Terapia génica en el cáncer de próstata. ¿Es posible una vacuna?

Gene therapy: is possible a vaccine for prostate cancer?

Gómez Pérez L.*, Delgado Oliva F.J.*, Vera Donoso C.D.**, Jiménez Cruz J.F.**, Hernández Andreu J.M.***

*Servicio de Urología. Hospital de Elche **Servicio de Urología Hospital Universitario La Fe. Valencia. ***Departamento de Biología Molecular. Universidad Cardenal Herrera - CEU. Valencia.

Dirección para correspondencia

RESUMEN

Introducción: Debido a las limitaciones existentes en el tratamiento del cáncer de próstata en estadios avanzados, se precisan nuevas estrategias de tratamiento para estos pacientes. El desarrollo de la biología molecular en el campo del cáncer de próstata, ha proporcionado un mayor conocimiento de las alteraciones más comunes a nivel del ADN de las células cancerígenas, que podrían ser utilizadas como dianas terapéuticas. En este artículo se han revisado los conceptos actuales en el campo de la terapia génica, las alteraciones génicas más frecuentes en el cáncer de próstata y posibles estrategias de tratamiento.

Palabras clave: Terapia génica. Cáncer de próstata. Vectores virales.

ABSTRACT

Background: New approaches for prostate cancer are needed due to limitations of current therapies for the treatment in advanced stages of the disease. In fact, there is no effective treatment for these patients. Development in molecular biology research on prostate cancer has improved the knowledge of common alterations encoded in DNA sequence, which may be useful as targets for prostate cancer approach. In this review we give an overview of current gene therapy concepts, the most common gene alterations in prostate cancer and the gene therapy treatment strategies.

Key words: Gene therapy. Prostate cancer. Viral vectors.

El cáncer de próstata (CP) se ha convertido recientemente en el tumor diagnosticado con más frecuencia en el hombre y es la segunda causa de mortalidad en varones americanos. A pesar de los avances realizados en el diagnóstico y tratamiento del CP, del 27% al 53% de los pacientes con enfermedad clínicamente localizada no son curados mediante los tratamientos disponibles actualmente y otro 19% presentan enfermedad localmente avanzada en el momento del diagnóstico¹. Actualmente el pronóstico de los pacientes con cáncer de próstata avanzado o con metástasis es desolador a pesar de la respuesta inicial a la deprivación androgénica. En estos casos, el CP es básicamente resistente a los esquemas de quimioterapia sistémica, mientras que la radioterapia sólo tiene utilidad como terapia paliativa. Por este motivo, el desarrollo de nuevos tratamientos, como la terapia génica, es un objetivo prioritario.

Los estudios citogenéticos actuales se basan en la hipótesis de que el cáncer es el resultado de de alteraciones cromosómicas que afectan a genes que podemos definir como críticos. Los cánceres, incluido el de próstata, se desarrollan en una serie de etapas que asocian alteraciones genéticas, lo que se traduce en fenómenos como proliferación celular, seguido de transformación maligna de estas células y diseminación metastásica. Se ha intentado establecer un patrón de alteraciones cromosómicas² que definan esta progresión tumoral aunque debido a la heterogenicidad histológica del CP y los sucesivos hallazgos de genes implicados, no existe un patrón común que defina claramente las etapas de este cáncer (Fig. 1).

Existen diferentes estrategias³ de tratamiento en TG como:

- Terapia génica de corrección, que intentaría restaurar la función normal de un gen mutado o deleccionado (normalmente genes supresores tumorales) favoreciendo la reparación genética o muerte celular, o interferir la actividad de genes promotores de actividad tumoral (oncogenes).

- Terapia génica citorreductora mediante la transferencia de un gen que provoque la muerte de células tumorales (genes suicidas).

- Terapia génica de inmunodulación, aquella capaz de inducir la expresión de genes que incrementen la respuesta inmune contra células tumorales.

Vectores para la terapia génica

Para que la TG sea efectiva, es importante tanto la elección de los genes adecuados para su manipulación, como el tipo vehículo que utilizaremos para transportar los genes seleccionados a las células diana, ya que la TG más sofisticada no sirve de nada a menos que los genes puedan ser dirigidos a una fracción importante de las células tumorales⁴. El vector ideal sería aquél que siendo específico para la célula diana, fuera capaz de transferir los genes de interés de un modo eficaz para su posterior expresión. No debe ser tóxico ambiental, ni para el paciente, no mutagénico, ni inmunogénico e idealmente producido en altas concentraciones a bajo coste⁵. Este tipo de vector ideal no existe hasta la fecha. Los vectores utilizados se dividen en dos grupos, virales y no virales.

