Investigación de la biología del cáncer

Por qué la investigación de la biología del cáncer es crítica para el avance contra la enfermedad

La investigación de la biología del cáncer comienza con la pregunta más sencilla: ¿Qué es normal y qué no es normal?

Para entender cómo se forma y avanza el cáncer, los investigadores necesitan estudiar primero las diferencias biológicas entre las células normales y las células cancerosas. Este trabajo se centra en los mecanismos en los que se basan los procesos fundamentales como el crecimiento de las células, la transformación de las células normales en células cancerosas y la diseminación o metástasis de estas últimas.

Los conocimientos que se obtienen de tales estudios profundizan nuestro entendimiento del cáncer y producen una visión que podría conducir a la concepción de nuevas intervenciones clínicas. Por ejemplo, los estudios de vías de señalización celulares en las células normales y en células cancerosas han contribuido en gran forma a nuestros conocimientos de la enfermedad, a revelar las alteraciones moleculares compartidas por diferentes tipos de cáncer y a indicar estrategias posibles de tratamiento.

Las últimas décadas de investigación básica en biología del cáncer han creado una amplia base de conocimientos que ha sido crítica en el progreso contra la enfermedad. De hecho, muchos avances en la prevención, en el diagnóstico y tratamiento del cáncer no habrían ocurrido sin los conocimientos que han surgido de la investigación de cuestiones básicas acerca de la biología del cancer.

Oportunidades en la investigación de la biología del cáncer

Los científicos hoy en día entienden cada vez más la biología de un número amplio de cánceres impulsados por varias mutaciones y en muchos sitios del cuerpo. Nuevos datos y métodos de investigación han creado oportunidades para que los investigadores estudien en detalle muchos aspectos de la biología del cáncer, incluso cómo se alteran los programas biológicos normales de proliferación y muerte celular en el cáncer y cómo reacciona el sistema inmunitario a los tumores.

El descubrimiento de células madre tumorales en una clase de cánceres ha creado oportunidades para que los investigadores identifiquen estas células raras tanto en tumores sólidos como en cánceres hematológicos, así como para que investiguen la función de estas células en diferentes etapas de la enfermedad.

El reconocimiento de que la célula cancerosa tiene una relación simbiótica con el microentorno del tumor ha creado oportunidades para estudiar las interacciones de las células cancerosas dentro del tumor o del microentorno hospedador. Los investigadores están estudiando ahora los mecanismos moleculares y vías de señalización de la formación, proliferación y metástasis de células cancerosas.

El interés creciente en el microbioma, la comunidad de microorganismos y virus que habitan en el cuerpo humano, ha llevado a los investigadores a estudiar el papel del microbioma en la iniciación y avance de los tumores.

Nuevas tecnologías genéticas formuladas en la última década han ayudado a los investigadores a examinar los efectos funcionales de las alteraciones genéticas que se encuentran en la base de la formación del cáncer. Estas herramientas se han usado también para estudiar los cambios epigenéticos asociados con el cáncer, los mecanismos del daño y reparación del ADN y la regulación de los genes en las células cancerosas.

La introducción de métodos cada vez más potentes de biología estructural ha permitido que los investigadores caractericen las estructuras de proteínas mutantes involucradas en el cáncer, como la RAS, y otras moléculas, en mayor detalle de lo que había sido posible con anterioridad. Y, por medio de planteamientos que permiten la caracterización de todo el proteoma, los investigadores están integrando análisis genómicos con el análisis de las proteínas en las células tumorales para aprender, en detalle, cómo las proteínas alteradas asociadas con el cáncer afectan otras proteínas.

Hay también oportunidades para explorar la biología del cáncer por métodos de biología de sistemas. Los investigadores usan una variedad de información y de herramientas, como son el modelado matemático, para describir las interacciones complejas entre los componentes de un sistema biológico y para hacer predicciones que ayuden a guiar y a refinar todavía más la ciencia experimental.

Desafíos en la investigación de la biología del cáncer

La investigación básica en la biología del cáncer se considera con frecuencia como “de alto riesgo”, en parte porque las aplicaciones clínicas de un proyecto determinado de investigación podrían no estar claras desde el principio. Sin embargo, los conocimientos que se obtienen al estudiar la biología de células cancerosas no solo mejoran nuestro entendimiento de la enfermedad sino son esenciales para la formulación de avances clínicos que benefician a los pacientes, como lo ilustra el progreso reciente en las áreas de inmunoterapia y de vacunas de cáncer.

