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Tratamiento médico de los tumores urológicos - urovirtual.net

Terapia génica en el cáncer de próstata

Fecha de publicación:
28-08-07

Autor:
Instituto Médico Tecnológico

El cáncer de próstata es un tumor muy apropiado para ensayar estrategias de terapia génica por varios motivos. En primer lugar no existe curación para la mayoría de los pacientes en los que el tumor se diagnostica en estadios avanzados. Por otro lado, la próstata produce proteínas específicas codificadas por genes conocidos como por ejemplo PSA, h-kalikreina-2, antígeno específico de membrana (PSAM), fosfatasa ácida prostática, probasina, relaxina H2 y muchas otras que por el momento no han sido identificadas y caracterizadas. Estas proteínas o sus genes pueden ser utilizados como blanco de terapia génica o pueden ser incorporados en un vector para ser administrados por inyección intraprostática. Además existen promotores específicos que dirigen la transcripción de estas proteínas que también pueden ser administrados utilizando vectores (93). La anatomía y biología de la próstata también contribuyen a que sea un buen modelo para ensayar protocolos de terapia génica. La próstata, al no cumplir ninguna función vital puede ser considerado como un órgano no esencial, por lo que puede ser extirpado en su totalidad sin que el individuo padezca ninguna limitación (94). Además, para la aplicación de la terapia génica se puede acceder fácilmente a la próstata por varias vías como la transuretral, transperineal y transrectal.

Por otro lado, los resultados del tratamiento pueden ser controlados por tacto rectal, ecografía transrectal y otros métodos por imagen como son la TAC y la RMN así como por la variación en las cifras de PSA, aunque el descenso de este marcador no se debe considerar como un criterio de respuesta al tratamiento (95). El estadio tumoral es muy importante en el momento de planificar la terapia génica. Si el paciente presenta un tumor localizado, el tratamiento se puede aplicar por inyección directa en la glándula por vía transrectal y guiado por ecografía.

Uno de los retos técnicos que se plantean al planificar la terapia génica en el cáncer de próstata es que en un momento dado, solo se encuentran en proceso de división celular entre 4% y 5% de la población celular total del tumor y que el tiempo de duplicación de este tumor es superior a 150 días por lo que dado este reducido índice de proliferación para la transferencia génica se deben utilizar vectores independientes de la división celular como es el caso de los adenovirus (96).


Estrategias inductivas y cito-reductivas en el cáncer de próstata


Estas estrategias intentan la administración de genes con la finalidad de eliminar células tumorales directamente o sensibilizarlas para que puedan ser destruidas con radioterapia, hormonoterapia o afectando el aporte sanguíneo de las mismas.

Inmunoterapia: La alteración o la pérdida de los complejos de histocompatibilidad tipo I, de las moléculas co-estimulatorias B7.1, B7.2 y los antígenos asociados a los linfocitos citotóxicos es uno de los mecanismos por los cuales las células de cáncer de próstata se protegen de la acción del sistema inmunitario (97-99). El mecanismo básico para desarrollar una respuesta antitumoral es a través de la activación de los linfocitos citotóxicos específicos CD8+, que son capaces de reconocer antígenos tumorales y destruir las células que los presentan. Existen varios métodos para lograr esa respuesta antitumoral: 1- utilización de vacunas fabricadas con tumor autólogo o no autólogo; 2- inyección intratumoral de vectores conteniendo genes de citocinas; 3- inyección intratumoral de vectores conteniendo genes que codifican moléculas co-estimulatorias (93).

