El viaje a los avatares de los pacientes: Construyendo un biobanco viviente para el cáncer de ovario
Profesor Stephen Taylor. Crédito: Cancer Research UK
Un biobanco viviente podría respaldar el desarrollo de nuevas terapias para el cáncer de ovario avanzado. Aquí seguimos el viaje de un equipo financiado por Cancer Research UK para construir un biobanco vivo para el cáncer de ovario.
En 2015, el profesor Stephen Taylor tenía un plan. Después de 15 años estudiando la división celular en líneas celulares, quería probar cómo los medicamentos de quimioterapia antimitóticos interfieren con el proceso en un entorno clínicamente más relevante.
Taylor y su equipo con sede en la División de Cáncer de la Universidad de Manchester Los científicos estaban interesados en evitar algunos de los problemas asociados con las líneas celulares. Está bien documentado que a menudo no reflejan el tumor original y pocos tienen información clínica asociada. Entonces, desarrollaron un plan para examinar con precisión cómo el estabilizador de microtúbulos Taxol causa la muerte de las células cancerosas en células de cáncer de ovario primario derivadas de pacientes.
A medida que avanzan los proyectos, estaba destinado a ser uno relativamente simple. «Pensé, bien, obtengamos células de los pacientes», recuerda Taylor. «Establezcamos colaboraciones con un hospital y probemos nuestras hipótesis en células de biopsias».
Facilitado por la ubicación del laboratorio en el sitio del hospital The Christie en Manchester, fue un plan que, cinco años más tarde, produjo un biobanco vivo de células de cáncer de ovario. El equipo ahora puede recolectar muestras principalmente en forma de ascitis de pacientes con cáncer de ovario recidivante y sin tratamiento previo con quimioterapia. Han logrado hacer crecer más de 80 cultivos de cáncer de ovario ex vivo.
Si bien el plan era sencillo, el viaje hasta este punto resultó ser todo lo contrario. «Me esperaba una gran sorpresa. Lo que descubrimos fue el pequeño y sucio secreto de la biología del cáncer, que todo el mundo conoce, pero nadie cuenta», dice Taylor. «Las células cancerosas primarias no crecen nada bien en cultivo».
¿Por qué un biobanco vivo?
Entonces, ¿por qué molestarse? El cáncer de ovario es la principal causa de mortalidad relacionada con la ginecología. El carcinoma de ovario seroso de alto grado (HGSOC), el subtipo más frecuente, se desarrolla rápidamente y rara vez se diagnostica antes de la enfermedad en etapa avanzada. Las opciones de tratamiento son limitadas y las tasas de supervivencia no han mejorado sustancialmente durante 20 años.
Para desarrollar un tratamiento nuevo y más eficaz, los investigadores necesitan modelos preclínicos que reflejen más fielmente el cáncer de ovario in vivo. Si bien las líneas de células cancerosas son un recurso importante, tienen una serie de limitaciones. Quizás lo más conocido es el simple hecho de que algunas líneas celulares bien establecidas han existido durante tanto tiempo.
«Algunos han estado creciendo en cultivo durante 40, 50, tal vez 60 años. Si piensas en la deriva genética y cómo se habrán adaptado esas células, ¿realmente reflejan el tumor original del que provienen?» pregunta Taylor. «Tenemos muy poco conocimiento sobre los orígenes de algunas de esas líneas celulares. No hay patología que las acompañe y ciertamente no hay datos clínicos».
Fue la promesa de un sistema modelo que reflejara con mayor precisión las características fenotípicas y genéticas de las células de cáncer de ovario lo que impulsó a Taylor y su laboratorio a desarrollar su biobanco viviente. Si pudieran recolectar y cultivar células de cáncer de ovario directamente de los pacientes, podrían evitar esta deriva genética y anotar cada cultivo con información clínica. Partiendo del supuesto de que la principal barrera era el acceso a las muestras de los pacientes, establecieron una colaboración con The Christie y el Biobanco del Centro de Investigación del Cáncer de Manchester (MCRC) y comenzaron a recolectar muestras de ascitis de pacientes con cáncer de ovario.
