La complejidad del cáncer, revelada en 3D
Mapas superdetallados en tres dimensiones de los «barrios» y «suburbios» tumorales abren la puerta a futuras estrategias terapéuticas contra el cáncer.
Por Enrique Coperías
Un nuevo análisis dirigido por investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en San Luis (Estados Unidos) se traduce en una serie de mapas tridimensionales detallados de las estructuras internas de múltiples tipos de tumores. Estos atlas del cáncer revelan cómo se organizan, en tres dimensiones, las distintas células tumorales —y las células del entorno de un tumor—y cómo cambia esa organización cuando un tumor se extiende a otros órganos.
Según los investigadores, estos detallados hallazgos ofrecen a los científicos valiosos planos de los tumores que podrían conducir a nuevos enfoques terapéuticos e iniciar una nueva era en el campo de la biología del cáncer.
El estudio forma parte de un grupo de doce artículos publicados el 30 de octubre en la serie de revistas Nature por miembros de la Red del Atlas de Tumores Humanos, un consorcio de investigación financiado por el Instituto Nacional del Cáncer (NCI) de los Institutos Nacionales de Salud (NIH) estadounidenses.
Datos detallados de múltiples tipos de cáncer
El análisis en 3D, publicado en Nature, incluye datos detallados sobre los cánceres de mama, colorrectal, páncreas, riñón, útero y vías biliares.
La última década de investigación oncológica se ha caracterizado por enormes avances en la comprensión de las actividades de las células en el entorno de un tumor, tanto del propio cáncer como de sus células de apoyo, incluso a nivel unicelular.
El nuevo estudio empieza a revelar no solo lo que hace cada célula, sino también dónde está situada cada una de ellas en el tumor intacto y cómo interactúa una por una con sus células vecinas, estén éstas al lado, calle abajo o en un vecindario completamente distinto.
Esta nueva información podría ayudar a los científicos a comprender cómo los cánceres se propagan o desarrollan resistencia al tratamiento, por nombrar algunas áreas en las que se está investigando con mayor tenacidad.
“Estos mapas tridimensionales de tumores son importantes porque por fin nos permiten ver lo que hasta ahora solo habíamos podido deducir sobre las estructuras tumorales y su complejidad”
«Sabíamos que en el tumor había células cancerosas, células inmunitarias y células estructurales que a veces protegían al cáncer de la quimioterapia y del ataque del sistema inmunitario, pero ahora podemos ver realmente esas líneas de batalla —dice Ding. Y añade—: Ahora tenemos la capacidad de ver cómo difieren las regiones del tumor en el espacio tridimensional y cómo cambia el comportamiento en respuesta a la terapia o cuando el tumor se extiende a otros órganos».
Estos estudios han abierto una nueva era en la investigación del cáncer, con el potencial de transformar la forma en que entenderemos y trataremos el cáncer en el futuro, según dice Ding en una nota de prensa de la Washington University School of Medicine.
En general, los investigadores descubrieron que los tumores tenían una mayor actividad metabólica —es decir, quemaban más combustible—en sus núcleos y una mayor actividad del sistema inmunitario en sus bordes. También descubrieron que un tumor puede contener múltiples vecindarios con diferentes mutaciones genéticas que impulsan su crecimiento.
El metabolismo en 3D del cáncer
Estos barrios y arrabales se están valorando por cómo conducen a la respuesta y a la resistencia al tratamiento en diversos tipos de cáncer. Esto sugiere que pueden ser necesarios distintas terapias específicas para abordar las mutaciones clave en los distintos vecindarios.
«Esta comprensión del metabolismo tridimensional del cáncer influirá en la forma de operar de nuestros tratamientos actuales — y a veces en su ineficacia—, y conducirá al desarrollo de nuevas terapias contra el cáncer —afirma Fields—. Es realmente transformador».
Además, algunas zonas tumorales pueden tener una alta actividad de las células inmunitarias, conocidas como regiones calientes. El mismo tumor también puede tener las llamadas regiones frías, que no tienen mucha o ninguna actividad inmunitaria.
Ataque a las barriadas tumorales
Las regiones calientes suelen responder bien a las inmunoterapias, pero las regiones frías, no, lo que posiblemente ayude a explicar por qué algunos tumores parecen responder a las inmunoterapias al principio y luego desarrollan resistencia.
Si se pueden identificar varios perfiles de mutación, así como vecindarios fríos y calientes, se presenta la posibilidad de diseñar estrategias de tratamiento que podrían ser efectivas contra todas las barriadas dentro del mismo tumor.
Los investigadores, entre los que se encontraban los coautores Chia-Kuei (Simon) Mo y Jingxian (Clara) Liu, ambos estudiantes de posgrado en el laboratorio de Ding, también descubrieron grandes variaciones en la profundidad a la que las células inmunitarias se habían infiltrado en los distintos tumores y en el lugar donde se reunían los distintos tipos de células inmunitarias, como las células T y los macrófagos.
Estos mapas tumorales pueden ayudarnos a predecir la resistencia al tratamiento
Algunas muestras de tumores metastásicos mostraban cómo el cáncer traspasaba los límites de las células inmunitarias para seguir invadiendo el tejido sano, lo que tal vez ilustre un fenómeno denominado agotamiento de las células inmunitarias, en el que el sistema inmunitario se ve desbordado por un cáncer agresivo y ya no puede contener su crecimiento.
«Si podemos ver células T agotadas dentro de un tumor, potencialmente podríamos activar dichas células con un inhibidor de puntos de control u otras inmunoterapias —explica Ding. Y añade—: Pero si no las vemos, sabremos que ciertas inmunoterapias no funcionarán. Estos mapas tumorales pueden ayudarnos a predecir la resistencia al tratamiento. Nunca antes habíamos podido hablar así de los tumores: ser capaces de ver que las células inmunitarias están presentes en el tumor, lo que sugiere oportunidades de aprovecharlas para los tratamientos».
Investigadores de WashU Medicine han generado mapas estructurales de tumores en tres dimensiones. Estos atlas celulares en 3D, publicados en Nature, revelan la organización tumoral a nivel de una sola célula y brindan oportunidades para explorar nuevos enfoques para la terapia del cáncer. Imágenes tumorales proporcionadas por Erik Storrs/Ding lab.
Los investigadores de la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en San Luis dirigieron otros dos estudios que forman parte de este paquete de publicaciones. Uno de ellos, publicado en Nature Cancer y codirigido por Ding y William E. Gillander, ofrece un análisis detallado del cáncer de mama, e identifica cómo los distintos tipos de tumores de mama se originan a partir de diferentes tipos celulares.
El equipo de investigación también descubrió que el agotamiento de las células T era frecuente en un tumor agresivo conocido como cáncer de mama triple negativo. El conocimiento de la célula de origen y del panorama inmunitario en el cáncer mamario podría ayudar a orientar futuras estrategias de tratamiento. ▪️
Información facilitada por la Facultad de Medicina de la Universidad de Washington en San Luis
Fuente: Mo, CK., Liu, J., Chen, S. et al. Tumour evolution and microenvironment interactions in 2D and 3D space. Nature (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-024-08087-4
