El cáncer de mama, especialmente el subtipo triple negativo continúa representando un desafío para la medicina debido a la complejidad de sus mecanismos biológicos y a las limitaciones de los tratamientos convencionales, los cuales no siempre son suficientemente específicos y pueden generar efectos secundarios importantes. Por lo que, la terapia génica surge como una alternativa prometedora al permitir la regulación directa de procesos moleculares dentro de la célula. Entre las estrategias emergentes destacan las basadas en microARN, pequeñas moléculas que regulan la expresión génica y que, cuando se encuentran alteradas, pueden favorecer el desarrollo tumoral. Una herramienta para modular su actividad son las esponjas de microARN, diseñadas para capturar microARN oncogénicos. Este artículo presenta una visión general de estos conceptos y su aplicación en el cáncer de mama triple negativo. Como ejemplo, se describe el diseño in silico de una heteroesponja dirigida a oncomiRs, así como sus posibles ventajas, limitaciones e implicaciones clínicas futuras.
Breast cancer, especially the triple-negative subtype, continues to represent a major challenge for medicine due to the complexity of its biological mechanisms and the limitations of conventional treatments, which are not always sufficiently specific and may cause significant side effects. Therefore, gene therapy has emerged as a promising alternative by enabling the direct regulation of molecular processes within the cell. Among emerging strategies, microRNA based approaches stand out, as these small molecules regulate gene expression and, when dysregulated, can promote tumor development. One tool to modulate their activity is microRNA sponges, which are designed to sequester oncogenic microRNAs. This article provides an overview of these concepts and their application in triple-negative breast cancer. As an example, the in silico design of a sponge targeting oncomiRs is described, along with its potential advantages, limitations, and future clinical implications.
El cáncer es un conjunto de enfermedades caracterizadas por el crecimiento descontrolado de células, las cuales pueden formar tumores malignos y, en algunos casos, diseminarse a otras partes del cuerpo en un proceso conocido como metástasis. En México, el cáncer de mama es la principal causa de muerte por cáncer en mujeres y también uno de los más frecuentes. Sin embargo, no todos los cánceres de mama son iguales. Este tipo de cáncer es altamente heterogéneo y se clasifica en distintos subtipos moleculares, cada uno con características particulares que influyen en su agresividad y la respuesta a los tratamientos disponibles.
Uno de los subtipos más desafiantes es el cáncer de mama triple negativos (CMTN). Este se caracteriza por la ausencia de tres receptores clave en las células cancerosas: los hormonales de estrógeno y progesterona, así como el receptor HER2. Debido a esto, el CMTN no responde de manera efectiva a terapias dirigidas que sí son eficaces en otros tipos de cáncer de mama. Como consecuencia, las opciones de tratamiento son más limitadas y menos específicas lo que contribuye a su agresividad y peor pronóstico. Hasta la fecha no existe un tratamiento único ni completamente efectivo para tratar el CMTN, lo que hace indispensable la búsqueda de nuevas estrategias terapéuticas más dirigidas y personalizadas que puedan mejorar la supervivencia y calidad de vida de las y los pacientes [1].
En este contexto, las estrategias basadas en terapia génica surgen como una alternativa prometedora, ya que buscan controlar las instrucciones internas de la célula, es decir, apagar señales que favorecen el crecimiento del tumor o activar señales que lo detienen. Este tipo de enfoques pretende complementar a las terapias convencionales, con el objetivo de lograr una mayor especificidad y mejores resultados [2].
La terapia génica es una estrategia que intenta modificar lo que sucede dentro de las células mediante la introducción de material genético, ya sea ADN o ARN. Este tipo de terapia actúa sobre la raíz de ciertos procesos celulares, en lugar de actuar únicamente de manera externa, como lo hacen algunos fármacos. La terapia génica puede agregar genes o secuencias terapéuticas para reducir o silenciar señales dañinas que el tumor utiliza a su favor para sobrevivir, e incluso puede contribuir a la reprogramación de funciones celulares completas [3].
Para introducir estos genes o secuencias en la célula se requiere un sistema de transporte. En terapia génica se emplean vectores virales y no virales. Los primeros son virus modificados que no causan enfermedad y que resultan altamente eficientes para ingresar a las células; los segundos incluyen nanopartículas o sistemas basados en materiales, los cuales actualmente se investigan por su potencial en términos de seguridad, manufactura y adaptabilidad [4].
