Un estudio internacional publicado en Science revela cómo mutaciones en células madre basales de la tráquea darían origen al cáncer de pulmón. Ignacio Bordeu, físico de la Universidad de Chile y único chileno en la investigación, detalla cómo este hallazgo podría abrir nuevas vías para prevenir y tratar este tipo de tumor, uno de los más letales en el país y el mundo.
Un estudio internacional publicado en la revista Science identificó a ciertas células madre basales de la tráquea como el posible origen del cáncer de pulmón. Estas células, al mutar por efecto de agentes cancerígenos como el humo del cigarro, pierden su función normal y comienzan a invadir tejidos sanos, iniciando así el proceso cancerígeno.
Se trata del artículo “Aberrant basal cell clonal dynamics shape early lung carcinogenesis” (“Dinámica clonal aberrante de células basales da forma a la carcinogénesis pulmonar temprana”), liderado por Sandra Gómez-López, investigadora posdoctoral del Lungs for Living Research Centre de la University College London. En la investigación participaron también científicos del Wellcome Sanger Institute, la Universidad de Cambridge y la propia UCL. El físico Ignacio Bordeu, doctor en la Imperial College London y académico de la Universidad de Chile, fue el único chileno que integró el equipo.
El estudio empleó un enfoque interdisciplinario que integró diversas técnicas científicas —como microscopía avanzada, ingeniería genética, bioinformática y modelamiento matemático— y reunió a expertos de distintas áreas para comprender cómo ciertas células dan origen al cáncer de pulmón.
En Hiperlatidos conversamos con Ignacio Bordeu para conocer más sobre los detalles de este hallazgo y sus implicancias para la salud pública.
Abriendo puertas para nuevos tratamientos
¿Cómo podría esta investigación contribuir a mejorar los métodos de detección temprana del cáncer de pulmón en pacientes de alto riesgo, como fumadores o personas expuestas a contaminantes ambientales?
En este trabajo encontramos cuales son las células y los cambios de comportamiento de las mismas que dan origen a las lesiones precancerosas, que permiten la aparición del carcinoma escamoso de pulmón. Entender estos cambios tempranos es clave para encontrar formas de prevenir el cáncer antes de que avance, para entender cómo se propagan estas lesiones una vez que se inician, y para eventualmente desarrollar nuevas estrategias de tratamiento temprano.
El haber identificado no solo las células responsables de la formación de lesiones precancerosas, si no que también marcadores moleculares que las identifican, abre las puertas para el desarrollo de nuevos tratamientos, e idealmente tratamiento focalizados que minimicen el daño al tejido sano. Es importante notar de que a pesar que gran parte de este trabajo se realizó en ratones, se lograron encontrar importantes similitudes con datos humanos de lesiones preinvasivas de carcinoma escamoso de pulmón, por lo que es razonable pensar es aplicaciones para tratamiento en humanos.
¿Qué impacto práctico pueden tener los modelos computacionales desarrollados en este estudio para el diseño de nuevas terapias o estrategias preventivas en salud pública?
Los modelos computacionales nos permiten inferir las reglas básicas del comportamiento de las células sanas y mutantes. En particular, del modelo propuesto para describir el comportamiento de células basales del pulmón, aprendimos que las células al pasar de un estado sano a uno con mutaciones, pueden comenzar a desplazar a las sanas, ocupando cada vez más espacio del epitelio (el tejido que recubre la tráquea y las vías aéreas). Además, del modelo computacional aprendimos que basta con que unas pocas células adquieran este tipo de mutaciones para que, en un plazo de semanas, se vea afectado todo el tejido sano.
Modelos como el propuesto en este estudio pueden ayudar a predecir el efecto de terapias específicas que intentan revertir mutaciones o eliminar células dañinas.
¿Cuáles son los principales factores que hacen que estas células madre basales muten de manera agresiva y cómo podría intervenirse antes de que esto ocurra?
La causa principal de estas mutaciones es la acción de agentes cancerígenos (el más común en humanos es el humo del tabaco), la que induce cambios en la expresión génica de las células, lo que las lleva a cambiar su comportamiento.
En nuestros experimentos en ratones, vimos que la exposición a un agente cancerígeno específico (NTCU) capaz de producir carcinoma escamoso de pulmón, disminuye la capacidad de estas células madres basales para diferenciarse, generando una acumulación de células basales mutantes que impiden la mantención del tejido sano.
La principal forma de intervención es la prevención, es decir, eliminar o disminuir lo más posible nuestra exposición a agentes cancerígenos, como el humo de cigarrillo. Para la gente que tiene predisposición genética al cáncer de pulmón, se pueden realizar chequeos periódicos, e incluso hoy existen pruebas genéticas para identificar mutaciones hereditarias en pacientes de riesgo.
Considerando que Chile tiene una alta mortalidad por cáncer de pulmón, ¿ve factible que este tipo de investigaciones impulse nuevos programas de prevención o diagnóstico en el sistema de salud chileno?
El cáncer de pulmón no sólo es relevante en Chile, si no que es la principal causa de muerte por cáncer en el mundo. Estudios de ciencia básica como este y muchos otros forman las bases del conocimiento que sin duda contribuirán al desarrollo de nuevos métodos de prevención y tratamiento temprano del cáncer de pulmón, que tendrán efecto en CHile y el mundo.
No me atrevo a decir que este estudio en particular será el responsable de esos nuevos métodos, pero sin duda contribuye a una mejor comprensión sobre los orígenes del cáncer de pulmón de células escamosas.
El próximo paso es estudiar cómo estas lesiones precancerosas evolucionan hasta convertirse en metástasis: ¿Cuáles son los principales desafíos científicos que enfrentan en esta etapa?
Esta fase del estudio culminó. Pero luego vienen nuevos trabajos, que podrían o no incluirme, para comprender otras fases de la propagación de las lesiones precancerosas y cómo éstas dan lugar al cáncer, tumores y eventualmente metástasis.
Un desafío importante es intentar aprender más sobre lo que pasa en humanos y si hay diferencias importantes en relación con lo que sucede en ratones. Aquí una dificultad es el acceso a datos que capturen las fases tempranas, preinvasivas del cáncer, ya que normalmente, las muestras se obtienen una vez que el cáncer está avanzado.
Por mi parte, quedan preguntas abiertas en relación con la física y la mecánica de la organización de tejidos sanos y dañados, y cómo los cambios asociados afectan la función del pulmón y otros órganos.
Ignacio Bordeu es físico y académico del Departamento de Física de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile. Obtuvo su doctorado en Matemáticas en el Imperial College London y su magíster en Física en la Universidad de Chile. Su trabajo se centra en la biología física, los sistemas fuera del equilibrio y el modelamiento matemático de fenómenos complejos. Ha participado en investigaciones interdisciplinarias que integran física, biología y matemáticas, contribuyendo al entendimiento de procesos como la carcinogénesis pulmonar y la dinámica de células madre.
