Aptámeros inmunomoduladores (I)

Con este post, queremos abrir una nueva rama en los contenidos de nuestro blog.  La idea es acercaros distintos proyectos de investigación realizados en centros españoles. Y es que no hace falta ir muy lejos para encontrar buenos trabajos de investigación y sobretodo, buenos investigadores. Queremos traeros el talento, la pasión y las ganas de desarrollar buenas ideas que hay cerca de nosotros. Y ya puestos, además de aprender, esperamos que se nos “peguen” algunas de esas cualidades.

Hoy os presentamos a Mario Martinez Soldevilla, investigador del CIMA (Centro de Investigación Médica Aplicada, Pamplona (Navarra)). Está realizando su proyecto de tesis doctoral en la Unidad de Aptámeros, dirigida por el doctor  Fernando Pastor.

Como el tema es muy interesante, dividiremos la información en dos bloques. En este primer post nos contará qué son y cuál puede ser la utilidad de los aptámeros, cómo se formó esta unidad y en qué consiste su trabajo. En el segundo post, y ya sabiendo algo más sobre este tipo de moléculas, nos contará más en detalle en qué punto se encuentra su trabajo.

¿Qué son los Aptámeros?

Los aptámeros son oligonucleótidos de cadena sencilla (ssRNA, ssDNA) cuya secuencia confiere una estructura tridimensional  que les proporciona una elevada afinidad por su diana. El término aptámero fue acuñado por primera vez en 1990 por Andrew D. Ellington y Jack W. Szostak originado a partir de la palabra latina “aptus” que significa encajar y de la palabra griega “meros” que significa partícula. Los aptámeros se seleccionan mediante química combinatoria, más concretamente con una técnica conocida como SELEX (del inglés, Systematic Evolution of Ligands by exponential enrichment). El método consiste en el enriquecimiento sucesivo y amplificación de secuencias que se unan a la diana de manera específica eliminado en cada ronda de selección aquellas secuencias que no se unen. Mediante este método se obtienen aptámeros con afinidades y especificidades por sus dianas de igual o mayor medida que sus correspondientes anticuerpos monoclonales, con constantes de disociación (Kd)  del rango nanomolar  (1·10^-9M). Se pueden generar aptámeros contra la mayoría de las dianas. Además, la estabilidad en suero de los aptámeros puede aumentar mediante modificaciones  químicas. Otra importante ventaja frente a los anticuerpos monoclonales es que presentan toxicidad reducida debido al efecto “targeting”, lo que se traduce en una necesidad de menor dosis para lograr el efecto deseado. Además, en el hipotético caso de resultar tóxicos, se pueden neutralizar en cuestión de minutos inyectando por vía sistémica un oligonucleótido con secuencia complementaria al aptámero. Son moléculas de pequeño tamaño lo que facilita su penetrancia en los tejidos y su biodistribución. Por último pero no menos importante, el hecho de que se puedan sintetizar químicamente y sin depender de productos celulares ni cultivos tiene un efecto muy positivo sobre su coste, su producción y su futura aplicación en el ámbito clínico.

¿Cuál es la situación de los Aptámeros hoy en día?

El primer aptámero de RNA fue descrito en 1990 por Larry Gold y Craig Tuerk como un ligando de la DNa polimerasa T4. Desde entonces, se han descrito un gran número de aptámeros contra muchas dianas en muy diferentes campos de la ciencia. En el ámbito que a nosotros nos ataña, las ciencias de la salud, 8 aptámeros se encuentran en fase clínica, y uno de ellos ha sido ya aprobado por la FDA (Food and Drug administration): Pegaptanib, con marca registrada como MACUGEN: un aptámero anti-VEGF para el tratamiento de la degeneración macular asociada a la edad.

¿Cuál es el punto de partida de vuestro trabajo?

Nuestro punto de partida fue la publicación de un aptámero con capacidad inmunomoduladora que fue seleccionado contra 41BB y descrito por el equipo de investigación de Eli Gilboa en Florida. La implicación y colaboración del Dr. Fernando Pastor (mi director de tesis) en el desarrollo y caracterización de dicho aptámero dio como fruto varias publicaciones de muy elevado factor de impacto. Todo ello contribuyó a que pudiera constituirse la Unidad de Aptámeros en el CIMA. El Dr. Pastor, se unió al Dr. Maurizio Bendandi, especialista en inmunoterapia y su antiguo director de tesis. Su grupo trabajaba en el desarrollo de vacunas idiotípicas para el linfoma folicular y vacunas de células dendríticas pulsadas con lisado tumoral para el tratamiento del glioblastoma multiforme.

¿Cuál es el objetivo final de vuestro trabajo?

El objetivo final del trabajo es la formulación de nuevas vacunas antitumorales basadas en aptámeros y cuyo mecanismo de acción sea la inducción de una respuesta inmunológica robusta, específica y duradera frente al tumor. 

En concreto, nuestra estrategia de trabajo se basa en (i) aumentar la antigenicidad tumoral haciendo diana en tumores a través de aptámeros agonistas de CD40 y (ii) recubrir las células tumorales que expresen MRP1 con ligandos agonistas de CD28

¿Qué papel tienen estas moléculas en un proceso tumoral?

CD40 es una molécula expresada en APCs (del inglés Antigen-presenting  cells), incluyendo células dendríticas, linfocitos B, precursores hematopoyéticos y células estromales de la médula ósea entre otras. La unión de CD40 con su ligando conlleva la activación y por consiguiente la proliferación y supervivencia de dichas células.

En los tumores en los que se expresa CD40 el equilibrio entre la supervivencia de las células tumorales y la inducción de inmunidad tumoral puede depender de la fuerza de la señalización a través de CD40 y en la propia antigenicidad del tumor. Así, las moléculas agonistas y antagonistas de CD40 pueden ofrecer una alternativa terapéutica con efectos antitumorales mediante diversos mecanismos.

CD28 es un receptor de membrana que se expresa en linfocitos T tanto CD4⁺ como CD8⁺. La unión de CD28 con su ligando (B7) constituye la segunda señal de activación de linfocitos T (más conocida como señal de coestimulación) y resulta en la activación y proliferación de los linfocitos. En el microambiente tumoral, los linfocitos no reciben esta señal de coestimulación por lo que quedan en un estado de anergia que les impide destruir las células tumorales. En línea con esto, encontramos como candidato el anticuerpo monoclonal superagonista anti-CD28 TGN1412. Sin embargo, no está en uso debido a la elevadísima toxicidad que genera. La generación de nuevas moléculas capaces de activar linfocitos a través de CD28 es una alternativa prometedora en inmunoterapia contra el cáncer.

MRP1 (del inglés, Multidrug-resistant protein 1) en una proteína de membrana con forma de canal encargada de transportar varias moléculas tanto de dentro hacia fuera como de fuera hacia dentro de la célula. Es una proteína involucrada en la resistencia a quimioterapia ya que es capaz de sacar drogas quimoterápicas fuera de la célula tumoral favoreciendo la resistencia a la quimioterapia y el crecimiento tumoral.

En resumen, lo que nuestra estrategia busca es, en función de la naturaleza del tumor, potenciar la acción del sistema inmune y manipular los mecanismos propios del tumor. Así, podríamos contrarrestar las “habilidades” desarrolladas por las células tumorales para evadir el sistema inmunológico.

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Y hasta aquí puedo escribir. Os dejamos con ganas de más pero no os preocupéis. La próxima semana os desvelaremos cómo marcha el proyecto. Hagan sus apuestas.