  • Vacunas tumorales: Se pueden producir utilizando tumor autólogo o fibroblastos obtenidos del propio paciente por medio de cirugía o biopsia de próstata. Antes de ser administradas al paciente deben ser irradiadas para eliminar su capacidad replicativa. En el organismo del paciente, los linfocitos T citotóxicos no solo reconocen los antígenos tumorales existentes en la superficie de estas células, sino que además las citocinas transferidas con las vacunas inducen la secreción local de linfocitos T que se incrementan en número y destruyen todas las células que encuentran en el organismos y que presentan dichos antígenos tumorales en su superficie (100).
  • Inyección intratumoral de vectores conteniendo genes de citocinas: La administración de genes codificadores de citocinas (IL2, IL4, IL6, IL7, IL12) o factores estimuladores de colonias (GM-CSF) estimulan una respuesta tumoral que es independiente del complejo de histocompatibilidad tipo I ya que utiliza el complejo de histocompatibilidad tipo II por medio de las células asesinas naturales que producen la destrucción de las células tumorales (101). Las limitaciones que presenta esta forma de tratamiento en pacientes con cáncer de próstata incluyen la posibilidad de no poder obtener suficiente cantidad de tejido tumoral prostático, dificultades para cultivar la células, dificultad para obtener suficiente cantidad de células modificadas genéticamente y finalmente que el tratamiento no parece ser efectivo cuando el volumen tumoral es grande.

    En un modelo de cáncer de próstata hormono-resistente en ratones, la administración de células de cáncer de próstata modificadas genéticamente para secretar GM-CSF aumentó la sobrevida de los animales, comparado con otro grupo de animales a los cuales se les administró solamente células no viables de cáncer de próstata (102). En un estudio en fase I en el que los pacientes recibieron células tumorales no viables, modificadas para secretar GM-CSF la toxicidad observada fue leve y se caracterizó por prurito, eritema e inflamación en el sitio de la inyección. La biopsia practicada mostró la presencia de células dendríticas y macrófagos entre las células de cáncer de próstata que se habían administrado. Se observó además respuesta inmunitaria a través de linfocitos B y T (103).

    La inyección intratumoral de vectores conteniendo genes que expresan IL-2 también produce respuesta antitumoral específica por medio de linfocitos T (104). Similares resultados se han observado en modelos de cáncer de próstata en ratones a los que se les inyectaron vectores con IL-12, con disminución del número de metástasis pulmonares (105). En un estudio en fase I con 24 pacientes con cáncer de próstata localmente avanzado se administró por inyección intratumoral el gen de la IL-2 (Leuvectin®) utilizando liposomas como vector. Los pacientes se dividieron en dos grupos; uno de candidatos a prostatectomía radical y otro en los que había fracasado un tratamiento previo (106). El tratamiento fue bien tolerado sin que se observara toxicidad grado 3 o 4. La activación del sistema inmunitario se constató porque se observó infiltración del tumor con células T en el estudio inmunohistoquímico de las piezas obtenidas y por el incremento de proliferación de los linfocitos en sangre periférica. Además en 16 de los 24 pacientes (67%) se constató descenso del PSA a las 24 horas de la inyección del gen de IL-2 que se mantuvo hasta 8 días después en 14 casos. La inyección intralesional del gen que codifica interferón beta también ha mostrado efectividad para disminuir la proliferación de las células tumorales e incrementar la apoptosis celular (107).
  • Inyección intratumoral de vectores conteniendo genes que codifican moléculas co-estimulatorias. Se han realizado algunos estudios comparando los resultados obtenidos con la aplicación de citocina sola frente a citosina asociada a moléculas co-estimulatorias y citosina frente a GM-CSF y a interferón gamma (108-109). La asociación de IL-12 y la molécula co-estimulatoria B7.1 produjo una reducción significativa del tamaño tumoral y un incremento de la sobrevida en los ratones comparado con los controles y con los animales a los que se les había inyectado solamente IL-12 (108). Por otro lado, cuando se compararon los resultados producidos por la administración de IL-2, GM-CSF o interferón gamma en ratones a los que se les habían implantado tumores en el tejido subcutáneo se observó que con IL-2 se producía la curación de los animales, mientras que con GM-CSF la efectividad fue menor y con interferón gamma el efecto fue mínimo (109).

