Triple terapia en cáncer: inhibidores de reparación de ADN, radioterapia e inmunoterapia

TRIPLE TERAPIA EN EL CÁNCER: INHIBIDORES DE REPARACIÓN DE ADN, RADIOTERAPIA E INMUNOTERAPIA Paula Gómez Estévez Trabajo fin de grado Departamento de Biología Celular Grado en Biología, Universidad de Sevilla Tutor: Daniel Gómez Cabello Curso 2022-2023 1 Resumen El presente trabajo fin de grado se centra en el estudio de la triple terapia en el cáncer: inhibidores de reparación de ADN, radioterapia e inmunoterapia. El objetivo principal de esta investigación es analizar la eficacia, así como la toxicidad de su aplicación, para garantizar una mayor supervivencia general obtenida. En primer lugar, se realiza una introducción sobre la enfermedad y los tratamientos usados en la actualidad, para posteriormente abordar de forma individual cada una de las tres terapias en las que se enfoca el trabajo. Asimismo, se estudian ensayos clínicos y las posibles combinaciones de terapias dos a dos. Por último, se lleva a cabo una revisión de las tres terapias en combinación, lo que hoy en día se conoce como la triple terapia en el cáncer, junto con los resultados obtenidos en diferentes ensayos terapéuticos. Abstract This thesis focuses on the study of triple therapy in cancer: DNA repair inhibitors, radiotherapy and immunotherapy. The main objective of this research is to analyse the efficacy, as well as the toxicity of its application, in order to guarantee a better overall survival. First, an introduction to the disease and the treatments currently used is given, followed by an individual approach to each of the three therapies on which the work focuses. In addition, clinical trials and possible combinations of two-by-two therapies are discussed. Finally, a review of the three therapies in combination, what is now known as triple therapy in cancer, and the results of different therapeutic trials are presented. Palabras clave: cáncer, células tumorales, metástasis, DDR, radioterapia, radiación ionizante, inmunoterapia, efecto abscopal, puntos de control inmunitarios, células T, letalidad sintética, ambiente tumoral. Abreviaturas: respuesta al daño del ADN (DDR)radioterapia (RT), radiación ionizante (IR), inhibidores de puntos de control inmunitarios (ICI), células asesinas naturales (NK), radioterapia corporal estreotáctica (SBRT), patrones moleculares asociados a daños (DAMP), microambiente tumoral (TME), transferencia lineal de energía (LET), recombinación homóloga (HR), unión de extremos no homólogos (NHEJ), receptores de reconocimiento de patrones (PRR), citoquina interferón (IFN). 2 Índice 1. Introducción .............................................................................................................. 3 1.1. Historia del cáncer ................................................................................................. 3 1.2. Definición del cáncer y su impacto en la salud global ...................................... 5 1.3. Tratamientos actuales para el cáncer y sus limitaciones .................................... 7 1.4. Base molecular del cáncer ................................................................................. 8 2. Respuesta al daño en el ADN (DDR) y aplicaciones terapéuticas ............................ 9 3. Fundamentos científicos de la radioterapia ............................................................. 12 3.1. Principios de la radiación ionizante ..................................................................... 12 3.2. Mecanismos de acción de la radioterapia en las células tumorales ................. 13 3.3. Tipos de cáncer tratados con radioterapia ........................................................ 15 4. Fundamentos científicos de la inmunoterapia ......................................................... 16 4.1. Vías inmunitarias innatas ................................................................................. 16 4.2. Vías inmunitarias adaptativas .......................................................................... 17 4.3. Inmunooncología y DDR ................................................................................. 18 4.4. Mecanismos de acción de la inmunoterapia en células tumorales ................... 19 4.4.1. Inhibidores de puntos de control inmunitarios ......................................... 20 4.1. Tipos de cáncer tratados con inmunoterapia .................................................... 22 5. Radioterapia e inmunoterapia en combinación ....................................................... 23 5.1. Radiación ionizante y sistema inmunológico .................................................. 23 5.2. Presentación de casos clínicos y resultados obtenidos .................................... 24 6. Triple terapia en el cáncer: inhibidor de DDR, radioterapia e inmunoterapia….. .. 25 6.1. Nuevos avances en la investigación de la triple terapia ................................... 25 6.2. Presentación de casos clínicos y resultados obtenidos .................................... 