Vectores virales

Son los vectores utilizados en la mayoría de los ensayos clínicos de TG, ya que son capaces de integrarse en las células humanas y expresar sus genes de un modo eficaz. La principal manipulación que debe realizarse en este tipo de vectores radica en eliminar las regiones del genoma viral necesarias para su replicación y patogénesis. Las regiones del genoma eliminadas pueden entonces ser reemplazadas por aquellos genes terapéuticos que deseemos transferir. Las manipulaciones génicas no alterarían el tropismo del virus por la célula diana, ni su capacidad de expresarse⁶. Los más utilizados han sido retrovirus, adenovirus, adenovirus asociados, virus herpes simple y pox virus, aunque otro tipo de vectores han sido investigados, como los reovirus⁷, virus de la enfermedad de Newcastle⁷ y virus de la estomatitis vesicular⁸.

Son RNA virus de cadena simple, capaces de introducirse en la célula diana tras unirse a receptores específicos de membrana, a través de su cubierta proteica. Una vez en el citoplasma de la célula, el RNA viral se transcribe en DNA de doble cadena mediante la enzima transcriptasa inversa que fabrica el propio virus. Este DNA debe pasar al núcleo, lo que ocurre en las células en división únicamente. Posteriormente se integra en el genoma huésped, expresándose el material genético transducido durante largo tiempo.

Los retrovirus utilizados en la TG están manipulados, de forma que conservan su capacidad infectiva, pero son incapaces de replicarse eficazmente. Debido a la pobre penetración y difusión de los retrovirus tras la inyección directa en el tejido prostático, así como su capacidad para producir mutagénesis y potencial desarrollo de enfermedades malignas, los retrovirus no suelen ser utilizados como terapia génica en el CP. Por otra parte, el genoma de los retrovirus es pequeño, lo que limita la cantidad de material genético que puede transportar⁹.

De la familia de los retrovirus, los lentivirus (como el de la inmunodeficiencia humana) presentan ciertas ventajas, como la capacidad de integrarse en el genoma, tanto si las células están en división como si no. Sin embargo, los aspectos relativos a la seguridad, han limitado mucho su utilización¹⁰.

Adenovirus

Son virus DNA de doble cadena. Existen más de 40 serotipos reunidos en 6 grupos (de la A a la F). Los más estudiados pertenecen al grupo C (serotipos Ad2 y Ad5)¹¹. Son los vectores virales más empleados en el CP en estudios clínicos, debido a la facilidad de su manipulación in vitro, posibilidad de producir virus purificados en altas concentraciones y capacidad de transducción eficiente. Se traslocan al núcleo, tanto de células en división como quiescentes y su DNA no es incorporado al genoma del huésped, por lo que minimizan el riesgo de mutagénesis y desarrollo de enfermedades malignas.

Una de las principales desventajas es que la expresión del DNA insertado es temporal y además desencadena una respuesta inmune celular y humoral por parte del huésped, que elimina tanto el vector como la célula transducida. La respuesta inmune es más rápida tras las siguientes inyecciones prostáticas del vector. Estos aspectos limitan la expresión del material genético insertado⁵. Ha sido posible incrementar la duración de la expresión génica mediante la utilización de inmunosupresores o agentes que bloquean linfocitos T citotóxicos¹².

Se han desarrollado nuevos adenovirus a los que se les ha quitado la mayoría de la secuencia genética de su genoma. Estos vectores (adenovirus “vacíos”) tienen la ventaja de poder transportar largos fragmentos de DNA de más de 35Kd, en comparación con los vectores tipo adenovirus (8Kd) y no expresan proteínas víricas, lo que limita la capacidad de generar respuesta inmune¹³ por parte del huésped.

Existe la posibilidad teórica de diseminación local de los adenovirus inyectados al aparato genitourinario, en particular a los testes, donde teóricamente podría insertarse en la línea germinal de los espermatozoides y pasar a siguientes generaciones en caso de descendencia, aunque este hecho no ha sido demostrado¹⁴.

Adenovirus asociados

Una de sus desventajas es que una vez manipulado, pierde su capacidad de integrarse en el genoma huésped en un lugar específico (19q13.4), lo cual incrementa su capacidad de inducir mutagénesis de inserción¹⁵. Su capacidad para transportar genes es pequeña (5kbp) y los virus helper pueden contaminar las preparaciones para su uso clínico.

