Canales de protones: el potencial tratamiento contra el cáncer que estudian investigadores chilenos

En 2019 la animadora Cecilia Bolocco enfrentó un complejo escenario: el diagnóstico de un tumor cerebral de su hijo Máximo, de solo 14 años.

Los tumores cerebrales en niños son el segundo tumor más frecuente en este grupo de población después de las leucemias. Según establecen estudios, por cada cien mil menores entre los 0 y los 15 años, se detectan unos cinco casos cada año.

En diversas entrevistas Bolocco ha relatado lo que implicó todo ese transitar por el cáncer, que incluyó primero que el adolescente se sometiera a un protocolo equivocado, hasta que finalmente obtuvo el tratamiento indicado. Pero no fue en Chile. Tuvo que ir al St. Jude Children’s Research Hospital en Estados Unidos, para someterse a una radioterapia de protones.

La técnica, a diferencia de otros tipos de radioterapia que utilizan rayos-x para destruir las células cancerosas, utiliza un rayo de partículas especiales llamadas protones (partícula subatómica). Su ventaja es que permite dirigir mejor los rayos de protones hacia un tumor. El resultado es lograr menos daño al tejido sano circundante.

En Chile, investigadores estudia un canal de membrana que transporta protones, específicamente, buscan poder regularlo para encontrar una terapia contra el cáncer.

En esa tarea está el Núcleo Milenio en NanoBioFísica. Se trata de un centro compuesto por un grupo transversal de científicos y científicas de tres universidades, donde participan la Santa María (USM), la Tecnológica Metropolitana (UTEM) y la de Valparaíso (UV), que además, cuenta con el respaldo del Centro Interdisciplinario De Neurociencia de Valparaíso (CINV).

La investigación es guiada por el PhD en Ingeniería Química y académico de la UV, José Antonio Gárate, quien explica que las células tienen un metabolismo o funcionamiento que produce en su interior protones, que corresponden a pequeñas partículas de materia con carga positiva que están en los átomos de todos los elementos.

“En términos prácticos, al producirlos, el medio de la célula se acidifica, es decir, se pone más ácido. Es como cuando uno come y siente acidez, porque tiene muchas de estas partículas y eso hace que disminuya el pH. Entonces, ocurre que los canales donde circulan se abren y los transportan hacia afuera”, explica Gárate.

El resto de los investigadores del Núcleo son: Dra. Valeria del Campo (USM), Dra. Natalia Hassan (UTEM), y los doctores, Carlos González y Eduardo Berríos (UV). Además de los científicos principales, cuentan con dos post-doctorados y seis estudiantes de postgrado de los programas de doctorado en Biofísica y Biología Computacional de la UV, y Química de las UV y USM. Desde el organismo explican que el desarrollo responsable de la nanotecnología requiere entender las interacciones nano-bio a un nivel fundamental. Por lo tanto, el grupo combina ciencias de los materiales, simulación molecular y biofísica poniendo énfasis en mecánica estadística, experimentos cuantitativos y simulación.

Los tumores son un grupo de células desreguladas. Crecen mucho. Cuentan con un metabolismo muy activo, lo que las lleva a producir una gran cantidad de protones. Y los tumores tienen este canal donde pasan y que está funcionando todo el tiempo para poder liberarlos. “Junto al Dr. Carlos González estamos estudiando la posibilidad de inhibir la acción de este canal, y ya hemos visto que, por ejemplo, podemos reducir el tamaño de tumores para terapia de cáncer”, señala Gárate.

Un procedimiento de este tipo sería bastante rupturista, reconoce el investigador. En la actualidad la mayoría de los tratamientos tienden a actuar destruyendo células. “Por eso las quimioterapias y las radioterapias son tan nocivas, porque básicamente tratan de quemarlo todo y así destruir el tumor”, dice.

En este novedoso trabajo se analiza una zona más específica de acción, declara Gárate aprovechando que dicho canal se expresa mucho en tumores y células relacionadas. “Estamos viendo cómo diseñar drogas y tratando de comprender mejor el mecanismo de esta vía de transporte”.

Respecto a plazos para contar con un tratamiento, el científico relata que prontamente van a tener más publicaciones relacionadas. “Hemos entendido y regulado este canal de protones y ya tenemos bastante evidencia de que es un blanco terapéutico para el tratamiento del cáncer. Por ejemplo, hemos demostrado con evidencia que puede afectar el crecimiento de tumores en ratones”, comenta.

La idea final de la investigación con protones es contar con un fármaco modelo, que luego de los estudios pre y clínicos pertinentes, permita combatir ciertos tipos de cáncer. Algo no muy lejano para el experto, puesto que ya tienen lo más importante, el blanco terapéutico. También, con el target u objetivo, que es el canal. “Después deberíamos probar ciertas moléculas o medicamentos conocidos para ver si estos canales se inhiben y estudiar el uso de nanopartículas como vía de entrega del fármaco ya que sabemos que, al inhibir la función del canal de membrana, se inhibe el crecimiento del tumor”, expresa Gárate.

Una vez que se tengan los resultados se debería desarrollar la molécula final. Luego viene un proceso no exento de complicaciones por los procesos de patentes y de otro tipo, como una futura aprobación de la Food and Drugs Administration (FDA), entre otros.

“También tienes que convencer a inversionistas que te lleven a eso y financien la generación del medicamento, porque el proceso de desarrollo es muy caro y requiere muchos pasos que van más allá de las capacidades de este grupo de investigadores”, indica.

Los protones son partículas subatómicas. Eso implica que se deben realizar estudios, mezclando química cuántica, con biología, física, etc. Además se requiere de técnicas de simulación para entender los procesos, por eso “tuvimos que juntar este grupo en lo que llamamos nanofísica”, detalla Gárate. El académico explica que con su equipo pueden simular estas partículas en el computador, utilizando grandes servidores, que corresponden a unos supercomputadores, que les permiten verlas atomísticamente.

Gárate comenta que con esta tecnología han podido ver cada molécula y saber cuáles se mueven con ciertas intervenciones. Sin embargo, no es algo fácil. “Llegar a manipular la materia en este nivel es algo muy complejo, pero aún así se puede”, señala sobre estos estudios, que siempre se deben contrastar con experimentos para confirmar teorías, análisis, etc.