La estrategia optogenética basada en AR3 muestra una alta eficacia para inducir apoptosis y efectos antitumorales

La estrategia optogenética basada en AR3 muestra una alta eficacia para inducir apoptosis y efectos antitumorales

Una de las características distintivas de las células cancerosas es su capacidad para escapar de la apoptosis, la muerte celular programada, mediante cambios en la expresión de proteínas. La inducción de la apoptosis en las células cancerosas se ha convertido en un foco importante de las nuevas terapias contra el cáncer porque estos enfoques pueden ser menos tóxicos para el tejido sano que la quimioterapia o la radiación tradicionales. Actualmente se están probando muchos agentes químicos para determinar su capacidad para desencadenar la apoptosis, y los investigadores exploran cada vez más moléculas activadas por luz que pueden dirigirse mediante láser a los sitios del tumor sin respetar el tejido sano circundante.

Las células cancerosas tienen mitocondrias, que proporcionan energía para un rápido crecimiento y división. Sin embargo, se cree que un ambiente demasiado alcalino altera la función de las mitocondrias y conduce a la apoptosis.

Una proteína microbiana llamada arqueerhodopsin-3 (AR3) puede ser clave para la apoptosis inducida por la alcalinidad. Cuando se expone a la luz verde, AR3 bombea iones de hidrógeno fuera de la célula, lo que aumenta la alcalinidad, altera las funciones celulares y, en última instancia, desencadena la apoptosis. La capacidad de AR3 para inducir la apoptosis en líneas celulares específicas del cáncer fue destacada en un artículo reciente del profesor Yuki Sudo, el Dr. Keiichi Kojima, el Dr. Shin Nakao y su equipo de la Facultad de Medicina, Odontología y Ciencias Farmacéuticas de la Universidad de Okayama, Japón. Sus resultados fueron publicados en línea enRevista de la Sociedad Química Estadounidenseel 4 de noviembre de 2025.

"En nuestro estudio anterior, establecimos un nuevo método optogenético para inducir la muerte celular apoptótica mediante la alcalinización del pH intracelular con AR3".dijo el profesor Sudo. Añadió:"En este estudio, aplicamos nuestra estrategia optogenética basada en AR3 a líneas celulares de cáncer murino y demostramos su alta eficacia para inducir apoptosis y efectos antitumorales tanto in vitro como in vivo".

Los autores utilizaron por primera vez virus modificados genéticamente para insertar genes AR3 en una línea celular de cáncer de colon de ratón (MC38) y una línea celular de melanoma (B16F10). Las células sin expresión de AR3 sobrevivieron normalmente cuando se expusieron a luz verde. Por el contrario, las células que expresan AR3 mostraron altas tasas de muerte celular (más del 40% para MC38 y más del 60% para B16F10), así como signos claros de alteración mitocondrial como causa de apoptosis. En ausencia de luz verde, no se produjo apoptosis, lo que confirma que la actividad AR3 fue inducida específicamente por la luz.

Alentados por estos hallazgos, el equipo utilizó estas líneas celulares para inducir la formación de tumores en ratones sanos. Cuando estos tumores fueron expuestos a luz láser verde seis días después, los tumores que expresaban AR3 mostraron una muerte celular significativa y una proliferación celular reducida en las capas externas del tumor. Más importante aún, los tumores que expresaban AR3 eran entre un 65 y un 75 % más pequeños que los tumores que no expresaban AR3 13 días después de la implantación del tumor.

“En particular, en los tumores derivados de células MC38, se observó una reducción en el volumen del tumor entre los días 10 y 13 después del trasplante de células. Esta regresión retrasada puede reflejar no sólo los efectos directos de la inducción de la apoptosis y la inhibición de la proliferación celular, sino también la activación de las respuestas inmunes antitumorales.añade el profesor Sudo.

Aunque estos resultados son muy prometedores, el estudio utilizó células cancerosas genéticamente modificadas antes de la implantación y se necesita más investigación para determinar si se puede hacer que los tumores preexistentes expresen AR3 de manera efectiva. Los autores también señalan que la penetración de la luz sigue siendo una limitación, ya que la luz láser verde sólo puede inducir la apoptosis hasta una profundidad de aproximadamente 1 mm.

"Al demostrar la apoptosis inducida por la luz y una supresión significativa del crecimiento tumoral en dos modelos de cáncer diferentes, MC38 y B16F10, destacamos la generalización y eficacia de este enfoque".dijo el profesor Sudo, enfatizando la importancia de estos resultados. Los autores sugieren que la terapia optogenética basada en AR3 podría eventualmente combinarse con otros tratamientos contra el cáncer para aumentar la eficacia y atacar una gama más amplia de tumores.

Fuentes: