«Imaginemos que una señora entra en el hospital y se le diagnostica un cáncer de ovario. Le extraen el tumor, que es analizado por el patólogo, y resulta ser del tipo seroso de alto grado. El oncólogo le administrará la quimioterapia que corresponda: en este caso, el tratamiento estándar consiste en cisplatino y taxol. Y nosotros podemos implantar una muestra de ese tumor en el ovario de un ratón y aplicarle el mismo tratamiento que se le haya prescrito a la persona. Dado que la vida del ratón es más corta –su ciclo vital es de dos años–, el tumor evoluciona más rápido. Y eso nos ayuda a determinar la malignidad del tumor y predecir qué le ocurrirá a la paciente».
Alberto Villanueva lleva dos décadas examinando cómo los modelos animales pueden contribuir a curar enfermedades humanas. Es responsable del grupo de investigación Resistencia farmacológica y Xenografts del Instituto Catalán de Oncología (ICO) – Instituto de Investigaciones Biomédicas de Bellvitge (Idibell). Es especialista en la creación de modelos tumorales PDX (siglas del inglés Personal Derived Xenograft), ratones experimentales a los que se implanta un fragmento de tumor humano. «Hay dos metodologías para hacerlo: puede insertarse el tumor en la espalda del animal, de forma subcutánea; o bien en el mismo órgano de origen, de forma ortotópica. Técnicamente es mucho más fácil lo primero que lo segundo. Pero los resultados no son los mismos». Los implantes ortotópicos se comportan de un modo más similar al humano del que proceden, ya que el efecto del ambiente sobre el tumor es idéntico al original y, por tanto, existe mayor correlación de respuesta entre el ratón y el paciente.
Xenograft es el implante de un tejido de una especie a otra. Ortotópico quiere decir que se ha hecho en el mismo órgano de origen
El equipo del doctor Villanueva es especialista en generar xenografts (implantación de células de una especie a otra) del tipo ortotópico. A cada uno de esos modelos animales se le conoce como orthoxenograft y al conjunto de ellos, como orthoxenobank. «Por ejemplo, hemos implantado más de 160 tumores humanos de ovario en ratones. No todos crecen, obviamente, pero tenemos tasas de aceptación muy altas: del orden del 70-80%. Hemos elaborado un orthoxenobank compuesto por más de 100 orthoxenografts de cáncer de ovario, que es una población bastante representativa de la enfermedad». Es una técnica muy compleja pero muy útil para investigar los mecanismos de adquisición de resistencia a la quimioterapia, desarrollar nuevos fármacos contra el cáncer o personalizar terapias oncológicas.
Los orthoxenografts sirven, de entrada, para orientar el tratamiento de un cáncer humano a partir del comportamiento del modelo animal. El doctor Villanueva lo llama medicina personalizada en tiempo real. «Lo primero que hacemos es implantar el fragmento de tumor que nos llega en el ratón. Una vez que el tumor ha crecido –suelen tardar entre 3 y 4 meses–, procedemos a extraerlo. Le hacemos un análisis genético, buscando mutaciones que puedan tener incidencia en el cáncer. Y un trocito lo criopreservamos, con lo que podríamos sacarlo del nitrógeno 10 años después y reimplantarlo para hacerlo crecer de nuevo. Así podríamos tratar posibles recaídas. El resto del tumor lo expandimos a otros animales y podremos anticipar la evolución del paciente».
Los orthoxenografts sirven para anticipar acontecimientos futuros y para testar fármacos
En el caso de los cánceres que son sensibles a la quimioterapia, los orthoxenografts pueden servir para anticipar eventos futuros. Los modelos se tratan del mismo modo que el paciente y, si los tumores recrecen, se prueba con ellos otros fármacos para predecir cuáles serían los más adecuados si el paciente padece una recaída. En el caso de los cánceres que no responden a la quimioterapia, la colonia de ratones se usa para testar fármacos alternativos y tratar de hallar el más el más idóneo para combatir ese tumor refractario. Los tratamientos se eligen siempre de acuerdo al criterio del oncólogo y atendiendo a factores como la genética del tumor, su histología, etc.
«En el supuesto de que esa mujer con cáncer de ovario que ha entrado al hospital recaiga antes de los seis meses, ya no se le puede seguir dando cisplatino y taxol, hay que buscar otro tratamiento. La idea es que el oncólogo se debata entre varios fármacos, y que nosotros ya los hayamos probado con los orthoxenografts de esa paciente y podamos decirle al médico cuáles son los que funcionan. Por otro lado, en el análisis genético que le habremos hecho al tumor podemos encontrar varias dianas terapéuticas, y quizá para algunas de ellas existan ensayos clínicos a los que tenemos acceso. Bien, pues con toda esa información elaboramos un informe que le hacemos llegar al oncólogo. Como no podemos probarle a una persona todos esos fármacos, tratamos de crear un sistema que se reproduzca lo más fielmente posible la realidad».