27 7. Conclusiones ........................................................................................................... 27 8. Bibliografía.............................................................................................................. 28 3 1. Introducción 1.1. Historia del cáncer El cáncer ha afectado a la humanidad desde tiempos prehistóricos. El primer caso de cáncer se produjo hace 76 millones de años: un osteosarcoma ubicado en el peroné perteneciente a un Centrosaurus apertus, un dinosaurio herbívoro del Cretácico (Ekhtiari et al., 2020). En humanos, existen rastros históricos que se remontan al año 3000 a.C., en el Antiguo Egipto. Se han hallado importantes papiros, entre ellos, el papiro de Edwin Smith, el texto quirúrgico más antiguo de la historia. En él se recopilan 48 casos de lesiones en el cuerpo humano y sus posibles tratamientos. Cabe destacar que, de todas las lesiones expuestas, ocho de ellas hacían referencia a distintos tipos de cáncer, sobre todo de mama, aunque no se usaría el término como tal hasta varios siglos después. Para los diferentes tumores se proponía la cauterización con la llamada “horquilla de fuego” o, directamente, no hacer nada, ya que se pensaba que no existía tratamiento cuando las protuberancias se habían extendido por todo el pecho y éstas estaban frías y duras al tacto. También adquirió una gran relevancia el papiro de Ebers, donde se describe el cáncer de útero y posibles tratamientos como la fumigación con dátiles frescos y todo tipo de carne quemada (Grazioso & Djouder, 2023). De la civilización sumeria se encontraron registros en los que se hablaba de “úlceras que se propagan”. En una de las tablillas encontradas aparece el poema El descenso de Inanna al inframundo, el cual relata la historia de un paciente tratado con radiaciones, lo cual hace pensar que ya desde entonces se conocía la existencia de minerales con radiactividad y usaban técnicas que se asemejan a lo que hoy en día conocemos como radioterapia (Guy B. Faguet, 2015). En torno al año 440 a.C., se produjo la primera mastectomía. Heródoto relató en Los Nueve Libros de la Historia cómo Democedes, un esclavo griego, extirpó con total éxito un bulto sangrante del pecho de Atosa, la reina de Persia (Guy B. Faguet, 2015). Es imposible hablar de la historia del cáncer sin mencionar a Hipócrates, conocido hoy en día como el padre de la medicina. Propuso la Teoría Humoral de Medicina, con la cual sostenía que son cuatro los fluidos del cuerpo humano: sangre, flema, bilis amarilla y bilis negra. Según Hipócrates, era el exceso de este último el causante del cáncer. Para hacer referencia a los tumores, usaba la palabra griega “karkinos”, que significa cangrejo. Esto 4 se debe a la similitud del crustáceo y sus patas con los tumores. Del griego, pasó al latín como “carcinos” o “carcinoma”, hasta finalmente acuñar el término cáncer. Galeno, gran investigador médico de la antigua Grecia y Roma, introdujo la palabra “onkos”, que derivó en el término oncología (López & Cardona, 2021). En los comienzos del siglo XVII, quedó atrás la teoría de la bilis negra de Hipócrates, que fue reemplazada por la observación y estudio clínico de los casos patológicos. Se realizaron informes detallados sobre operaciones extensivas de cáncer (López & Cardona, 2021). Giovanni Battista Morgagni, considerado el padre de la anatomía patológica moderna, practicó su primera autopsia en 1704. A partir de este momento, realizó cientos de autopsias que le permitieron descubrir hallazgos anormales en los cuerpos. Esta observación patológica permitió que, en 1713, Bernardino Ramazzini hablase del “factor de riesgo” en el cáncer. De este modo, en 1773 se señaló la relación de las neumopatías, cáncer de escroto y de pulmón, con los deshollinadores de Londres. Poco antes, el tabaco ya había sido asignado como responsable del cáncer oral y nasal (Guy B. Faguet, 2015). En 1821, Virchow, usó la técnica de la microscopía para el estudio de los tejidos. Observó que el tumor estaba compuesto de células, por lo que el cáncer se trataba de una enfermedad celular y, además, propuso la hipótesis de que las células tumorales se pueden propagar a través del cuerpo y ocasionar nuevas lesiones, lo que hoy en día se conoce como metástasis (López & Cardona, 2021). El siglo XIX trajo consigo la mayor desinfección y esterilización, además del uso de la anestesia, introducida con éxito por William Morton. Esto, sin lugar a duda, permitió el progreso en la cirugía del cáncer, concretamente en las mastectomías (American Cancer Society, 2014). En 1899 Marie Curie y su esposo Pierre Curie descubrieron el radio y el polonio, lo cual sentó las bases para el estudio de la radiactividad. Cuatro años atrás, Wilhelm Roentgen había descubierto los rayos X. Había nacido la radioterapia en el tratamiento del cáncer. No obstante, no fue hasta finales del siglo XX, cuando se consiguió una mayor precisión en la ubicación de los tumores para una posterior radiación con las dosis adecuadas en cada caso (Guy B. Faguet, 2015). 