Terapia génica suicida: Como ya ha sido expresado previamente, en este tipo de terapia génica se utiliza un adenovirus para transferir el virus del herpes simple con la enzima tirosina cinasa (HSV-TK) que convierte por fosforilación una pro-droga inactiva, que se administra por vía sistémica y que es poco tóxica para el organismo, en una droga citotóxica que produce fragmentación del ADN y muerte tanto en células en mitosis como en reposo. Además, la droga es capaz de difundir a las células tumorales adyacentes y destruirlas (bystandar effect) . En el cáncer de próstata, al igual que en otros tumores, la estrategia suicida mas utilizada es el sistema virus herpes simple-tirosina cinasa/ganciclovir. Se han demostrado buenos resultados tanto in vitro como in vivo en modelos animales (110-112). Otro estudio ha demostrado que con esta estrategia no solo se detiene el crecimiento tumoral sino que también desciende el número de metástasis espontáneas a pulmón (36).

Se ha observado que la terapia génica suicida, produce además sobre las células tumorales un efecto sensibilizador a la acción de la radioterapia (113-114) y a los efectos de la supresión hormonal (115). Chhikara et al compararon en un modelo animal de cáncer de próstata, los resultados obtenidos con el tratamiento con radioterapia sola, terapia génica suicida con ganciclovir y la combinación de ambos tratamientos y observaron que en forma aislada ambos tratamientos mostraban un 38% de reducción del volumen tumoral, mientras que cuando se utilizaban en forma combinada el volumen tumoral se reducía en un 61% (116). Además la sobrevida de los animales aumentaba y la incidencia de metástasis pulmonares disminuía con el tratamiento combinado.

Otra enzima utilizada para realizar terapia génica suicida en cáncer de próstata es la citosina deaminasa que convierte la prodroga 5-fluorocitosina en 5-fluoracilo Se han comparado los resultados obtenidos con el tratamiento con virus herpes simple-timidina cinasa/ganciclovir y citosina deaminasa/5 fluorocitosina en la línea celular de cáncer de próstata humano LNCaP observándose que ambos tratamientos por separado producen un porcentaje similar de células viables (40%), mientras que cuando se combinaban ambos tratamientos, el porcentaje de células viables descendía al 23% (117).

Se han realizado varios estudios en fase I en pacientes con cáncer de próstata con la finalidad de valorar la utilidad de la terapia génica suicida (118-121). Herman et al realizaron escalación de dosis entre 1x108 y 1x1011 unidades infecciosas en pacientes con recidiva del cáncer de próstata tras tratamiento con radioterapia radical y observaron mínima toxicidad (grado 1-2) en 4 de 18 pacientes (22%) y respuesta objetiva demostrada por disminución del PSA en tres pacientes (118). Shalev et al aplicaron terapia génica suicida por medio de inyección intraprostática de virus herpes simple timidina cinasa y aplicación intravenosa de ganciclovir o valaciclovir por vía oral durante 14 días después de la inyección (119). El tratamiento lo realizaron en 52 pacientes con cáncer de próstata localizado y observaron toxicidad grado 1-2 en 50% de los casos que se resolvieron al suspender el tratamiento. En 43% de los casos se observó disminución del PSA una media de 44% del valor inicial. Teh et al combinaron radioterapia y terapia génica in situ con virus herpes simple timidina cinasa/valaciclovir con y sin hormonoterapia en 30 pacientes con diferentes estadios de cáncer de próstata (120). Se observaron síntomas gripales en 37% de los casos y la toxicidad fue grado 1 y 2 en 20% y 13% de los casos respectivamente.

Terapia génica antiangiogénica: Se ha demostrado en modelos animales la eficacia de los inhibidores de la angiogénesis (angiostatina y endostatina), administrados por vía sistémica a través de un adenovirus recombinante, para reducir el crecimiento de tumores establecidos y para prevenir la aparición de metástasis pulmonares (122).

Terapia génica radioisotópica: Utiliza una estrategia diseñada para el tratamiento del cáncer de tiroides con yodo radioactivo ya que las células tiroideas tienen la capacidad de concentrarlo. La transferencia a células de cáncer de próstata del sistema que permite almacenar yodo puede ser utilizada como tratamiento antitumoral ya que el yodo 131 emite radiaciones beta que producirían una disminución media del volumen tumoral de 90% (123).