Herpes simple

Son virus DNA de doble cadena, cuyo uso está limitado por su potencial patogénico, transducción poco eficaz y una expresión pasajera de los genes transportados. Sin embargo poseen algunas cualidades importantes en el ámbito de la terapia génica. Una vez manipulados son vectores con alta capacidad de transporte (35kb), con mayor afinidad por las células tumorales, infectando células estén o no en división³. Se ha desarrollado un tipo de vector llamado “amplicón”, el cual contiene múltiples secuencias repetidas, que conservando su potencial infectivo, no existe posibilidad de replicación y posee una elevada capacidad de transporte¹⁶.

Pox virus

Virus DNA de doble cadena, como el vaccinia virus. Este vector es capaz de facilitar la expresión de genes estimuladores de citokinas, las cuales poseen poder antitumoral. También pueden ser manipulados para expresar genes suicidas, manteniendo una expresión prolongada de sus productos⁴.

De la misma familia es el virus canaripox, identificado en aves, que es capaz de infectar células humanas sin producir alteraciones significativas locales o sistémicas, expresando los genes insertados durante largo tiempo. Por este motivo se está utilizando en ensayos clínicos, donde ha demostrado su capacidad para inhibir el crecimiento tumoral en murinos¹⁷.

Vectores no virales

Son modos de transferencia génica mediante medios físicos o químicos. Incluyen:

Cadenas de DNA: La inyección física de DNA es el método más simple de transferencia génica. El mecanismo por el cual las los genes se introducen en las células diana se conoce como transfección. El DNA transferido se trasloca al núcleo por mecanismos no bien definidos, expresándose de forma transitoria o permanente en función de su integración en el genoma del huésped. La transfección más eficaz se consigue en las células musculares estriadas, consiguiendo un efecto terapéutico por las proteínas sintetizadas, que liberadas al torrente circulatorio ejercen su efecto sistémico⁴.

Liposomas: Son vesículas compuestas por una doble capa de fosfolípidos, donde pueden ser incluidas sustancias como fragmentos de DNA. Impiden la degradación del DNA tras la administración intratumoral o sistémica, hasta alcanzar la diana terapéutica. Cuando alcanza la célula diana, la cubierta lipídica se fusiona con la membrana de la célula tumoral, liberando directamente la cadena de DNA al citoplasma celular^5,19. Puede transportar gran cantidad de material génico y transferirlo a varias células sin necesidad de unión a receptores específicos. No es tóxico y es mínimamente inmunogénico. Sin embargo es un modo poco eficaz de transferencia génica, ya que es aclarado de la circulación sistémica rápidamente, por lo que su uso queda restringido a la aplicación intralesional⁴. La inserción de polietilenglicol en la membrana lipídica dificulta el aclaramiento sistémico, pero disminuye su capacidad de unión a la superficie celular. Ha demostrado ser bastante seguro en estudios de fase 1 sobre transferencia de liposomas conteniendo el gen de la interleukina-2, inyectado en próstatas de pacientes con cáncer de próstata avanzado²⁰.

Se han diseñado vectores híbridos como el complejo adenovirus-liposoma, que intenta corregir las limitaciones que por separado presentan cada uno de ellos, resultando ser un vector con una alta tasa de transferencia²⁰.

Complejos de polímeros de DNA: Son polímeros no lipídicos que forman complejos con el DNA, ayudando a su liberación intracelular²¹. Estos complejos son aclarados de la circulación rápidamente, posiblemente por la interacción con las proteínas circulantes, por lo que se han añadido moléculas como la polietilenamina, que dificulta este proceso y facilita la traslocación al núcleo²². estos vectores son mínimamente alergénicos y toxicidad limitada en vivo, habiéndose experimentado en tumores intracraneales²³.

Aplicación clínica

Generalidades

El cáncer de próstata es un tumor genéticamente inestable, que adquiriere alteraciones genéticas durante su proliferación. En general, estos cambios afectan a genes supresores de tumores (protooncogenes) o a genes promotores del crecimiento celular (oncogenes). Potenciales dianas de la terapia génica implicaría la corrección de estas alteraciones. Sin embargo, la amplia variedad de las aberraciones cromosómicas adquiridas, hacen esta labor sumamente dificultosa. Uno de los más interesantes es el oncogen bcl-2, que inhibe la apoptosis incluso en presencia de una copia normal de p53. Se encuentra sobreexpresado en el cáncer de próstata andrógeno-independiente, favoreciendo no sólo su crecimiento, sino también resistencia a la supresión hormonal, antineoplásicos²⁴, etc.