5 Los avances en el cáncer y la búsqueda de tratamientos alternativos a la cirugía, radioterapia y quimioterapia no cesan. Es por este motivo por el que en la década de 1980, se estudió cómo las células del sistema inmunológico reconocen y destruyen las células tumorales, dando lugar al desarrollo de multitud de medicamentos inmunoterapéuticos. El cáncer ha existido desde tiempos remotos, no es algo moderno como muchos piensan. Si bien, es cierto que, el aumento de la esperanza de vida junto con los distintos y cambiantes estilos de esta, ha traído consigo un incremento en la incidencia de cáncer, también atribuible a los avances en diagnóstico de esta enfermedad (López & Cardona, 2021). 1.2. Definición del cáncer y su impacto en la salud global El cáncer es una enfermedad genética asociada a mutaciones en genes, causantes de la desregulación de procesos celulares como ciclo celular, reparación de ADN, proliferación y apoptosis, principalmente. Las células tumorales son capaces de invadir localmente y a distancia otros tejidos. La mayoría de los cánceres se desarrollan como consecuencia de daños en los genes de la regulación del ciclo celular. Se define la inestabilidad genómica como el aumento de la tendencia del genoma a producir mutaciones, responsable de la heterogeneidad de las células tumorales. (Jamasbi et al., 2022). En condiciones normales, las células crecen y se multiplican por el proceso que conocemos como ciclo celular, el cual consta de 2 fases: interfase y mitosis o división celular. La primera fase, la interfase, se divide a su vez en fase G1, S y G2 (Ong & Torres, 2020). Durante la interfase, la célula se encuentra en crecimiento, replicando sus orgánulos y su ADN para la posterior división celular (Ong & Torres, 2020). La mitosis, constituida por la profase, metafase, anafase y telofase, tiene como resultado la formación de dos células hijas idénticas (Wang, 2022). Existen tres principales puntos de control conservados evolutivamente para asegurar que los procesos críticos hayan sido llevados a cabo correctamente antes de pasar a la siguiente fase y garantizar así la correcta división celular, evitando la formación de células tumorales. El primer punto de control, también conocido como punto de restricción, se produce en el paso de la fase G1 a la fase S. Antes de entrar la célula en mitosis, se produce el segundo punto de control de daños en el ADN. Por último, hay un punto de control de ensamblaje del huso denominado SAC (Matthews et al., 2022). 6 Según Global Cancer Observatory, en el año 2020 se registraron 19,3 millones de nuevos casos de cáncer en el mundo (18,1 millones sin incluir el cáncer de piel no melanoma) y casi 10 millones de muertes por cáncer (9,9 millones sin incluir el cáncer de piel no melanoma). Se espera que, en las próximas dos décadas, la carga mundial de cáncer sea de 28 millones de pacientes al año, aunque la realidad puede variar debido a los efectos de la pandemia de COVID-19 (Sung et al., 2021). En las últimas décadas, el número absoluto de pacientes de cáncer en España ha aumentado como consecuencia del aumento poblacional, envejecimiento de la población y la exposición a factores de riesgo (tabaco, alcohol, contaminación y obesidad, entre otros). El cáncer de mama ha superado en frecuencia al cáncer de pulmón (fig.1), aunque este último ha continuado siendo la principal causa de muerte por cáncer si hacemos referencia a ambos sexos. En mujeres, el cáncer de pulmón ha pasado de ser el cuarto tumor más incidente en 2015, a situarse en el tercer puesto desde 2019 en adelante. Esto podría ser debido al aumento del tabaquismo en el sexo femenino a partir de los años 70, por lo que se prevé un aumento de los casos de cáncer de cavidad oral, faringe y vejiga urinaria. En hombres, se estima Figura 1: cánceres más frecuentes diagnosticados en el mundo en 2020. Incluidos ambos sexos. 7 que para 2023, el cáncer con más frecuencia diagnosticado sea el cáncer de próstata, seguido de colon y recto y, en tercer lugar, pulmón (Sung et al., 2021) . 1.3. Tratamientos actuales para el cáncer y sus limitaciones En la actualidad, la cirugía, la quimioterapia, la radioterapia, la inmunoterapia y la terapia génica suponen los pilares fundamentales para el tratamiento del cáncer. No obstante, existen otros enfoques terapéuticos de mayor novedad, como la edición de genes con la técnica CRISPR/Cas9, que permite corregir mutaciones en el ADN (Malik et al., 2021). 1. La cirugía constituyó la primera modalidad utilizada con éxito en el tratamiento del cáncer. De hecho, es la única terapia curativa para diversos tumores sólidos. Consiste en la extirpación del tumor y de cualquier tejido circundante afectado. El determinante para lograr el correcto progreso de la cirugía es la ausencia de metástasis. En multitud de ocasiones, la cirugía es usada en combinación con otras terapias ( Ps, R., & Bj, S., 2017). 