Este tipo de terapia es prometedor porque permite diseñar estrategias más dirigidas, al modular mecanismos específicos que sostienen a los tumores y ejercer un efecto principalmente sobre las células cancerosas. No obstante, el principal reto continúa siendo el sistema de entrega, es decir, lograr que el material llegue al sitio adecuado y en la dosis correcta (Figura 1).
Figura 1. Representación simplificada de la terapia génica. Un gen o secuencia terapéutica se introduce en un virus modificado que funciona como vehículo. Este sistema se administra al paciente y permite que la información genética llegue a las células para producir un efecto terapéutico.
Aunque el ADN contiene toda la información genética de las células, no actúa solo. Para que esa información se convierta en vida, entra en juego el ARN, una molécula clave que permite que los genes se expresen en el momento y la cantidad adecuada. Uno de los tipos importante de ARN es el ARN mensajero (ARNm), que funciona como un intermediario entre el ADN y las proteínas. A partir del ADN se produce ARNm mediante un proceso llamado transcripción; posteriormente, esta información es utilizada por los ribosomas para fabricar proteínas, las moléculas responsables de prácticamente todas las funciones celulares. Este recorrido de la información genética, del ADN al ARN y del ARN a proteínas, se conoce como dogma central de la biología molecular. Sin embargo, este proceso no ocurre de manera automática ni descontrolada: la célula cuenta con múltiples mecanismos que regulan cada etapa, asegurando que las proteínas se produzcan solo cuando es necesario (Figura 2). En este sistema de control destacan los microARNs, pequeñas moléculas de apenas 21 a 23 nucleótidos, capaces de unirse de manera específica a los ARNm mediante complementariedad de bases. Esta unión favorece la degradación de los ARNm por enzimas llamadas nucleasas. De esta forma, los microARNs funcionan como finos reguladores de la expresión génica, modulando la producción de proteínas clave para el equilibrio y funcionamiento celular (Figura 2) [5].
Figura 2. Esquema del proceso básico por el que la información genética pasa del ADN al ARN y luego a las proteínas, y de los puntos principales donde este proceso puede regularse. También se muestra cómo los microARN actúan después de que se forma el ARN mensajero: al unirse a él, pueden bloquear la producción de la proteína o hacer que ese mensaje se destruya.
Las esponjas de microARNs son moléculas de ARN diseñadas para “atrapar” microARNs específicos e impedir que estos se unan a sus ARN mensajeros objetivo. Funcionan como señuelos: los microARNs se unen a la esponja en lugar de al ARNm, evitando así que se bloquee la producción de ciertas proteínas que podrían ser beneficiosas para las células (Figura 3). Las esponjas pueden existir de manera natural, por ejemplo, en forma de ARN largos no codificantes o ARN circulares. Sin embargo, también pueden diseñarse de forma sintética, permitiendo crear esponjas altamente específicas para uno o varios microARNs de interés.
Figura 3. Esquema del funcionamiento de las esponjas de microARNs. Al unirse a los microARNs, las esponjas impiden que estos bloqueen la traducción del ARN mensajero, permitiendo la producción de proteínas.
Surge entonces una pregunta clave: si los microARNs son parte fundamental de la regulación celular, ¿por qué querríamos inhibirlos? La respuesta está en las enfermedades. Aunque la regulación genética en las células sanas es altamente precisa, en condiciones patológicas como el cáncer o enfermedades neurodegenerativas, estos mecanismos se alteran. En estos casos, ciertos microARNs se expresan en exceso y contribuyen al desarrollo y progresión de la enfermedad. Se conocen muchos ejemplos de este tipo, como los miR-155, 27a, 135b y 222/221 que están involucrados en la progresión del cáncer, o los miR-29 y 146a involucrados en Alzheimer y miR-92a en enfermedades cardiovasculares. Entonces, en condiciones como estas el uso de las esponjas para capturar los microARNs que contribuyen a las enfermedades es una prometedora opción de terapia personalizada [6].
Una vez comprendido cómo funcionan los microARN y las esponjas que los neutralizan, el siguiente paso es analizar cómo estos conceptos pueden aplicarse en un caso concreto. En cánceres con opciones terapéuticas limitadas, como el cáncer de mama triple negativo, estas estrategias representan una posible vía de investigación. En este contexto, se desarrolló un proyecto enfocado en el diseño de una esponja contra microARN como estrategia para modular señales cancerosas en este tipo de cáncer.
