Según el Instituto Nacional del Cáncer (NCI), se diagnosticaron más de 2 millones de nuevos casos de cáncer en los Estados Unidos en 2025. Se espera que para 2050, el número de casos en todo el mundo alcance entre 33 y 35 millones, con 18.2 millones de muertes anuales relacionadas con el cáncer.
En la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas (SOPPS) de la Universidad de Binghamton, el Departamento de Ciencias Farmacéuticas, profesores e investigadores estudiantes buscan formas de reducir estas cifras.
Una de las formas en que prueban esta idea es haciendo algo inesperado: enfocándose primero en las proteínas.
“Mi laboratorio, en esencia, es un laboratorio de biología del cáncer y un laboratorio de farmacología del cáncer, donde buscamos nuevas y diferentes formas de matar el cáncer”, dijo Tracy Brooks, presidenta y profesora asociada de ciencias farmacéuticas, cuya investigación se ha centrado en terapias contra el cáncer y el desarrollo de nuevos objetivos para fármacos a través de un enfoque en el ADN. “Pero no nos enfocamos en un solo cáncer; nos enfocamos en las proteínas involucradas, en todos ellos.”
Para lograr esto, Brooks se asocia con Tony Davis, profesor asistente de ciencias farmacéuticas, cuya formación en química se centra en el descubrimiento de fármacos y la biosíntesis. En el laboratorio de Davis, fabrican productos químicos para bloquear las proteínas que el laboratorio de Brooks luego prueba, con un giro especial.
El objetivo es eliminar tantas de estas proteínas abundantes como sea posible, por lo que los investigadores encuentran formas innovadoras de indicarle a la célula que las recicle, como usar productos químicos de “doble cabeza”, una parte dirigida a la proteína abundante y otra diseñada para dirigirse a la “vía de ubiquitinación”.
“Las células naturalmente se deshacen de las proteínas que son demasiado viejas y no funcionales”, dijo Brooks. “Una forma es usar PROTAC, que significa quimera de direccionamiento de proteólisis. Esencialmente, esto significa que estamos tomando una proteína que está causando un problema y estamos creando un químico quimérico que la dirigirá a la proteólisis, o degradación de proteínas. Usamos esta pequeña molécula doble, con un enlace en el medio, para llevarla a la vía de reciclaje, y cuanto más la lleve, en lugar de simplemente inhibir la proteína, la célula se deshace de ella por completo.”
Davis describe estos PROTAC, o “degradadores de proteínas dirigidos”, como cazadores de recompensas moleculares que capturan las proteínas causantes de enfermedades y las entregan a la unidad de eliminación de células. Dijo que su asociación con Brooks es particularmente efectiva porque su conocimiento crea una intersección útil, y una donde los estudiantes pueden prosperar.
“Hay algo especial en estar en la Facultad de Farmacia y Ciencias Farmacéuticas, donde somos multidisciplinarios”, dijo. “El enfoque para la ciencia más innovadora es tomar personas que tienen diferentes áreas de experiencia y ver cómo se alinean sus intereses.”
Dirigido al cáncer de ovario
Aunque esta investigación podría ser beneficiosa para todos los tratamientos contra el cáncer, Brooks y Davis alientan a los estudiantes a seguir sus propios intereses, generalmente concentrándose en ciertas líneas celulares o tipos de cáncer.
Una de estas estudiantes es Nelly Michura, una estudiante de tercer año de biología y salud pública global en la Universidad de Binghamton, en la vía pre-médica. En el laboratorio de Brooks, Michura trabaja con líneas celulares de cáncer de ovario, tratándolas con diferentes compuestos de fármacos y evaluando cómo los tratamientos afectan la supervivencia de las células cancerosas. Al probar la eficacia de los fármacos, incluidos los tratamientos combinados, su trabajo ayuda a evaluar si los degradadores de proteínas dirigidos y las terapias relacionadas podrían ser estrategias efectivas contra el cáncer de ovario.
Nacida en Kenia, los intereses académicos de Michura en biología y salud pública, junto con un interés de larga data en la equidad en salud, la llevaron a investigar las disparidades en los resultados del cáncer. Se inscribió para participar en Proyectos de la Universidad de Binghamton para Nuevos Investigadores Universitarios (BUPNUR), donde conoció a Brooks como mentora. Su trabajo a través del programa se ha centrado en un enfoque reciente en los laboratorios de Davis y Brooks: el cáncer de ovario en mujeres negras, en particular.