Terapia génica activadora de apoptosis: El objetivo de este abordaje es forzar a las células neoplásicas a entrar en muerte celular programada. A ello se puede llegar utilizando una variedad de mecanismos tales como el bloqueo del gen antiapoptosis bcl-2 con una ribozima que específicamente cataliza el RNA mensajero de bcl-2 haciendo que la célula sea mas susceptible a la apoptosis (124). Con este tratamiento se puede inducir apoptosis en células de cáncer de próstata hormono sensibles pero no en las hormono resistentes. Otra forma de inducir apoptosis en las células de cáncer de próstata es a través de las caspasas que actúan como moduladores de la misma (125-126). Tanto in vitro como in vivo se observó apoptosis intensa y reducción del crecimiento y del volumen tumoral. Similares resultados se han obtenido con oligonucleótidos antisentido dirigidos contra genes anti-apoptosis (127).

Estrategias correctivas en el cáncer de próstata

El objetivo fundamental es reemplazar genes afectados que son de importancia para el normal funcionamiento de las células.

La principal limitación que presenta esta estrategia es que en las células malignas se presentan múltiples alteraciones genéticas (mutaciones, pérdida de genes supresores tumorales, etc.), por lo que la corrección de un solo gen puede no ser suficiente para lograr el efecto terapéutico deseado y abolir el fenotipo maligno de la célula (94). Por otro lado, con las técnicas actuales de transferencia de material genético, no se puede conseguir la expresión estable de los genes transferidos en el 100% de las células tumorales del cáncer de próstata. La mayoría de las estrategias correctivas en el cáncer de próstata utilizan como vectores retrovirus o adenovirus y la vía de administración es la inyección intratumoral. Las estrategias correctivas pueden estar dirigidas a la restitución de los genes supresores tumorales que han perdido las células o a la inactivación de oncogenes.

Restitución de genes supresores tumorales: Consiste en la administración a través de un vector del gen supresor que han perdido las células tumorales. La principal limitación que presenta esta estrategia es que para lograr la erradicación completa del tumor se debe transferir el gen supresor a la totalidad de las células malignas. Se podría aumentar la eficacia de esta estrategia si se combina con otros tratamientos como por ejemplo quimioterapia o radioterapia. Los genes supresores tumorales mas estudiados son p53, p16, p21 y las moléculas de adhesión celular (CAM).

  • Restitución de p53: La función de este gen es detener el ciclo celular entre la fase G1 y S si detecta daño en el ADN, evitando así que se duplique el ADN alterado, dando tiempo a que pueda ser reparado o en caso contrario llevando la célula a apoptosis. En estudios in vitro en líneas celulares de cáncer prostático, se ha demostrado que la administración de p53 con un vector vírico produce inhibición del crecimiento tumoral 128-130). En modelos animales de cáncer de próstata se han observado resultados similares tras la inyección intratumoral de p53 (131-132). Además, no solo se ha demostrado la detención del crecimiento del tumor primario, sino que también se ha reducido la frecuencia de progresión hacia enfermedad metastásica (132). Por otro lado, la administración de p53 no solo produce efectos terapéuticos directamente sino que además se ha demostrado que sensibiliza las células tumorales a la acción de la quimioterapia y radioterapia (133-134).
  • Restitución de p16 y p21: El gen p16 (MTS1) también participa en la regulación del ciclo celular y su pérdida contribuye significativamente a la transformación maligna de la célula y a la progresión tumoral. La administración de este gen a través de un adenovirus ha mostrado su eficacia tanto in vitro como in vivo para detener el crecimiento tumoral y producir necrosis y fibrosis del tumor (135-136). El gen p21 inhibe la replicación del ADN ya que detiene el ciclo celular en la fase G1. La utilización de p21 transferido con un adenovirus produce detención del crecimiento tumoral en un modelo animal de cáncer de próstata (137).
  • Restitución de las moléculas de adhesión celular (CAM): La mutación de estas moléculas es frecuente en el cáncer de próstata y generalmente se asocia con progresión tumoral. La administración de C-CAM utilizando un adenovirus como vector reduce el crecimiento en líneas celulares de cáncer de próstata (138).

