Los vectores fagos, emergen como portadores de terapia génica contra células cancerosas hepáticas
Antecedentes
El carcinoma hepatocelular (HCC) es un cáncer con gran heterogeneidad molecular, alta tasa de recurrencia tras el tratamiento y resistencia a medicamentos, lo que resulta en un pronóstico desfavorable. Se estima que en 2024, aproximadamente 850 000 personas fueron diagnosticadas recientemente y más de 730 000 murieron en todo el mundo. Aunque las opciones de cirugía, terapia local, inmunoterapia y terapia dirigida se han ampliado, resulta difícil lograr efectos sostenidos en pacientes con enfermedad avanzada.
La terapia génica, que transporta genes terapéuticos dentro de las células tumorales, se considera una alternativa, pero los vectores de entrega son un obstáculo. Los virus eucariotas como los adenovirus y los virus asociados a adenovirus (AAV) tienen una alta capacidad de penetrar en las células, pero presentan limitaciones como la inmunidad previa, la exposición a tejidos no objetivo, y restricciones en la capacidad de carga y producción. Los nanocaracteres no virales son relativamente seguros, pero a menudo no son suficientemente eficientes en la entrada celular y la expresión génica.
Los fagos, virus que infectan bacterias, no son infecciosos naturalmente para células de mamíferos, pero su superficie y genoma pueden modificarse con relativa facilidad. Los investigadores revisaron estudios previos sobre el uso de esta propiedad para la entrega de genes dirigidos al HCC, y analizaron los obstáculos que impiden la traducción clínica. Este artículo es una revisión narrativa que analiza críticamente la literatura existente, no presenta resultados de nuevos estudios animales o clínicos.
Hallazgos clave
La estrategia básica propuesta por los investigadores es el display fágico. Al expresar péptidos o fragmentos de anticuerpos que se unen a tumores en las proteínas de la envoltura de fagos como M13, T4, T7 y fago lambda, se puede diseñar para reconocer receptores específicos en la superficie de las células hepáticas cancerosas, como el glicoproteína 3 (GPC3) o las integrinas. Entre los candidatos se incluyen el péptido L5 dirigido a GPC3 y ligandos de la serie RGD que se unen a las integrinas.
Una vez que el fago entra en la célula mediante endocitosis mediada por receptores, debe suceder una serie de pasos: escape de la endosoma, liberación de la carga en el citoplasma, transporte al núcleo y expresión del gen terapéutico. En este proceso, los vectores AAVP, que combinan elementos de fagos M13 y AAV, son destacados. Estos vectores contienen un cassette de expresión para mamíferos entre las secuencias terminales invertidas de AAV2, y en la envoltura fágica se colocan ligandos dirigidos a tumores.
El gen terapéutico principal es el gen del ligando de la apoptosis inducida por el factor de necrosis tumoral (TRAIL). La proteína TRAIL recombinante tiene una vida media corta en sangre y una baja acumulación en tumores, pero al introducir el gen en las células hepáticas cancerosas, se puede producir TRAIL dentro de la célula. El TRAIL expresado activa receptores de apoptosis y caspasa-8, lo que desencadena la apoptosis a través de caspasas secundarias y la vía mitocondrial. En los estudios revisados, no se observó la transferencia de genes de TRAIL a hepatocitos normales.
También se presentó la idea de cargar CRISPR-Cas9 para cortar o corregir mutaciones en genes oncológicos. El ARN guía de CRISPR reconoce una secuencia de 20 nucleótidos, y Cas9 corta el ADN de doble cadena tres nucleótidos antes de la secuencia PAM. Sin embargo, la combinación de fagos y CRISPR aún está en etapas iniciales de desarrollo y no es una tecnología clínica probada para el tratamiento del HCC.
Significado y perspectivas
Los fagos pueden unir ligandos dirigidos y cargas terapéuticas en una sola partícula, y se pueden amplificar mediante cultivo bacteriano. Su falta de afinidad natural por células de mamíferos también puede servir como un elemento de diseño para reducir la entrega no específica. Al cambiar la carga terapéutica, como genes de apoptosis, herramientas de edición genética o marcadores para diagnóstico, se puede ampliar el fago como una plataforma integrada de diagnóstico y tratamiento.
