Matemáticas contra el cáncer

El Laboratorio de Oncología Matemática (MOLAB) de la Universidad de Castilla-La Mancha (UCLM) ha colaborado con varios centros de investigación internacionales en inmunología y cáncer. El mismo ha permitido desarrollar un modelo matemático para caracterizar a células del sistema inmune. Identificando un tipo de comportamiento relevante en distintos cánceres.

Así, ha desarrollado un modelo matemático que ha formado parte de un estudio multidisciplinar. Ha sido realizado en colaboración con instituciones de Singapur, China, Europa (España, Francia e Italia), EE UU y Australia.

Se ha descubierto que el neutrófilo, el tipo de célula inmune más abundante, adquiere diferentes ‘comportamientos’ en presencia de tumores. El trabajo, publicado en la prestigiosa revista Science, ha logrado identificar un tipo de neutrófilo. El mismo juega un papel crucial como promotor de las células cancerígenas. Y que puede ser susceptible de convertirse en diana inmunoterapéutica en combinación con otros tratamientos en distintos tumores sólidos.

Neutrófilos

Los neutrófilos son un tipo de células del sistema inmune que constituyen la principal línea de defensa del organismo. Son las primeras en responder a infecciones y lesiones, siendo reclutadas hacia los tejidos afectados. Consideradas como estrictamente defensivas y con una vida de muy corta duración, el estudio revela que los neutrófilos pueden experimentar importantes cambios desde el punto de vista funcional en presencia de tumores.

“Se sabía que los neutrófilos juegan un doble papel en cáncer. O bien atacan a las células tumorales o colaboran con ellas, pero se desconocían los mecanismos biológicos implicados para desencadenar esta dualidad”. “Este trabajo ha identificado los mecanismos por los cuales los neutrófilos pueden reprogramarse. Y adoptar un comportamiento que favorece a las células tumorales, en lugar de destruirlas”. Así lo explica el profesor del Departamento de Matemáticas de la UCLM e investigador senior del MOLAB Gabriel Fernández Calvo, coautor del estudio publicado en Science.

ARN y ATAC

El estudio ha combinado técnicas de secuenciación de ARN y ATAC en neutrófilos de varios órganos y cáncer de páncreas. Uno de los tumores más agresivos y con peor pronóstico. Estos análisis a nivel celular permitieron identificar distintos comportamientos de los neutrófilos: desde los que cabría esperar, es decir, puramente defensivos; hasta otros totalmente patológicos.

Después, se estudió in vivo cómo el ambiente tumoral da forma, mediante diversas condiciones metabólicas y de oxigenación, a los diferentes tipos de comportamiento de los neutrófilos. Incluyendo los protumorales.

Finalmente, a través de la modelización matemática de los datos recabados in vivo, fue posible cuantificar las características biológicas de los neutrófilos identificados.

Resultados

Uno de los resultados más sorprendentes es que aquellos neutrófilos que colaboran con las células tumorales muestran una vida media significativamente más larga que los neutrófilos normales. Por tanto, disponen de más tiempo que los normales para favorecer a crear un entorno más propicio para que el tumor progrese. Promoviendo además que crezca de manera acelerada.

Los hallazgos del estudio sugieren que la plasticidad intrínseca que tienen los neutrófilos propicia que, al ser reclutados al entorno tumoral, acaben colaborando con este, en lugar de contribuir a destruirlo.

Desarrollo de nuevas terapias

Este mecanismo general podría ser clave para el desarrollo de nuevas estrategias terapéuticas que modulen ese programa adaptativo de los neutrófilos. De modo que se logre restablecer su funcionalidad básica que es la de eliminar no solo a distintos patógenos que ataquen al organismo. Sino también aquellas células del propio cuerpo que acaben siendo perjudiciales, como las cancerígenas.