Inactivación de oncogenes: Los oncogenes que se ha demostrado que se activan en el cáncer de próstata son ras, myc, erB2 y bcl-2. Al igual que en la estrategia de restitución de genes supresores tumorales, la principal limitación de la inactivación de oncogenes es que para erradicar la enfermedad, se deben abordar todas las células tumorales. Para lograr la inactivación de los oncogenes existen dos estrategias: oligonucleótidos antisentido y ribozimas (94).

Terapia antisentido: Se trata de secuencias de oligonucleótidos que son complementarias a la de los genes que se deben inactivar. Se piensa que actúan a través del bloqueo en la transcripción del ADN o a través de impedir la traslación del ARNm. Se ha demostrado in vitro que la utilización de oligonucleótidos antisentido contra c-myc reduce el crecimiento de las células tumorales (139). Similares resultados se observaron cuando se utilizó terapia antisentido anti erb-B-2, que además fue efectiva para erradicar metástasis de cáncer de próstata de la médula ósea (140).

La terapia antisentido ha sido utilizada también contra los genes ras y raf con disminución del crecimiento tumoral y con aumento del efecto de la quimioterapia (141-142). Recientemente se ha utilizado la terapia antisentido para bloquear el receptor de andrógenos en las células de cáncer de próstata tanto in vitro (143) como in vivo (144), observándose que la expresión de dicho receptor se reducía hasta el 2% de su valor en las 24 horas siguientes al tratamiento. A nivel celular se demostró una reducción significativa del crecimiento, de la secreción de PSA, del receptor del factor de crecimiento epidérmico y un incremento de la apoptosis. La disminución del crecimiento tumoral también fue significativa en los animales castrados (144). El tratamiento fue bien tolerado y no se observaron efectos secundarios.

Ribozimas: Son moléculas de ARN con capacidad para degradar moléculas específicas de ARNm. En cáncer de próstata se han realizado estudios que muestran que ribozimas específicas para degradar ARNm de bcl-2 inducen apoptosis tanto in vitro como in vivo (49-50).

En la base de datos de ensayos clínicos con terapia génica (4), existen registrados 45 estudios en fase I o I-II que han sido aprobados por National Institute of Health de Estados Unidos para el tratamiento del cáncer de próstata. El primero de ellos fue aprobado en 1994 y el abordaje era inmunoterapia utilizando el gen que codifica el factor estimulador de colonias (CSF) transferido por vía subcutánea a través de un retrovirus. En 25 de los 45 protocolos la estrategia es inmunoterapia y se han utilizado interleucinas (1, 2 y 12), elementos promotores de PSA, CSF, transcriptasa inversa de telomerasa y moléculas co-estimuladoras B7.1. Los tratamientos se han aplicado en pacientes que han recidivado tras radioterapia o prostatectomía radical y como tratamiento neoadyuvante antes de radioterapia tanto en tumores localizados como localmente avanzados. En 8 estudios, la estrategia utilizada fue terapia génica suicida con virus herpes simple timidina cinasa ganciclovir o valaciclovir. En 4 estudios la estrategia utilizada es la restitución de genes supresores tumorales, p53 (3 estudios) o p16 (1 estudio). En 7 estudios la estrategia utilizada fue la de vectores oncolíticos aplicando por vía intraprostática elementos promotores de PSA. En el estudio restante se utilizó como estrategia la inactivación de c-myc con terapia antisentido. La ruta de aplicación de la terapia génica ha sido intraprostática en 23 estudios, intradérmica o subcutánea en 12 estudios, intramuscular en 6 estudios e intravenosa en 4 estudios.

Conclusiones

En los últimos años se han logrado importantes avances en el conocimiento de las causas moleculares del cáncer por lo que la terapia génica se ha visto beneficiada, tanto en los sistemas de aplicación (vectores) como en las estrategias terapéuticas. Pese a que en Estado Unidos la terapia génica es aceptada como un instrumento terapéutico potencial, en Europa por el momento no se han desarrollado muchos estudios de investigación. En los próximos años, la aplicación en estudios clínicos de los abordajes ensayados en los modelos experimentales, llevaran a que la terapia génica sea una opción efectiva de tratamiento de los tumores urológicos.

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