Alrededor del 50 por ciento de los pacientes de cáncer tienen tumores resistentes a la radiación, debido a bajos niveles de oxígeno--un estado conocido como hipoxia. Una startup con sede en San Francisco está desarrollando unas proteínas que podrían transportar oxígeno a los tumores con mayor eficacia, aumentando las probabilidades de que la radioterapia ayude a estos pacientes.El mes pasado, el Instituto Nacional del Cáncer (NCI, por sus siglas en inglés) otorgó a esta startup, Omniox, 3 millones de dólares en financiamiento. Omniox está colaborando con un varios investigadores del Instituto Nacional del Cáncer para comprobar si sus compuestos transportadores de oxígeno mejoran la radioterapia en animales con cáncer.
La mayoría de tumores constan de regiones hipóxicas, y los investigadores creen que éstas tienen un impacto significativo en los resultados del tratamiento en aproximadamente la mitad de los pacientes. Las células tumorales proliferan de tal forma que sobrepasan su suministro de sangre, provocando la creación de regiones con niveles muy bajos de oxígeno. Esta falta de oxígeno de las células tumorales las insta a generar más vasos sanguíneos, los cuales son utilizados por las células metastásicas para viajar a otras partes del cuerpo y diseminar el cáncer.
La radioterapia depende del oxígeno para ser efectiva. Cuando la radiación ionizante ataca un tumor, ésta genera unas sustancias químicas reactivas llamadas radicales libres que dañan las células tumorales. Sin oxígeno, los radicales libres duran muy poco, y la radioterapia no es efectiva. "Actualmente, la radioterapia se administra bajo el supuesto de que los tumores están oxigenados" y serán dañados por ella, indica Murali Cherukuri, director de biofísica del Centro de Investigación del Cáncer del Instituto Nacional del Cáncer con sede en Bethesda, Maryland. "Las regiones hipóxicas sobreviven al tratamiento y reproducen el tumor".
Desde la década de 1950, los investigadores han intentado muchas formas de conseguir aportar más oxígeno a los tumores, sin éxito. Hacer que los pacientes respiren altos niveles de oxígeno antes de la radiación no funciona, y el desarrollo de un agente para transportar oxígeno a un tumor a través de la sangre ha demostrado ser muy difícil. Las proteínas artificiales que imitan el transportador natural de oxígeno del cuerpo, la hemoglobina, pueden ser peligrosamente reactiva--destruyendo otras sustancias químicas importantes presentes en la sangre. Y los otros transportadores de oxígeno tienden a aferrarse al oxígeno con demasiada fuerza o lo liberan demasiado pronto, antes de que llegue a las regiones menos oxigenadas del tumor.
"Confiamos que como la mayoría de tumores son hipóxicos, podremos mejorar la eficacia de la radioterapia en un gran número de personas", señala Stephen Cary, cofundador y director general de Omniox. La empresa ha desarrollado varias proteínas diseñadas para retener el oxígeno hasta que estén dentro del tejido hipóxico. Estas proteínas no se basan en la hemoglobina, por lo que no tiene los mismos efectos tóxicos.
La tecnología de la empresa proviene del laboratorio de Michael Marletta, un profesor de química de la Universidad de California, Berkeley. "La mayoría de sustitutos de la sangre han fracasado", indica Marletta, porque estaban basados en las proteínas de tipo globina, entre las cuales se encuentra la hemoglobina. La hemoglobina puede funcionar en el cuerpo porque está encerrada dentro de los glóbulos rojos. Sin protección, la proteína hemoglobina oxigenada reaccionaría con el óxido nítrico de la sangre, destruyendo el oxígeno, el óxido nítrico, y la propia proteína.
Marletta comenzó a buscar fragmentos de proteínas que se pudieran unir al oxígeno, pero no al óxido nítrico. Empezó con la secuencia genética del grupo de proteínas de tipo globina que se unen al oxígeno. A continuación, utilizó un programa de ordenador para escanear a varias bases de datos del genoma en busca de secuencias similares. De esta forma encontró un grupo de secuencias similares en organismos unicelulares. Marletta estudió estas secuencias y se encontró con que un grupo de ellas se une al oxígeno, pero no al óxido nítrico. Alterando las secuencias ligeramente, Marletta descubrió que era capaz de adaptar la intensidad con que la proteína se une al oxígeno. Este nivel de control significa que Omniox puede diseñar una proteína que libere el oxígeno sólo cuando los niveles de oxígeno del medio son muy bajos—lo que implica que la proteína tiene recorrer todo el camino hasta la región hipóxica del tumor antes de liberar el oxígeno.
Cary, quien anteriormente fue un investigador postdoctoral en el laboratorio de Marletta, cofundadó Omniox en 2006 para desarrollar un agente terapéutico transportador de oxígeno. La empresa ha recaudado un total de cerca de 4 millones de dólares del Instituto Nacional del Cáncer y del Instituto para las Biociencias Quantitativas de la Universidad de California. Actualmente, la empresa tiene su sede en la incubadora de startups de la universidad, la QB3 Garage.
Hasta el momento, Omniox ha demostrado que sus proteínas se acumulan en los tumores de animales vivos, y que las proteínas aumentan la concentración de oxígeno en ésas zonas.
Actualmente, se están realizando varios estudios de estas proteínas en el Instituto Nacional del Cáncer. Cherukuri, quien no está afiliado con Omniox, ha desarrollado un indicador que puede ser usado en imágenes de resonancia magnética para obtener mapas en 3-D y de alta resolución de las concentraciones de oxígeno en el tumor.
Cherukuri está utilizando este método para estudiar los efectos de los agentes de Omniox en ratones con tumores hipóxicos. "Cuando se tiene un tumor muy hipóxico y se administra [el agente Omniox] al animal, la oxigenación aumenta", afirma él. Cherukuri está trabajando con General Electric para desarrollar un prototipo a escala humana de este sistema de escaneo.
Los estudios de Omniox y del NCI tienen como objetivo averiguar cuál de las proteínas de la empresa funciona mejor, cuándo deberían ser administradas, y si el tratamiento realmente mejora la eficacia de la radioterapia. Los estudios también prestarán atención a cualquier respuesta inmune peligrosa provocada por las proteínas foráneas. Si los resultados son prometedores, la empresa tiene planeado comenzar las pruebas en pacientes humanos en 2013.
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