«Aunque parezca ciencia ficción, ya se ha dirigido la terapia de algún paciente con este método»
El antiquimiograma –así se llama el informe que recoge la reacción de la colonia de orthoxenografts a las alternativas terapéuticas que se le han aplicado– proporciona evidencias científicas que permitan definir qué estrategia de abordaje tiene más posibilidades de prosperar. «Aunque parezca ciencia ficción, ya se ha dirigido la terapia de algún paciente con este método. Yo no puedo asegurarle a la gente que se va a curar –y no lo haré nunca– porque, lamentablemente, el cáncer es una enfermedad que sigue matando. Lo que sí puedo hacer es decirle al paciente que un tratamiento le va a ir bien o mal en tal porcentaje, aproximarme a cierto éxito. Pero nunca lo voy a garantizar». El doctor Villanueva se lamenta porque, en la actualidad, a su laboratorio llegan personas con cánceres en estado muy avanzado. «A nosotros nos resultaría más fácil intervenir en casos más sencillos, donde supiéramos que tenemos un recorrido de cinco años por delante. Nos gustaría que este circuito se fuera implementando progresivamente, porque creemos que es verdaderamente útil. Hasta ahora lo utilizamos sobre todo para validar tratamientos».
Los orthoxenografts se caracterizan por conservar las características histológicas, genéticas y moleculares del tumor primario, de manera que son capaces de reproducir sus patrones de crecimiento y diseminación, así como la respuesta al tratamiento que trate de combatirlo. Dado que existe una intensa correlación entre los ensayos preclínicos in vivo y los ensayos clínicos en humanos, se presentan como un modelo preclínico óptimo para el desarrollo de fármacos antitumorales. «Crear un medicamento es un proceso muy complejo y costoso: el desarrollo de un fármaco lleva unos diez años y cuesta unos mil millones de euros. Según un estudio publicado por el National Cancer Institute, la oncología es uno de los campos donde más fracaso hay en el desarrollo de fármacos. Uno de los argumentos aduce que los modelos que se suelen usar no se ajustan a la realidad, porque lo primero que se hace es testarlo in vitro. Pero lo que tú observas in vitro no necesariamente se reproduce in vivo. Muchas veces ahí está el error».
«Yo defino los orthoxenografts com un link que conecta dos cosas: la genética y la respuesta a los fármacos. En medio estarían nuestros ratones»
El equipo del doctor Villanueva ha colaborado, por ejemplo, con la compañía PharmaMar testando un fármaco contra el cáncer de ovario llamado lurbinectedina o PM11083. «Si no me equivoco, es el único fármaco español con aprobaciones FDA y EMA. Se validó en nuestros modelos de ovario resistente refractario. Luego ha funcionado en la fase 2 de los ensayos clínicos y ahora va a la 3. Es decir, que un trocito de tumor implantado en ratones puede servir para identificar terapias efectivas. Seguramente se hubiera podido validar de otro modo, pero nosotros hemos demostrado que funciona. Yo defino los orthoxenografts como un link que conecta dos cosas: la genética y la respuesta a los fármacos. En medio están nuestros ratones».
El orthoxenobank del ICO-Idibell contiene el 90 % de los modelos ortotópicos de todo el continente y forma parte junto al VHIO y al CNIO de EuroPDx, un consorcio de centros de investigación que ha formado una red de modelos clínicamente relevantes de cáncer humano, en particular de modelos PDX. En la actualidad contiene orthoxenografts de varios tipos de cáncer distinto: ovario, endometrio, colorrectales, pulmón, sarcomas, de páncreas, testiculares de células germinales, piel, mama, cabeza y cuello, cérvix uterino, renales y metástasis a hígado. «El objetivo es disponer de un orthoxenobank para cada patología, porque el cáncer es una enfermedad muy heterogénea. Por ejemplo, hay cuatro subtipos de cáncer de ovario: seroso, endometroide, mucinoso y de célula clara. Y no deberían tratarse todos igual».
Otro de los proyectos del equipo del doctor Villanueva es, precisamente, crear una matriz que ayude a seleccionar la terapia óptima según el subtipo de cáncer que se diagnostique. «Consiste en estratificar grupos de acuerdo a las alteraciones genéticas. De ahí resultaría una matriz con una línea donde figuren los subgrupos de cáncer y otra, transversal, con los fármacos disponibles. Para cada uno de estos subgrupos disponemos de unos ratones en los que probamos los fármacos. De modo que cuando a alguien se le diagnostique un cáncer, se analice el tumor y se determine por sus alteraciones genéticas que pertenece tal subgrupo, nosotros podamos decirle al oncólogo que para tal subgrupo los que funcionan son tales fármacos. Solo esa información ya es un avance importante, y supondría un gran ahorro para el Sistema Nacional de Salud».
Xenopat es una empresa derivada que explora las posibilidades de la implantación ortotópica
Con el objetivo de materializar estos proyectos y profundizar en las posibilidades de la implantación ortotópica de tumores humanos en ratones se fundó Xenopat, una empresa derivada del ICO, del Idibell y del Hospital Universitario de Bellvitge. «Las instituciones públicas tienen un porcentaje en la empresa porque la investigación se ha hecho con recursos públicos. Hemos generado conocimiento que finalmente transferimos a una compañía para darle valor y hacerlo crecer. El trabajo hecho hasta el momento ha sido útil para la industria –lo hemos demostrado con PharmaMar– i puede ser útil para el Sistema Nacional de Salud si conseguimos, por ejemplo, implementar el sistema de matrices». El doctor Villanueva creó la empresa con los investigadores August Vidal y Ana Portela, y ofrecen servicios a empresas, centros de investigación, médicos y pacientes. «Nuestra prioridad es que Xenopat sea proveïdor de medicina personalitzada en tiempo real. Aunque, ahora mismo, lo que nos permite pagar factures es el desarrollo de fármacos».