El trabajo se centró en la etapa inicial de desarrollo: el diseño in silico de una esponja de microARN y de su sistema de expresión, utilizando herramientas computacionales que permiten evaluar la viabilidad del diseño antes de la experimentación en laboratorio. Para ello, se realizó una búsqueda bibliográfica en la que se identificó que microARN como miR-135b, miR-27a y el clúster miR-221/222 se encuentran en niveles alterados y favorecen procesos como la proliferación, invasión y evasión de la muerte celular. Con base en esta información, se propuso desarrollar una heteroesponja diseñada con múltiples sitios de unión para cada microARN, cuya función principal es atrapar a los microARN objetivo para que dejen de actuar sobre sus blancos naturales. En términos simples, si un microARN está emitiendo señales que favorecen al cáncer, la esponja contribuye a reducir su efecto.
Para el diseño de la esponja se emplearon programas especializados. En primer lugar, se utilizó miRNASong para seleccionar y organizar los sitios de unión dirigidos a los microARNs de interés. Esta herramienta permite diseñar secuencias capaces de capturar de manera eficiente a los microARN objetivo. Posteriormente, se emplearon RNAfold y RNAstructure, dos programas que predicen la forma que adopta una molécula de ARN al plegarse. Esto resulta relevante porque, dentro de la célula, las secuencias de ARN adoptan estructuras tridimensionales que pueden influir en su estabilidad y funcionamiento. Estos programas permiten anticipar si la esponja diseñada mantiene una conformación compatible con su función reguladora.
Finalmente, la heteroesponja requiere de un sistema completo de expresión, el cual se diseñó in silico mediante SnapGene. Este software permitió integrar la secuencia de la esponja dentro de un vector de expresión, junto con otros elementos reguladores, como el promotor BIRC5, que se emplea para dirigir la expresión preferentemente hacia células tumorales, con el objetivo de reducir el impacto en células sanas. Estos diseños permiten visualizar cómo se organizaría la construcción final en un contexto celular (Figura 4).
Figura 4. Esquema del fragmento de ADN usado para producir una esponja de microARN. El promotor controla dónde se expresa la esponja, mientras que la secuencia contiene sitios capaces de atrapar microARN implicados en procesos tumorales.
Una de las principales ventajas de esta estrategia frente a los tratamientos convencionales es que, en lugar de atacar a las células únicamente por su velocidad de división, busca intervenir sobre reguladores moleculares específicos, lo que incrementa su nivel de precisión. No obstante, esta estrategia no se plantea como un reemplazo de las terapias tradicionales, sino como un complemento que podría potenciar su eficacia [7].
Los microARN pueden regular varios genes de manera simultánea; por ello, bloquear microARNs aunque estén involucrados en enfermedades, puede impactar distintas rutas relacionadas con proliferación, invasión o resistencia tumoral, actuando sobre el cáncer desde múltiples vías. Asimismo, una ventaja adicional de las esponjas es su diseño flexible y ajustable. Es posible modificar los microARN objetivo, el número de sitios de unión o sus combinaciones, lo que convierte a esta estrategia en una herramienta adaptable a distintos enfoques de investigación. Sin embargo, también existen limitaciones importantes. El mayor desafío continúa siendo el sistema de entrega y la especificidad real en el organismo. No basta con un buen diseño; es necesario lograr que la esponja alcance el tumor, ingrese a las células adecuadas y se exprese de forma correcta, lo que representa uno de los principales obstáculos para su avance hacia fases clínicas [8].
Otra limitación relevante son los posibles efectos no deseados. Dado que los microARN participan en múltiples procesos biológicos, intervenir sobre ellos puede generar efectos fuera del objetivo si la expresión no está bien controlada. Una intervención demasiado breve podría no producir efectos significativos, mientras que una excesivamente prolongada podría generar riesgos.
Actualmente, las terapias basadas en microARN y otros ARN no codificantes se encuentran principalmente en etapas de investigación preclínica o en ensayos clínicos iniciales; sin embargo, aún existen barreras importantes por superar [9].
Estas estrategias continúan dependiendo en gran medida de los sistemas de entrega, por lo que mejorar los vectores, aumentar la especificidad hacia el tumor y reducir efectos adversos serán factores decisivos para su desarrollo. Es probable que estas terapias no reemplacen a las terapias convencionales, sino que funcionen de manera complementaria para mejorar la respuesta a los tratamientos, combatir la resistencia y disminuir las recaídas. Además, en el futuro podrían contribuir al desarrollo de terapias más personalizadas, adaptadas a las características particulares de cada paciente. Estudios recientes en cáncer de mama triple negativo han destacado el papel de los microARN para comprender rutas de señalización y proponer aproximaciones terapéuticas más precisas e inteligentes [10].