«Habíamos resuelto el problema de acceso. Ahora teníamos muestras saliendo de nuestros oídos», dice Taylor. «Si las ponemos en una placa de Petri, deberían crecer porque las líneas celulares establecidas crecen como malas hierbas, ¿no? Fue entonces cuando nos encontramos con la gran sorpresa de que las células cancerosas primarias no crecen en cultivo».
Magia absoluta
El problema parecía ser que la ascitis, aunque es una buena fuente de células tumorales, también está llena de fibroblastos asociados con el cáncer, que prosperan en cultivo.
«Lo que se ve es que los fibroblastos crecen y se dividen y, finalmente, se apoderan de todo el plato», dice Taylor. «Lo cual no tenía sentido. Las células cancerosas son inmortales, mientras que los fibroblastos normales son mortales, así que ¿por qué crecían como locos y se apoderaban de mi placa de cultivo mientras las células tumorales simplemente se sentaban allí sin hacer nada?»
A las células tumorales separadas no les fue mucho mejor. Estaban convencidos de que la respuesta a la proliferación de células de cáncer de ovario se encontraba en las condiciones correctas del medio de cultivo, pero conocer la receta exacta era el punto conflictivo. Y puede haber permanecido así si no fuera por un comentario fortuito durante una revisión de la solicitud de subvención del programa CRUK.
Uno de los revisores señaló a Taylor un artículo que describe la búsqueda de una década del medio de cultivo ideal para cultivar células de cáncer de ovario humano ex vivo. Sin embargo, el proceso de hacerse con el medio fue lento. Mientras tanto, la Dra. Louisa Nelson, investigadora asociada posdoctoral en el laboratorio de Taylor, leyó el artículo y decidió tomar el asunto en sus propias manos.
«Louisa dijo ‘¿por qué no me hago un ¿Vamos?’ Y pensé, no, no hay forma de que funcione, la receta es tan complicada», dice Taylor.
Pero Nelson estaba decidida, y valió la pena que su medio funcionara y, por primera vez, el laboratorio de Taylor pudo recolectar muestras de pacientes y luego cultivar con éxito células tumorales de ovario.
La Dra. Louisa Nelson, investigadora asociada posdoctoral en el laboratorio de Taylor, desempeñó un papel crucial en el desarrollo del biobanco viviente. Crédito: Cancer Research UK
«Cuando conseguimos que creciera la primera muestra, fue absolutamente mágico», dice Taylor. «Mirar por el microscopio y ver estas pequeñas colonias de células que claramente estaban creciendo. Fue simplemente asombroso».
A pesar de su papel fundamental, es un éxito del que la propia Nelson es humilde. «Ahora tenemos una tasa de éxito de alrededor del 30% de las muestras de pacientes que se establecen como cultivo», dice ella. «Esto todavía no es lo ideal, pero estamos trabajando para aumentar esto probando diferentes condiciones de cultivo y diferentes recubrimientos plásticos».
Un camino hacia los avatares de los pacientes
Nelson ahora ejecuta los modelos de cáncer de ovario (OCM) generados como parte del biobanco viviente y tiene más de 80 cultivos en crecimiento, cada uno con un historial clínico. La clave de esto son las colaboraciones que ha construido el laboratorio.
«El MCRC Biobank juega un papel importante en esto», dice Nelson. El MCRC es una asociación entre CRUK, la Universidad de Manchester y The Christie NHS Foundation Trust y se creó para apoyar la investigación colaborativa.
Agrega: «Se coordinan con el personal clínico de The Christie para permitirnos recibir la cantidad de muestras que recibimos. También coordinan el consentimiento de todos los pacientes y nos brindan los detalles del tratamiento. Sin ellos, la El proceso no sería tan ágil como lo es».
Debido a que el biobanco viviente genera OCM que se asemejan tanto a las características del cáncer de ovario, el laboratorio de Taylor ahora puede usarlo no solo para investigar los mecanismos biológicos subyacentes, sino también para probar nuevas estrategias terapéuticas. De manera tentadora, el concepto de biobanco viviente incluso abre la posibilidad de un enfoque personalizado para el tratamiento del cáncer de ovario, aunque esto todavía puede estar lejos.