Otro tipo de genes son los llamados genes supresores, implicados en la tumorogénesis. Los más importantes residen en los cromosomas 10q y 16q. Los genes PTEN o MMAC1 localizados en el cromosoma 10 regulan la motilidad celular y las interacciones con la matriz celular a través de la cascada de señales mediadas por la proteín kinasa B/Akt, relacionada con el cáncer de próstata avanzado²⁵. Existen otros genes supresores tumorales implicados en el cáncer de próstata, como el gen del retinoblastoma (cromosoma 13), mutado o deleccionado en el 35% de los tumores de próstata avanzados, el gen KAI1 (cromosoma 11), los genes p53 y nm23 (cromosoma 17). En la Tabla 1 observamos las alteraciones más frecuentes correspondientes a oncogenes y genes supresores²⁶.

Otras potenciales dianas terapéuticas en la terapia génica son las moléculas de adhesión celular como cadherinas y caterinas, cuya expresión deficiente se ha relacionado con el cáncer de próstata. Factores de crecimiento como el IGF-1, con capacidad para activar el receptor androgénico en ausencia de andrógenos⁵.

Estrategias terapéuticas en el cáncer de próstata: dianas terapéuticas

Favorecer la apoptosis

El gen p53 ha sido uno de los más estudiados, observándose alterado en el 25-75% de los cánceres de próstata. Interviene en la regulación de la interfase G1-S del ciclo celular, permitiendo la reparación del DNA dañado antes de la replicación y regula la muerte celular programada (apoptosis). La mutación de la p53, provoca una expansión clonal de las células con copias anómalas, progresión y metástasis²⁷. Los estudios actuales valoran la eficacia de la transfección intraprostática de p53 en adenovirus, como ya ha demostrado in vitro²⁸.

También se ha conseguido inducir apoptosis mediante la transferencia del gen de la caspasa 7 mediante un vector tipo adenovirus. La caspasa 7 se activa mediante proteolisis durante el proceso de la apoptosis. La sobreexpresión del gen de la caspasa es capaz de inducir apoptosis incluso en presencia de un inhibidor como es el encogen bcl-2.

Genes suicidas

Suelen consistir en genes que codifican enzimas que convierten un fármaco a su forma activa, con el objetivo de detener el ciclo celular y provocar la muerte de la célula tumoral respetando a la célula huésped, ya que la máxima concentración del metabolito activo queda circunscrito al tejido tumoral. Actualmente existen dos tipos de terapias con genes suicidas en investigación, el sistema herpes virus timidina kinasa (HSV-TK) y el de la Escherichia coli citosina de aminasa.

El sistema HSV-TK utilizando un adenovirus como vector, tiene una gran capacidad de fosforilación del ganciclovir, produciendo un metabolito tóxico incapaz de atravesar la membrana celular, provocando su muerte. En ensayos clínicos ha demostrado su eficacia, prolongando el tiempo de duplicación del PSA con pocos efectos secundarios²⁹.

El gen de la citosina deaminasa, ausente en células de mamíferos, expresa una enzima capaz de transformar citosina en uracilo. Al inyectar el profármaco 5 fluorocistina lo transforma en el metabolito activo 5 fluorouracilo, que inhibe la síntesis de DNA y RNA, induciendo muerte celular con mayor eficacia que el sistema HSV-TK⁵.

Aunque algunos tumores expresan antígenos que podrían ser reconocidos por el sistema inmune, no existe una respuesta eficaz del organismo a la proliferación de células tumorales³⁰. Se ha reconocido en muchos tumores incluido el CP³¹, una expresión reducida o ausente del complejo mayor de histocompatibilidad (CMH) tipo 1 y moléculas adyuvantes como la B7, lo que disminuye la presentación de antígenos a los linfocitos T citotóxicos. Un incremento de la respuesta inmune tendría una serie de ventajas teóricas, como la ausencia de toxicidad, potencial acción contra las metástasis y memoria inmunogénica eficaz ante recidivas³⁰.

De los dos tipos de respuesta inmune, humoral y celular, ésta última ha sido la más estudiada, centrándose fundamentalmente en los linfocitos T citotóxicos (CD8+). De forma simplificada podemos decir que un antígeno tumoral es una proteína que es liberada por la célula tumoral de forma natural o tras una terapia que provoque lisis celular. Estos antígenos son procesados por células encargadas de la respuesta inmune inespecífica (células presentadoras de antígenos) y presentados al linfocito T CD8+ en presencia del CMH tipo 1 y moléculas estimuladoras como las B7. También son presentados a los linfocitos T colaboradores (CD4+) en presencia del CMH tipo 2, liberándose citocinas. De este modo se activa una respuesta inmune específica que tiene su eje fundamental en el linfocito T CD8+. Cualquiera de estos pasos es susceptible de ser diana de la terapia génica.