“Este trabajo es profundamente personal para mí porque soy una mujer negra y sé que el cáncer de ovario es algo que podría afectarme algún día”, dijo Michura. “Las mujeres negras a menudo están subrepresentadas en la investigación y rara vez se destacan en estas conversaciones. Sin embargo, el cáncer de ovario es uno de los cánceres ginecológicos más mortales y el séptimo más común en todo el mundo. Afecta a innumerables mujeres, razón por la cual esta investigación es tan importante. Encontrar soluciones tiene el potencial de salvar muchas vidas.”
Brooks y Davis se centraron en el cáncer de ovario porque es particularmente sensible a uno de sus productos químicos inhibidores, BRD4. Comenzaron a buscar en bases de datos públicas y encontraron que BRD4 está aumentado en pacientes con cáncer de ovario.
“Cuando se analizan a los pacientes, aproximadamente el 2% de todos los pacientes tienen demasiado BRD4, pero cuando se analiza el cáncer de ovario, es el 13% de los pacientes. Cuando se analiza el cáncer de ovario en mujeres negras, es el 25% de los pacientes”, dijo Brooks. “Hubo una disparidad racial en la amplificación molecular de BRD4, no solo allí, sino también cuando se analizan las tasas de supervivencia. En lugar de tener una tasa de supervivencia de cuatro años, tienen una tasa de supervivencia de 11 meses. Esto significa que es un objetivo terapéutico molecularmente importante en el cáncer de ovario, particularmente para las mujeres negras.”
Pero existen algunas complicaciones que dificultan esta investigación. Algunos de estos datos ya no están disponibles públicamente, puede ser difícil adquirir financiación para este tema y existe una disparidad en las líneas celulares disponibles utilizadas para probar compuestos que representan a las mujeres negras.
“Hemos rastreado la base de datos de todas las líneas celulares de cáncer de ovario y hay pocos recursos disponibles. Obtener muestras de pacientes también es difícil de hacer cuando no está conectado a un gran centro médico, y por razones históricas, como el experimento de Tuskegee y Henrietta Lacks, cuyas células se convirtieron en la base de la investigación biomédica sin su crédito”, agregó Davis. “El acceso a muestras de pacientes, líneas celulares y otros recursos que podamos utilizar para estudiar y probar estos nuevos degradadores de proteínas dirigidos es un gran desafío, y no solo para el cáncer de ovario.”
Precisión y daño mínimo
Otros estudiantes, como Steven McKay, un estudiante de doctorado de cuarto año que realiza síntesis en el laboratorio de Davis y pruebas en el laboratorio de Brooks, también están explorando los PROTAC. Si bien su investigación se centra en el cáncer de páncreas, el concepto es el mismo. Sin embargo, McKay lo lleva más allá, trabajando para demostrar no solo que estos compuestos son efectivos, sino que también causan el menor daño posible.
“Si se eliminan proteínas particulares, las células cancerosas deberían morir, mientras que se preservan las células sanas, porque se expresan normalmente o porque la célula normal no depende tanto de esa proteína”, dijo McKay. “Estoy trabajando en el otro extremo de la molécula y asegurándome de que haya una diferencia en la abundancia, para que los eventos de degradación sean más probables que ocurran en las células cancerosas en comparación con las células normales.”
Es importante probar la toxicidad en diferentes líneas celulares, ya que la medicina puede reaccionar de manera diferente según la genética y las contraindicaciones de los fármacos.
“El siguiente paso de esta investigación es confirmar el mecanismo de acción de estos compuestos, que han demostrado una fuerte eficacia contra las líneas celulares de cáncer en el trabajo de la Dra. Brooks”, dijo Davis. “¿Realmente están funcionando degradando las proteínas?”
Independientemente, el equipo de investigación sigue adelante. Michura, que espera continuar con esta investigación y eventualmente obtener su MPH o incluso una maestría en ciencias farmacéuticas, ha encontrado que su trabajo con BUPNUR y Brooks es extremadamente gratificante. Cree que a través de un estudio eficaz, Binghamton puede ser una fuerza de cambio en las terapias contra el cáncer.
“Una cosa que he aprendido en mis cursos de salud pública es que incluso si esos datos se han eliminado, todos esos números aún existen”, dijo. “El problema sigue ahí, aunque la gente no lo sepa. Pero sigue siendo prevalente y el impacto se sentirá en los años venideros. Cualquier cosa que pueda publicarse o financiarse para abordarlo es significativa y debe ser escuchada.”
