Un equip científic de l’Institut de Química Avançada de Catalunya (IQAC), del Consell Superior d’Investigacions Científiques (CSIC), en col·laboració amb el Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR), ha desenvolupat una nova estratègia experimental basada en l’ús de la llum per activar un derivat de la cloroquina. Aquest enfocament aconsegueix eliminar cèl·lules tumorals, incloses les més resistents, conegudes com a cèl·lules mare tumorals, en models de càncer de mama. Els resultats es publiquen a la revista ACS Chemical Biology.

“Aquestes cèl·lules mare, també anomenades cancer stem cells, constitueixen una subpoblació especialment problemàtica, ja que són capaces de sobreviure als tractaments convencionals i afavorir la recaiguda del tumor. L’objectiu del treball ha estat precisament trobar una manera d’eliminar-les de manera selectiva”, explica Laia Josa Culleré, autora i investigadora de l’IQAC-CSIC.

Per fer-ho, l’equip ha emprat un enfocament de fotofarmacologia, una disciplina que permet activar fàrmacs mitjançant llum al lloc i al moment desitjats. En aquest estudi, els investigadors han modificat químicament un compost conegut, la cloroquina, un medicament per tractar la malària i malalties autoimmunitàries, perquè romangui inactiu fins que sigui activat mitjançant il·luminació.

“Dissenyem molècules que no tenen efecte en absència de llum, però que, després de ser estimulades amb llum, alliberen el fàrmac actiu i exerceixen la seva acció sobre les cèl·lules tumorals”, explica Sofía Alonso-Manresa, investigadora de l’IQAC-CSIC.

Els experiments realitzats in vitro en models cel·lulars de càncer colorectal i de cap i coll han demostrat que, després d’una il·luminació de només uns segons, la molècula activada impedeix la formació d’estructures tridimensionals conegudes com a esferes tumorals, que representen un model enriquit en cèl·lules mare tumorals.

En absència de llum, aquestes estructures es formen amb normalitat. A més, l’estudi mostra que el mecanisme d’acció està relacionat amb la inhibició de l’autofàgia, un procés cel·lular clau per a la supervivència d’aquestes cèl·lules resistents.

Validació en model animal

Com a prova de concepte, l’equip ha dut a terme assajos de validació en un model murí de càncer de mama*, realitzats a la U20 de Nanbiosis/FVPR. En aquests experiments, la molècula es va administrar directament al tumor i es va activar mitjançant il·luminació externa.

Els resultats van confirmar que es produeix l’activació del compost quan s’aplica llum dins del tumor, però no a les fosques, fet que reforça el potencial d’aquesta estratègia per actuar de manera localitzada i reduir els efectes secundaris en teixits sans.

“Les cèl·lules mare tumorals representen un dels principals reptes en oncologia perquè són capaces de resistir els tractaments convencionals i afavorir la reaparició del tumor. Aquest treball demostra que la fotofarmacologia pot convertir-se en una eina molt prometedora per atacar específicament aquesta població cel·lular de manera localitzada i controlada”, destaca Matilde Lleonart, cap del grup de Càncer de Cap i Coll: Investigació Biomèdica en Cèl·lules Mare Tumorals del VHIR.

Cap a teràpies més precises

Tot i que el treball es troba en una fase inicial, els resultats obren la porta al desenvolupament de noves teràpies més selectives contra el càncer. Actualment, l’equip de Josa-Culleré treballa per optimitzar les molècules perquè puguin activar-se amb longituds d’ona més penetrants, com la llum verda o vermella, fet que facilitaria la seva aplicació en tumors de més mida i més profunds.

“Aquest enfocament permet controlar amb precisió quan i on actua el fàrmac, cosa que podria representar un avantatge significatiu respecte als tractaments convencionals”, assenyala Amadeu Llebaria, responsable del grup de Medicina Química i Síntesi de l’IQAC-CSIC on es va desenvolupar la investigació.

La investigació ha estat finançada per projectes nacionals i europeus orientats al desenvolupament de noves estratègies terapèutiques contra el càncer.

*Declaració institucional sobre animals de recerca