Tu café matutino podría ayudar a combatir el cáncer en el futuro

¿Puede algo tan común como el café desempeñar un papel en el tratamiento del cáncer? Investigadores del Instituto de Biosciencias y Tecnología de Texas A&M creen que sí. Su investigación combina cafeína con CRISPR, una potente herramienta de edición genética, para explorar nuevas formas de tratar enfermedades crónicas como el cáncer y la diabetes. Este enfoque se basa en una estrategia conocida como quimogenética, que permite a los científicos controlar las células mediante señales químicas específicas.

El profesor Yubin Zhou, director del Centro de Investigación Translacional del Cáncer en el mencionado instituto, se enfoca en estudiar enfermedades a niveles celulares, genéticos y epigenéticos. A lo largo de más de 180 publicaciones científicas, ha utilizado tecnologías avanzadas como CRISPR y sistemas quimogenéticos para comprender y potencialmente tratar enfermedades complejas.

La quimogenética implica dirigir el comportamiento celular mediante pequeñas moléculas externas, a menudo medicamentos o compuestos dietéticos, que activan interruptores especialmente diseñados dentro de las células objetivo. A diferencia de los medicamentos convencionales que pueden afectar muchos tejidos en el cuerpo, este método está diseñado para funcionar únicamente en las células que han sido programadas para responder.

Cómo la cafeína activa la edición genética

El trabajo más reciente de Zhou se basa en descubrimientos anteriores sobre interruptores genéticos dentro de las células. Su equipo desarrolló un nuevo sistema quimogenético que combina CRISPR con cafeína para controlar cuándo se realiza la edición genética.

El proceso comienza preparando las células con anticipación. Utilizando técnicas de transferencia genética, los investigadores insertan genes que producen tres componentes clave: un nanocuerpo, su proteína objetivo correspondiente y la maquinaria de CRISPR. Una vez dentro de la célula, estos componentes se producen de forma natural. Después de esta configuración, el sistema puede ser controlado desde el exterior. Cuando una persona consume alrededor de 20 mg de cafeína, como la que se encuentra en el café, el chocolate o los refrescos, provoca que el nanocuerpo y su proteína asociada se unan. Esta interacción activa CRISPR, que luego lleva a cabo modificaciones genéticas específicas dentro de la célula.

Esta estrategia también permite activar las células T de maneras que otros enfoques de edición genética no pueden. Las células T actúan como la memoria del sistema inmunológico, preservando instrucciones de infecciones pasadas para que el cuerpo pueda responder rápidamente en el futuro. Poder encender estas células intencionalmente podría ofrecer a los científicos una nueva herramienta para dirigir respuestas inmunitarias contra enfermedades específicas.

Un interruptor genético reversible

Los investigadores también descubrieron que ciertos medicamentos pueden revertir el proceso. Estos medicamentos provocan que las proteínas emparejadas se separen, lo que detiene la edición genética adicional. Este control adicional es importante para desarrollar terapias quimogenéticas seguras y ajustables. En un entorno médico, los médicos podrían pausar temporalmente la actividad genética si un paciente experimenta estrés o efectos secundarios del tratamiento, y luego reiniciarla más tarde cuando las condiciones mejoren. Esto permite ajustar el control genético a lo largo del tiempo en lugar de dejarlo activado continuamente.

"También se pueden diseñar estas moléculas similares a anticuerpos para trabajar con sistemas inducibles por rapamicina, así que al agregar un medicamento diferente como la rapamicina, se puede lograr el efecto opuesto", explicó Zhou. "Por ejemplo, si al principio las proteínas A y B están separadas, agregar cafeína las une; por el contrario, si las proteínas A y B comienzan juntas, agregar un medicamento como la rapamicina puede hacer que se disocien".

La rapamicina es un medicamento inmunosupresor ampliamente disponible que tradicionalmente se utiliza como régimen anti-rechazo para pacientes de trasplante de órganos. Funciona al prevenir que los glóbulos blancos ataquen material extraño en el cuerpo. Debido a que ya es asequible y se usa comúnmente, la rapamicina es un fuerte candidato para aplicaciones en este nuevo sistema.

Cafebodies y futuras terapias para la diabetes y el cáncer

Cuando un nanocuerpo especialmente diseñado responde a la cafeína, los investigadores lo denominan "cafebody". Zhou cree que estos cafebodies podrían eventualmente ayudar a tratar múltiples enfermedades. A largo plazo, los científicos podrían ser capaces de diseñar células que permitan a las personas con diabetes aumentar la producción de insulina simplemente bebiendo una taza de café.

La plataforma no se limita a la insulina. También puede adaptarse para controlar otras moléculas importantes, incluidas las que regulan las células T. En el tratamiento del cáncer, por ejemplo, los cafebodies podrían integrarse en células T para que los médicos puedan decidir cuándo, dónde y con qué intensidad el sistema inmunológico ataca los tumores.

En estudios con animales de laboratorio, el equipo encontró que la cafeína y sus metabolitos, como la teobromina, que está disponible en abundancia en el chocolate o el cacao, pueden desencadenar esta respuesta y permitir la edición basada en CRISPR. Según Zhou, este enfoque es accesible, más fácil de manejar y puede causar menos efectos secundarios que algunas terapias existentes.

Control preciso para terapia génica y celular

Aunque los científicos han explorado previamente formas de activar la edición genética con pequeñas moléculas, este sistema ofrece un control más ajustado. Después de introducir la cafeína, los investigadores tienen una ventana limitada de unas pocas horas, o el tiempo de metabolización de la cafeína, para guiar la edición genética o procesos fisiológicos relacionados. Luego se puede administrar rapamicina como señal de detención, lo que provoca que las proteínas se separen y finalice la actividad. Pocas tecnologías actuales ofrecen este nivel de regulación coordinada de inicio y detención, lo que hace que el método sea especialmente prometedor tanto para la investigación como para el uso terapéutico.

"Es bastante modular", comentó Zhou. "Se puede integrar en CRISPR y células T de receptor de antígeno quimérico (CAR-T), y también si se quiere inducir alguna expresión génica terapéutica como insulina u otras cosas, y esto es totalmente ajustable de manera muy controlada".

Zhou y sus colegas planean continuar las pruebas preclínicas e investigar usos médicos adicionales para los cafebodies y CRISPR. Su objetivo es avanzar hacia un futuro en el que compuestos familiares ayuden a guiar la medicina de precisión avanzada.

"Lo que nos entusiasma es la idea de reutilizar medicamentos bien conocidos e incluso ingredientes alimentarios comúnmente encontrados como la cafeína para realizar trucos completamente nuevos", concluyó Zhou. "En lugar de actuar como terapias en sí mismas, moléculas como la cafeína o la rapamicina pueden servir como señales de control precisas para terapias celulares y génicas sofisticadas. Debido a que estos compuestos ya son bien comprendidos, este enfoque abre un camino práctico hacia la traducción. Nuestra esperanza es que algún día, los clínicos puedan usar entradas simples y familiares para ajustar finamente poderosas terapias de manera segura y reversible."

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