2. La quimioterapia, utiliza fármacos u otras moléculas capaces de afectar al crecimiento y a la propagación de células tumorales. Los quimioterapéuticos pueden ser derivados de plantas o sintéticos. En otras palabras, la quimioterapia administra agentes citotóxicos vía oral o intravenosa, por lo que destruye las células tumorales, ocasionando efectos adversos en algunas células no tumorales (Bukowski et al., 2020). 3. La radioterapia utiliza las radiaciones ionizantes para el tratamiento local del cáncer. Induce daños en el ADN de doble cadena, roturas de una sola cadena, reparaciones incorrectas y aberraciones cromosómicas en las células tumorales, con el objetivo de que estas mueran por apoptosis, catástrofe mitótica y necrosis, entre otras. Además, la radioterapia tiene cierta actividad inmunoestimuladora, potenciando la vigilancia de nuestro sistema inmunológico. La radioterapia localizada actúa con una mayor selectividad frente a la quimioterapia sistémica y cuenta con menos efectos secundarios (Jarosz-Biej et al., 2019). 4. La inmunoterapia potencia el sistema inmunitario del paciente para eliminar las células tumorales. Aunque sea una de las terapias más actuales, declarada por la revista Science en 2013 como el “Avance del año”, los fundamentos de este tratamiento fueron establecidos desde hace siglos (Abbott & Ustoyev, 2019). 5. La terapia génica está basada en la introducción de ácido nucleico exógeno mediante un vector, normalmente vírico, en las células diana, para alterar la 8 expresión génica en células tumorales, con el objetivo de corregir los genes con expresión anómala. (Malik et al., 2021). 1.4. Base molecular del cáncer El cáncer humano es una enfermedad de base genética y, gracias a los avances científicos, hoy en día es posible conocer muchos de los genes implicados en el proceso del desarrollo de la enfermedad, que se denomina oncogénesis o carcinogénesis. Los protooncogenes son los primeros factores reguladores de este proceso, resultando como factores de crecimiento, transductores de señales celulares y factores de transcripción nuclear, y que tienen una función normal en la célula. Las modificaciones que sufren los protooncogenes, como translocación cromosómica, mutación puntual o amplificación de genes, dan lugar a los oncogenes. Los oncogenes promueven la multiplicación celular y suprimen la apoptosis. Por el contrario, los genes supresores de tumores contribuyen al desarrollo normal de la célula, por lo que la inactivación de sus dos copias contribuye a la tumorigénesis (Kontomanolis et al., 2020). En conclusión, las alteraciones en los protooncogenes y los genes supresores de tumores inducen la independencia de la proliferación celular y las señales mitogénicas extracelulares y, por tanto, la carcinogénesis (Kontomanolis et al., 2020). Hasta la fecha, se han reconocido hasta 60 oncogenes (Kontomanolis et al., 2020), siendo posible dividirlos en: 1. Factores de transcripción. Contribuyen a la expresión de otros genes y entre los más relevantes encontramos los oncogenes MYC, FOS y JUN. Codifican proteínas que se unen al ADN y activan la transcripción de genes que controlan la replicación del ADN. Cuando aumenta su expresión o se activan exageradamente se produce una proliferación celular no regulada (Dhanasekaran et al., 2022). 2. Factores de crecimiento. Se unen a sus receptores de membrana y activan señales de amplificación que provocan la proliferación. En este grupo destaca PDGF (factor de crecimiento derivado de plaquetas), proteína del oncogen C-SIS, entre otros. (Kontomanolis et al., 2020). 3. Receptores para factores de crecimiento. Si sufren alguna alteración, pueden provocar la síntesis de alguna proteína anómala que esté constitutivamente activa y no responda a las señales externas. Destaca el receptor del crecimiento epidérmico, EGF-R, proteína codificada por el gen CERB (Kontomanolis et al., 2020). 15 retardado de metástasis a distancia, tras la irradiación del tumor primario. IR impulsa dicha respuesta inmune antitumoral a través de diversos mecanismos, entre ellos la inducción de muerte celular inmunogénica (ICD). Esta consiste en un tipo de muerte celular programada impulsada por factores de estrés, entre los cuáles se puede encontrar IR y quimioterapia, entre otros. Dado que el efecto abscopal integra la radioterapia y la inmunoterapia, será tratado en profundidad en el punto 5.1. (radiación ionizante y sistema inmunológico) (Zhu et al., 2021). Actualmente, en la radioterapia moderna se utiliza gran variedad de tecnologías, que han llevado al desarrollo de diferentes tipos de radioterapia. La más común es la radioterapia externa, que utiliza un acelerador lineal. Dentro de esta, encontramos la radioterapia guiada por imágenes, la radioterapia de intensidad modulada y la arcoterapia volumétrica modulada. La braquiterapia es una modalidad de la radioterapia, en la que la radiación emitida se encuentra muy próxima a la zona a tratar o, incluso, en contacto con ella, con el objetivo de perjudicar en la menor medida posible los tejidos sanos. Por último, en la radioterapia intraoperatoria, se administra la radiación durante una intervención quirúrgica (Gong et al., 2021). Los radiosensibilizadores son moléculas químicas que, aumentan la efectividad de la radioterapia, logrando una mayor inactividad tumoral y teniendo muy baja toxicidad en las células normales. En los últimos años se han estado usando radiosensibilizadores como el cisplatino, ácido ascórbico o metformina (Gong et al., 2021). 