«Si podemos cultivar células rápidamente, sería posible probar una variedad de medicamentos o combinaciones de medicamentos en cada muestra de paciente», explica Nelson. «Esto luego se retroalimentaría a la clínica, lo que permitiría a los médicos tomar decisiones informadas sobre qué medicamentos funcionaron bien para un paciente individual. Por el momento, esto no es posible, pero es algo en lo que estamos trabajando».
Es una emoción cautelosa compartida por Taylor. «Queremos tomar una biopsia de un paciente y examinarla frente a fármacos y determinar empíricamente de qué podría beneficiarse el paciente. De esta manera, el OCM actúa como un avatar del paciente. Sin preocuparse por caracterizar esas células o biomarcadores, simplemente deje que el tumor nos diga qué es». sensible a.»
«Pero hay muchos desafíos con este enfoque», agrega Taylor. «No hay garantía de que podamos generar una cultura, y puede llevar bastante tiempo. Todavía no hemos optimizado la plataforma para hacer esto».
Por ahora, usar el biobanco para desarrollar una comprensión de la biología subyacente ya ha dado lugar a una sorpresa. El análisis del número de centrosomas y la microscopía de lapso de tiempo de alta resolución revelaron mitosis heterogéneas mucho más pronunciadas que las observadas en las líneas celulares establecidas. Este hallazgo ha dado lugar a un artículo y sugiere, dice Taylor, que se subestima la disfunción mitótica en los cánceres humanos avanzados.
«Cuando vi por primera vez imágenes de estas células cancerosas en el microscopio, se veían tan anormales», dice. «Se podría decir de inmediato que algo andaba terriblemente mal. Estamos estudiando estas células como recién salidas de un paciente y lo que obtenemos es cromosómicamente muy inestable. Sin embargo, las células sobrevivieron».
Muchas de las muestras de Taylor provienen de pacientes que se han sometido a quimioterapia extensa con tumores que han adquirido resistencia a los medicamentos. “Cuanto más tiempo dejemos las células en cultivo, se volverán mucho más estables, mucho más homogéneas”, dice. «A medida que evolucionan, parte de ese daño cromosómico se perderá. Al tratar de estudiarlos tan pronto como podamos, creo que estamos superando muchos de los problemas que vemos con las líneas celulares».
Amplitud y profundidad
Entonces, ¿qué quiere hacer el equipo a continuación con el biobanco viviente? Es una cuestión tanto de amplitud como de profundidad, dice Taylor.
La amplitud es simple: quiere crear tantos OCM a partir de tantas muestras como sea posible. «Entonces podemos comenzar a observar cualquier fármaco dado y examinarlo en todas nuestras muestras», dice Taylor.
En cuanto a la profundidad, el equipo se centrará en los detalles específicos de una sola muestra. Debido a la eficiencia del flujo de muestras de ascitis de la clínica al laboratorio, Taylor y Nelson pueden recolectar conjuntos de muestras longitudinales de pacientes individuales. Luego pueden comenzar a construir una imagen de cómo cambian las células tumorales a lo largo del curso de la enfermedad.
«Como biólogo celular, lo que quiero son células tumorales primarias antes de la quimioterapia, y quiero la enfermedad recidivante tratada con terapia para ver qué está cambiando», explica Taylor.
Por último, Taylor está muy interesado en que el biobanco viviente se convierta en una plataforma para colaboraciones.
«No podemos hacer todo y hay muchas personas que pueden progresar en áreas de la biología de las células cancerosas en las que no somos expertos», dice. «Ya sea que el biobanco se convierta en un recurso para otros, o que ayudemos a crear los medios de cultivo, esta es una gran oportunidad para llegar y formar colaboraciones».
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La creación de un biobanco vivo para el cáncer de ovario Proporcionado por Cancer Research UK Cita: El viaje hacia los avatares de los pacientes: Creación de un biobanco vivo para el cáncer de ovario (29 de marzo de 2021) recuperado el 30 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2021-03-journey-patient-avatars-biobank-ovarian.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.