Una atención especial se ha centrado en el uso de vacunas mediante factores estimuladores de colonias de macrófagos y granulocitos (GM-CSF), interleukinas 2, 4, 6, 7 y 12, factor de necrosis tumoral alfa e interferones beta y gamma autólogos⁴. El GM-CSF puede ser transferido mediante vectores virales a células tumorales autólogas o alogénicas exvivo, posteriormente se inyecta la próstata y es capaz de estimular a células presentadoras de antígenos iniciándose una respuesta inmune específica. Respecto a otras citocinas como la IL2 intratumoral, utilizando como vehículo un plásmido, logra disminuir los niveles de PSA en el 80% de los pacientes a las 2 semanas³². Otra posibilidad es la vacuna de DNA, mediante la cual se transfiere un transgen contra el cual queremos elicitar la respuesta inmune, habiendo conseguido buenos resultados en animales³³. Las principales limitaciones de este tipo de terapia son la cantidad de tumor que puede ser eliminado (está limitado a tumores pequeños) y el coste técnico y económico de estas terapias.

En la Tabla 2 quedan descritos los ensayos que se están desarrollando mediante terapia génica in situ para pacientes con cáncer de próstata³⁴.

Vacunas basadas en células dendríticas

Las células presentadoras de antígenos más potentes del sistema inmunitario son las células dendríticas las cuales desempeñan una función central en la inducción de respuestas inmunes contra antígenos tumorales. Estas células presentan una habilidad excepcional para estimular tanto linfocitos T citotóxicos como linfocitos T colaboradores debido a su capacidad para, por un lado, captar y presentar antígenos en el contexto apropiado de los MHC I y II, y por otro para secretar citokinas y expresar niveles elevados de otras moléculas coestimuladoras como CD80 y CD86. Debido a sus características y a la facilidad para generarlas en el laboratorio a partir de monocitos de sangre periférica en presencia de determinadas citokinas, las células dendríticas aparecen en un gran número de estudios como base para generar vacunas cuya eficacia se ha estudiado en modelos animales y en ensayos clínicos en los que además se ha demostrado una excelente tolerancia por parte de los pacientes. La inmunoterapia con estas células puede usarse de forma complementaria a otros tratamientos ó constituir una alternativa a los mismos. Las estrategias se orientan en general a estimular la proliferación de las células dendríticas con capacidad específica antitumoral, a aumentar su capacidad de captar y presentar antígenos o bien se dirigen a proveer células dendríticas transducidas con el antígeno(s) de interés. En el cáncer de próstata hay más de 50 trabajos que demuestran la seguridad de estas vacunas desde un punto de vista clínico, si bien la mayoría de los ensayos clínicos se encuentran en fases iniciales (34). Algunos ejemplos los encontramos en el uso de células dendríticas transducidas con los genes de antígenos tumorales como PSA o PSMA, con ARN mensajero bien específico (como es el caso del de la telomerasa) o bien proveniente de tumor completo, y también en estudios en los que las células dendríticas se han incubado con lisado tumoral completo o con péptidos específicos^35-38. En general los distintos abordajes van dirigidos a estimular una respuesta inmunitaria específica contra el tumor que redunde en un beneficio clínico apreciable y que pueda suponer en última instancia la curación del paciente. Los resultados hasta el momento son transitorios, modestos pero prometedores porque son similares a los de la quimioterapia pero, como hemos dicho antes, la tolerancia es excelente^39-45.

Conclusiones

Estamos asistiendo a los inicios de una nueva y prometedora modalidad de tratamiento en la lucha contra el cáncer. Actualmente, la vacunación en el cáncer de próstata, aunque experimental, es posible, es segura y su eficacia semejante a la que brinda la quimioterapia. El futuro de la terapia génica como opción terapéutica real, va a depender del desarrollo de nuevos vectores y de los avances en el conocimiento de la biología molecular de esta enfermedad. A pesar de las limitaciones técnicas y económicas, es de esperar que los nuevos ensayos de terapias combinadas con hormonoterapia, quimioterapia y radioterapia, continúen el camino hacia la curación del cáncer de próstata.

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Dirección para correspondencia: ]]> Dr. L. Gómez Pérez
Servicio de Urología. Hospital General Universitario de Elche
Camí de l’Almassera, 11. 03203 Elche (Alicante)
Tel.: 966 679 000
E-mail autor: luisgope@hotmail.com

Trabajo recibido: abril 2007
Trabajo aceptado: mayo 2007