3.3. Tipos de cáncer tratados con radioterapia La RT se encuentra en evolución continua y cada vez son más los aportes de esta al tratamiento del cáncer. La radiación se puede administrar con intención curativa o como tratamiento paliativo para aliviar los síntomas de los pacientes causados por el cáncer. Asimismo, existen estrategias de combinación con otras modalidades de tratamiento, tales como cirugía, quimioterapia o inmunoterapia. Hay varios tipos de cáncer que, en su etapa temprana, pueden ser curables exclusivamente con radioterapia. Entre ellos encontramos distintos tipos de cáncer de piel, carcinomas de próstata, de pulmón, de cuello uterino, de cabeza y cuello y linfomas (Hodgkin y no Hodgkin). No obstante, existen también otros tipos de cáncer curables con radioterapia en combinación con otros tratamientos, como los carcinomas de mama, rectales, de vejiga 16 y sarcomas de tejidos blandos, además de los mencionados anteriormente, esta vez en fase avanzada (Baskar et al., 2012). El cáncer de pulmón es uno de los muchos casos en los que la RT resulta eficaz, aunque su tratamiento es bastante complejo. En un ensayo clínico, se administró radioterapia ablativa estereotáctica (SABR) en pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) inoperables o con rechazo a la cirugía, obteniendo muy buenos resultados con una toxicidad reducida y una mejor supervivencia general (Vinod & Hau, 2020). Con el término SABR, se hace referencia a la administración de grandes dosis ablativas de radioterapia en menos fracciones con gran precisión que minimizan el daño en los tejidos sanos (Vinod & Hau, 2020). 4. Fundamentos científicos de la inmunoterapia La respuesta inmune es un proceso complejo que incluye una amplia variedad de componentes humorales y celulares capaces de detectar estructuras ajenas y proporcionar protección contra patógenos. Se trata de un sistema imprescindible para asegurar la supervivencia de los organismos multicelulares. Las vías inmunitarias se han clasificado en innatas o adaptativas (Ye et al., 2021). 4.1. Vías inmunitarias innatas La inmunidad innata es el primer sistema inmunológico de defensa contra patógenos. La activación de esta respuesta se basa en los receptores de reconocimiento de patrones (PRR). Estos PRR se encargan de detectar patrones moleculares asociados a daños (DAMP) o patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP), con el objetivo de desencadenar una cascada de señalización que produce interferones (IFN), citoquinas y quimioquinas (Ye et al., 2021). Normalmente, el ADN se encuentra en el núcleo y en las mitocondrias de las células eucariotas, por lo que cuando se detecta ADN en otro lugar que no le corresponde, como puede ser el citosol, se desencadena la respuesta inmunitaria en la que intervienen dos PRR centrales: cGAMP sintasa (cGAS) y STING. El ADN citosólico activa cGAS, que, a partir de GTP y ATP, genera cGAMP. Este último activa STING, proteína transmembrana localizada en el retículo endoplasmático, que, al ser activada, se traslada al complejo de Golgi, donde recluta y activa la quinasa de unión a TBK1. TBK1 activa el factor regulador de interferón 3 (IRF3) y la señalización de NF- kB. Ambos, una vez activados, inducen la transcripción de genes de respuesta inmunitaria innata, incluidos IFN y citoquinas (fig.5). 17 Por último, las células asesinas naturales, (natural killers, NK) erradican directamente las células tumorales a través de gránulos citolíticos y están en cooperación con otras células inmunitarias a través de citoquinas y quimiocinas proinflamatorias (Y. Zhang & Zhang, 2020). 4.2. Vías inmunitarias adaptativas A diferencia del sistema inmunitario innato, caracterizado por la rápida detección de patógenos, el sistema inmunitario adaptativo se caracteriza por la especificidad, la memoria inmunológica y el reconocimiento propio y no propio. Esta respuesta se desarrolla tras una exposición previa al patógeno y es mediada por unas células inmunitarias denominadas linfocitos. La inmunidad adaptativa se divide en dos tipos principales: inmunidad humoral e inmunidad celular. La inmunidad humoral es mediada por los linfocitos B, que secretan anticuerpos, mientras que la inmunidad celular es mediada por los linfocitos o células T (Song & Deng, 2020). Las células o linfocitos B en respuesta a células tumorales, se diferencian en células B de memoria o células plasmáticas, siendo estas últimas las encargadas de secretar anticuerpos que neutralizan los antígenos diana. Dentro del entorno tumoral, están involucradas diferentes tipos de células T: células T citotóxicas (linfocitos CD8+), células T auxiliares (linfocitos CD4+) y células T Figura 5. Vía inmunitaria innata cGAS-STING. 