Sin embargo, la unión superficial no garantiza una expresión génica eficiente. Los fagos son propensos a la degradación en endosomas y lisosomas, y el mecanismo de escape al citoplasma aún no está completamente aclarado. Tras la administración intravenosa, los macrófagos del hígado y bazo pueden eliminar rápidamente las partículas, y se pueden generar anticuerpos neutralizantes tras administraciones repetidas. La conjugación con polietilenglicol o la encapsulación en liposomas pueden prolongar el tiempo de permanencia en el cuerpo, pero se debe verificar el equilibrio entre la afinidad tumoral y la evasión inmunitaria.
En la etapa de producción a gran escala, se requiere la eliminación de endotoxinas bacterianas y ADN residual, y el control de la pureza, potencia y estabilidad por partícula. También se necesitan procesos y regulaciones estandarizados de fabricación bajo buenas prácticas de fabricación (GMP). En particular, como esta revisión no proporciona datos de eficacia independientes, primero se debe verificar la distribución en el organismo, la toxicidad y el efecto tras administraciones repetidas en modelos de organoides hepáticos y animales con función inmunitaria preservada. La viabilidad en pacientes solo se puede evaluar tras acumular evidencia preclínica sólida.
El cáncer hepático, principalmente el carcinoma hepatocelular (HCC), sigue siendo una carga sanitaria global marcada por un pronóstico desfavorable con una eficacia terapéutica limitada y altas tasas de recurrencia. El HCC sigue siendo uno de los cánceres más mortales del mundo, con opciones terapéuticas limitadas y una alta resistencia a los tratamientos convencionales. A pesar de la baja eficacia terapéutica, la heterogeneidad molecular, la resistencia al tratamiento y la alta tasa de recurrencia, el carcinoma hepatocelular (HCC) sigue siendo un problema sanitario significativo en todo el mundo. Estas limitaciones han estimulado la investigación de métodos enfocados para entregar carga genética terapéutica a las células cancerosas. Los fagos bacterianos han ganado atención creciente como una plataforma de entrega emergente debido a su versatilidad genética, facilidad de ingeniería, capacidad de modificación superficial y entrega dirigida de carga. En esta revisión narrativa, se analiza críticamente el potencial terapéutico de los fagos bacterianos modificados en el contexto del tratamiento del HCC, centrándose en la entrega de genes mediada por display fágico, la entrega intracelular de genes mediada por fagos, la entrega de genes TRAIL y estrategias terapéuticas basadas en CRISPR/Cas. Se ha señalado previamente en la literatura que el display fágico puede usarse para unir ligandos que se unen a tumores a la superficie de un fago, lo que puede ayudar a reconocer receptores en el sitio tumoral y promover la entrega dirigida al receptor. La aplicación terapéutica se ve limitada por la entrega ineficiente al citoplasma, la degradación endosómica, la identificación y eliminación inmunitaria, la estabilidad del vector, la escalabilidad de producción y los problemas regulatorios. En conclusión, los fagos bacterianos modificados son una herramienta prometedora y versátil para la entrega de genes dirigidos en el HCC, pero se necesita más investigación mecanística, preclínica y translacional para demostrar su efectividad terapéutica y utilidad clínica para este propósito.
En el desarrollo real, se puede considerar un escenario en el que se seleccionen pacientes con carcinoma hepatocelular positivo para GPC3 que no se pueda resecar, y se administre intravenosamente un vector híbrido fago-AAV con el gen TRAIL o una carga terapéutica dependiente del tumor basada en CRISPR, unido a un ligando que se une a GPC3. Si la proteína terapéutica se expresa solo en tejidos tumorales, se puede reducir el daño al hígado normal, y también se puede considerar la combinación con inmunoterapia o embolización arterial química.
La primera tarea para la industrialización es comparar la tasa real de entrega in vivo entre los ligandos candidatos, en lugar de su afinidad teórica. Luego, se debe cuantificar la tasa de escape endosómico, la acumulación en hígado y bazo, la presencia de anticuerpos neutralizantes y la cantidad residual de endotoxinas, y establecer criterios de calidad entre los diseños. El valor actual no es un tratamiento aplicable inmediatamente, sino la consolidación de principios de diseño y puntos de falla para portadores de genes dirigidos al HCC. Artículo original en Journal of the Egyptian National Cancer Institute