsularan estas dos enzimas, permitiendo una liberación controlada de estas, pasando por la boca y el estómago, hasta llegar al colón,  donde se podría degradar y liberar ambas enzimas».  

«El segundo artículo mostró que efectivamente sí conviene encapsularlas, porque las enzimas llegarían activas al colon y tienen un efecto diferenciado en células sanas y cancerígenas, por lo que eventualmente, estas podrían empaquetarse como una pastilla y llegar al colón sin necesidad de pasar por el torrente sanguíneo», agregó.

Proyecciones

Asimismo, la académica adelantó que «aún queda mucho por investigar, como verificar si estos efectos se pueden expandir a otros tipos de células, además de determinar el efecto real que generan, porque hasta ahora comprobamos que las células cancerígenas disminuyen al ser expuestas a estas enzimas, pero no sabemos por qué mueren, por lo que esto podría escalar con estudios clínicos y farmacológicos, sobre todo ahora que nuestra universidad tiene las carreras de Química y Farmacia, y Medicina».

En relación al principal aporte de esta investigación y lo qué significó alcanzar estos hallazgos durante su formación doctoral, la ingeniera en Alimentos y Dra. Ingeniería en Alimentos y Bioprocesos de la Universidad de La Serena, Siegfried Lillo, aseguró que «el principal aporte de esta investigación fue demostrar que las matrices híbridas de sílica-quitosano pueden proteger y liberar enzimas terapéuticas, como la glucosa oxidasa y la asparaginasa, de forma controlada según el pH del entorno, con potencial de aplicación en terapias contra el cáncer gástrico«.  

«A nivel personal, ver este trabajo materializarse en publicaciones científicas internacionales fue una enorme satisfacción, ya que reafirmó mi compromiso con la investigación y con la generación de conocimiento desde la Universidad de La Serena», expresó.

Buscan reducir los efectos secundarios

Por su parte, el director de CancerLab Centro I+D del Departamento de Ciencias Biomédicas de la Facultad de Medicina, Universidad Católica del Norte, Dr. Giuliano Bernal Dossetto -quien también participó de esta investigación- afirmó que «actualmente las terapias contra el cáncer gástrico tienen efectos adversos para el paciente. Esto se debe a que son poco selectivas, pues las drogas antitumorales afectan tanto a las células tumorales como a las normales».

En línea con esto, destacó que «lo que se busca con agentes co-adyuvantes, como la glucosa oxidasa y la asparaginasa, es precisamente afectar selectivamente a las células tumorales, al tiempo de no afectar las células sanas. El usarlos en combinación con la quimioterapia convencional, permitiría disminuir la concentración de estos últimos, sin perder su capacidad antitumoral, al tiempo de no ejercer efectos secundarios en el paciente, o que al menos, estos sean mínimos».