18 reguladoras (Treg). Se ha demostrado que el agotamiento de las células T es prevalente en el cáncer (Y. Zhang & Zhang, 2020). 4.3. Inmunooncología y DDR Se ha demostrado que la inhibición dirigida de DDR (DDRi) estimula las respuestas inmunitarias antitumorales. La DDRi induce la muerte de las células tumorales al desarmar las vías de reparación del ADN, pero también proporciona una vía para estimular las respuestas inmunitarias antitumorales. La apoptosis es considerada un mecanismo de muerte celular programada o no inmunogénico, debido a que se mantiene en todo momento la integridad de la membrana celular. La ruptura de la membrana celular es distintiva de los procesos inmunogénicos, ya que libera DAMP, que son absorbidos por las células dendríticas y posteriormente promueve el procesamiento de neoantígenos, esencial para desencadenar las respuestas de los linfocitos CD4+ y CD8+ (Concannon et al., 2023) (fig.6). Además, DDRi activa la señalización de cGAS-STING mediante la generación de roturas de doble cadena en el ADN. La reparación de roturas en el ADN implica la resección que produce la acumulación de pequeños fragmentos de ADN en el citosol, que se unen a cGAS y activan la señalización de cGAS-STING. Por último, la acumulación del daño en el ADN es capaz de promover respuestas en células NK, por lo que DDRi involucra tanto la respuesta inmunitaria innata (células NK), como la respuesta inmunitaria adaptativa (células T) (Concannon et al., 2023). Figura 6. Respuesta antitumoral inducida por DDRi y mediada por células T. 19 4.4. Mecanismos de acción de la inmunoterapia en células tumorales Las células T se han convertido en el foco de la inmunología tumoral debido a su potente actividad para destruir tumores. La función de estas comienza con la interacción de los receptores de células T (TCR) con péptidos cortos de antígenos tumorales presentados por moléculas del complejo principal de histocompatibilidad (MHC) (Y. Zhang & Zhang, 2020). La inmunoterapia contra el cáncer tiene como objetivo mejorar las respuestas inmunitarias antitumorales para atacar las células tumorales a través de mecanismos naturales y con menos efectos secundarios que otras terapias convencionales. Esta terapia tiene el potencial de inducir respuestas duraderas, revolucionando así la investigación del tratamiento del cáncer. El proceso del desarrollo tumoral sucede en tres pasos: eliminación, equilibrio y escape. En la fase de eliminación, los sistemas inmunitarios innato y adaptativo reconocen el antígeno del tumor. Las células tumorales que sobreviven entran en la fase de equilibrio, en la cual el sistema inmunitario adaptativo impide el crecimiento tumoral. Las células tumorales escapan cuando alcanzan la resistencia inmune antitumoral. Las inmunoterapias tienen como principal objetivo manipular el sistema inmunitario y reactivar de esta forma la respuesta inmunitaria antitumoral (Kennedy & Salama, 2020). Las primeras inmunoterapias utilizadas eran recombinantes de la citoquina interferónα (IFNα), siendo rápidamente reemplazado por análogos de purina. Poco tiempo después, entró en uso la interleucina-2 recombinante (IL-2), proporcionando resultados muy comprometedores en los pacientes. Sin embargo, se requerían altas dosis, por lo que causó graves efectos adversos. Tras una década, se obtuvo la primera vacuna terapéutica, sipuleucel-T, que consistía en una terapia de células dendríticas autólogas. No obstante, su uso se vio obstaculizado por problemas de producción y, en 2011, se aprobó el primer inhibidor de puntos de control, que se dirige al antígeno 4 de linfocitos T citotóxicos (CTLA4). A partir de ese momento, se han desarrollado nuevas terapias de inhibidores de punto de control que se dirigen a la muerte celular programada: PD-1; o su ligando: PD-L1. También se han aprobado terapias de células T con receptor de antígeno quimérico (CAR). Actualmente hay más de una docena de inmunoterapias para el cáncer, divididas en varios tipos, que veremos más adelante: inhibidores de puntos de control, citoquinas activadoras de linfocitos, terapias de células T, anticuerpos agonistas contra coestimuladores y vacunas (Riley et al., 2019). 20 4.4.1. Inhibidores de puntos de control inmunitarios El papel de los inhibidores de puntos de control inmunitarios (ICI) se demostró por primera vez en pacientes con melanoma y cáncer de pulmón de células no pequeñas. La terapia con ICI está demostrando ser efectiva y duradera, aunque los anticuerpos bloqueadores de CTLA-4 y PD-1/PD-L1 pueden provocar efectos secundarios. Una posible solución para disminuir la toxicidad es dirigir la actividad de ICI al microambiente tumoral (TME). Con el término ambiente tumoral se hace referencia al complejo entorno que rodea al tumor y está compuesto por diversas poblaciones de células, entre las que se incluyen las células inmunitarias, en una matriz y con una vascularización limitada. El microambiente metabólico de los tumores puede presentar un entorno inmunosupresor que debe superarse (Groelly et al., 2023). Los ICI son la clase de inmunoterapia más investigada. Las dos estrategias de inhibición de puntos de control más comunes son el bloqueo de PD-1/PD-L1 y CTLA-4 (Groelly et al., 2023). Cuando las células T se activan en respuesta a la inflamación, expresan PD-1, que modula la acción de estas, lo que implica la regulación de la respuesta inmunológica evitando una respuesta inmune “exagerada”. Las células tumorales, con el objetivo de evadir el reconocimiento y eliminación por parte de las células T, expresan PD-L1, capaz de unirse a PD-1 e inactivar la acción de las células T, y es que la unión de PD-1 a su ligando, ligando de muerte programada 1 (PD-L1), activa las vías de señalización aguas abajo e inhibe la activación de las células T (fig.7) (Groelly et al., 2023). De hecho, en las biopsias de los tejidos tumorales, se registran los niveles de PD-L1, con el objetivo de predecir una respuesta clínica favorable a las terapias de bloqueo de PD-L1. La expresión de PD- 1 se ha detectado en varios tipos de células inmunitarias dentro de TME, incluidos los monocitos activados, las células dendríticas (DC), las células NK y las células T y B. Los inhibidores más utilizados de PD-1 son: nivolumab, pembrolizumab y cemiplimab; y, los inhibidores de PD-L1: atezolimumab, durvalumab y avelumab. (Shiravand et al., 2022). Por otra parte, CTLA-4 se expresa sólo en las células T, y, mediante su unión a B7, inactiva principalmente la función de CD28, un receptor coestimulador de células T. De este modo, la inhibición de CTLA-4 da como resultado una proliferación de células T no regulada (fig.8). Asimismo, mejora una amplia gama de respuestas inmunológicas, aumentando la actividad de las células T CD4+ y reduciendo la inmunosupresión. Destaca 21 Ipilimumab (Yervoy), un anticuerpo monoclonal (mAb) capaz de inhibir la función de CTLA-4 (Shiravand et al., 2022). Como se ha mencionado anteriormente, aunque los inhibidores de puntos de control inmunitarios es el tratamiento inmunoterapéutico más utilizado, existen otros que también han sido aprobados: 1. Citoquinas activadoras de linfocitos: las citoquinas son liberadas por células inmunitarias y no inmunitarias en respuesta a tensiones celulares tales como infección, inflamación y tumorigénesis. La aplicación potencial de las citoquinas en el tratamiento del cáncer se beneficia de la identificación de la interleucina 2 (IL-2). Esta difunde las células T, teniendo propiedades inmunoestimuladoras. Además de la IL-2, el interferón alfa (IFN-α) también es usado en el tratamiento del cáncer, induciendo la senescencia, la apoptosis y el aumento de las respuestas inmunitarias antitumorales (Y. Zhang & Zhang, 2020). 2. Terapias de células T: las terapias de células T, consisten en el aislamiento y modificación de estas en ex vivo y la posterior introducción en el paciente con el objetivo de eliminar de manera eficaz las células tumorales (Y. Zhang & Zhang, 2020). 3. Anticuerpos agonistas contra coestimuladores: los anticuerpos agonistas están diseñados para unirse específicamente a los receptores en la superficie de las células T y desencadenar vías de señalización celular que promueven el Figura 7. Inhibición de punto de control inmunitario PD-1 y PD-L1. 22 crecimiento y la supervivencia de la función de las células T contra las células tumorales. Los receptores de células T a los que se dirigen normalmente son los receptores coestimuladores (CD28) (Riley et al., 2019). 4. Vacunas: las vacunas contra el cáncer utilizan antígenos específicos de tumores para desencadenar respuestas inmunitarias antitumorales mediadas por células T. Destaca la vacuna Sipuleucel-T, basada en las células dendríticas, aprobada para el cáncer de próstata avanzado (Y. Zhang & Zhang, 2020) 4.1. Tipos de cáncer tratados con inmunoterapia Cada vez es más evidente que la inmunoterapia contra el cáncer es más eficaz cuando se trata a pacientes con una carga de enfermedad limitada. La inmunoterapia permite en muchos casos omitir otros tipos de terapia que tienen efectos permanentes sobre la fertilidad, la salud sexual, los tejidos de algunos órganos, e incluso la memoria. En total, 11 inhibidores de puntos de control inmunitarios son utilizados en la actualidad, siendo 10 de ellos inhibidores de PD-1/PD-L1. Se encargan de tratar sobre todo melanomas, cáncer de pulmón de células no pequeñas, cáncer de cabeza y cuello, linfoma de Hodgkin, carcinoma urotelial, de células de Merkel, renal, de esófago, cáncer gástrico, de cuello uterino y de endometrio, entre otros (Yi et al., 2022). La inmunoterapia es una de las estrategias terapéuticas más eficientes en el melanoma debido a la alta inmunogenicidad de este tumor. Los pacientes de melanoma con Figura 8. Inhibición de punto de control inmunitario CTLA-4. 23 metástasis a distancia muestran tras 5 años una tasa de supervivencia del 23%, siendo la metástasis la principal causa de muerte asociada al melanoma. La progresión del melanoma se basa en la falta de activación del sistema inmunitario y la alta capacidad del tumor para el “escape inmunitario”. Inhibidores de puntos de control inmunitarios ya están siendo utilizados con resultados, mientras que otras terapias inmunológicas como las vacunas están siendo exploradas con futuros resultados muy prometedores. No obstante, pocos pacientes alcanzan respuestas clínicas duraderas con la monoterapia, el resultado más exitoso es la combinación de terapias (Ralli et al., 2020). 5. Radioterapia e inmunoterapia en combinación 5.1. Radiación ionizante y sistema inmunológico La inmunoterapia ha revolucionado el mundo de la oncología y se ha puesto al descubierto una nueva apreciación del papel que desempeña el sistema inmunitario en el control del efecto terapéutico de la radiación ionizante. Estudios han demostrado que la radioterapia e inmunoterapia administradas por separado, tienen una baja eficacia en comparación con la obtenida cuando se aplican simultáneamente ambas. Es natural combinar las dos modalidades de tratamiento ya que una es local y la otra sistemática (Arina et al., 2020). Para conseguir una inmunidad antitumoral con la combinación de ambas terapias, es necesario inducir el efecto abscopal en tumores primarios y utilizar los fármacos adecuados capaces de actuar sobre los mecanismos de agotamiento de los linfocitos CD8+ y las NK. Recordando qué es el efecto abscopal (ya mencionado en el apartado 3.2), este se produce cuando se trata un tumor con radioterapia y no sólo se producen efectos positivos sobre este, si no también sobre otros tumores lejanos debido a la activación del sistema inmunitario (Arina et al., 2020). En las evaluaciones clínicas, una prueba importante de la inducción del efecto abscopal tras la radioterapia, es la reducción de tumores que no han sido irradiados. La presentación de antígenos y la maduración de células antitumorales, se ve aumentada por la radioinmunoterapia, facilitando el reconocimiento de las células tumorales por parte de las células T. Se encuentra en estudio la búsqueda de la dosificación óptima de radiación para inducir el efecto abscopal. Algunos abogan por dosis ablativas únicas de radiación, mientras que otros sugieren esquemas de fraccionamiento. En 2009, Dewan y colaboradores probaron en modelos de carcinoma de mama una radiación fraccionada en tres dosis de 8 Gy (Gray), frente una sola alta dosis de 20 Gy, obteniendo en el primer caso una mayor eficacia de control de 24 tumores distales no irradiados en combinación con terapia anti-CTLA-4. Se demostró que cinco dosis de 2 Gy en combinación con el bloqueo anti-PD-L1, fueron suficientes para provocar una respuesta abscopal en diferentes modelos tumorales (Arina et al., 2020). No obstante, la radioterapia es un arma de doble filo, y, al igual que potencia la respuesta inmune antitumoral sistemática, también promueve en cierta manera el aumento de células inmunosupresoras. Un ejemplo de estas células son las células Treg, encargada del mantenimiento de la homeostasis y, por tanto, causante de efectos inmunosupresores. Sin embargo, se ha descubierto que la supresión de Treg se reduce in vitro mediante el bloqueo de PD-1/PD-L1. En conclusión, la vacunación in situ inducida por la radiación ionizante es el mecanismo clave transformador de los efectos locales en respuestas abscopales (Z. Zhang et al., 2022). En la actualidad, se ha incluido un término semejante, conocido como efecto radscopal, en el que se administran bajas dosis de radioterapia sobre la base de la radioterapia estereotáctica, en otras palabras, radioterapia de dosis baja y dosis alta. Es cierto que la dosis alta, como se comentó anteriormente, puede aumentar la inmunosupresión, pero la dosis baja se encargaría de estas limitaciones. De esta forma, ocasionaría leves lesiones en el ADN responsables de la señalización de peligro mediante la vía cGAS-STING y la consiguiente liberación de citoquinas. Esto unido a los DAMP liberados por las células dañadas, aumentaría aún más las respuestas inmunitarias (Z. Zhang et al., 2022). Para predecir la eficacia del efecto abscopal, se puede usar como biomarcador el recuento absoluto de linfocitos (ALC). Los linfocitos juegan el papel más crucial en la respuesta inmune contra el cáncer, por lo que existe una correlación positiva entre el ALC y la respuesta abscopal, obteniéndose una tasa de respuesta más alta y duradera (Z. Zhang et al., 2022). 5.2. Presentación de casos clínicos y resultados obtenidos Cada vez hay un mayor número de ensayos clínicos basados en la combinación de los inhibidores de los puntos de control (ICI) con la radioterapia. Uno de los primeros análisis llevados a cabo, mostró cómo pacientes con cáncer de pulmón de células no pequeñas (NSCLC) que recibieron radioterapia antes del tratamiento anti-PD1, habían aumentado la supervivencia libre de progresión (PFS) y la supervivencia general (OS) en comparación con aquellos pacientes a los que no se les había administrado radioterapia previa. Se obtuvo una tasa de respuesta abscopal del 42% en los pacientes de