No obstante, debido a la incertidumbre de los resultados de investigación básica en la biología del cáncer, esta área de investigación recibe relativamente poco financiamiento de fuentes impulsadas por ganancias monetarias. Por esta razón, es crítico el financiamiento federal para investigación de biología del cáncer.

La colaboración a través de las disciplinas es cada vez más necesaria para entender mejor los mecanismos clave en el cáncer. Por esta razón, algunos investigadores pueden necesitar crear herramientas y estrategias para compartir y comunicar los resultados de investigaciones.

Papel del NCI en la investigación de la biología del cáncer

El NCI apoya y dirige la investigación de las diferencias biológicas entre las células normales y las células cancerosas por medio de una variedad de programas y métodos. Por ejemplo, la División de Biología del Cáncer (DCB) apoya a los investigadores de extramuros que usan una variedad de métodos para estudiar la biología del cáncer.

Además de muchos de los temas mencionados arriba, la DCB apoya la investigación en:

el metabolismo de las células cancerosas, las respuestas de las células cancerosas a la tensión y los mecanismos implicados en el control del ciclo celular
sustancias biológicas (como los virus y las bacterias), los factores del hospedador (como la obesidad, afecciones co-mórbidas y la edad), y las conductas (como el consumo dietético) que pueden causar o contribuir a la formación de cáncer
regulación inmunitaria de la formación y extensión de tumores y los métodos para mejorar los blancos inmunitarios y la destrucción de células cancerosas
inestabilidad genómica y efectos moleculares relacionados, citogenéticos y cromosómicos, durante la inducción y avance a malignidad
papel del microentorno creado por inflamación y las moléculas inflamatorias de señalización en la formación y avance de los tumores
procesos y blancos moleculares en donde hay la posibilidad de intervención terapéutica o preventiva
efectos de hipoxia en la invasión y metástasis celular de tumores
función de las células madre somáticas en la determinación de progresión de tumores y conducta metastática, y control del nicho de células madre por el microentorno del tumor.

Los programas de investigación en biología del cáncer apoyados por el NCI son:

Red de Ciencias Físicas en Oncología (PS-ON)
La meta de esta iniciativa es la promoción y el fomento de la convergencia de la ciencia física y de la investigación de cáncer. Pequeños grupos transdisciplinarios de científicos físicos (ingenieros, físicos, matemáticos, químicos y científicos en computación) e investigadores oncológicos (biólogos oncólogos, oncólogos y patólogos) colaboran en la solución de problemas como la determinación de las células originales de tumores de cerebro y hematopoyéticos y la exploración del uso de imágenes tridimensionales de células individuales como distintivo del cáncer.
Consorcio de Biología de Sistemas de Cáncer (CSBC)
El consorcio se enfoca en la combinación de planteamientos experimentales avanzados con metodologías matemáticas y computacionales para construir y evaluar modelos predictivos de cáncer. La iniciativa asume un planteamiento integrativo para la investigación oncológica con el fin de complementar y extender el entendimiento actual que tenemos de la formación y avance de tumores a través de muchas escalas físicas y cronológicas, con el objetivo último de mejorar las vidas de los pacientes con cáncer.
Red de Investigación Aplicada al Esófago de Barrett (BETRNet)
Esta colaboración multidisciplinaria, multiinstitucional se estableció para comprender mejor el esófago de Barrett y para prevenir el adenocarcinoma esofágico. La BETRNet se propone entender mejor la biología del adenocarcinoma esofágico (AE); examinar las oportunidades de investigación asociadas con su lesión precursora, el esófago de Barrett; mejorar el riesgo de estratificación y predicción del AE; y proveer estrategias para la prevención del AE. La meta principal es disminuir la incidencia, morbilidad y mortalidad de este cáncer.
Alianza de Glicobiólogos para Detección de Cáncer
Este consorcio de laboratorios de glicómica de tumores y sus asociados en investigación estudian la dinámica relacionada con el cáncer de carbohidratos complejos. Este programa, que es patrocinado por el Instituto Nacional del Cáncer junto con el Instituto Nacional de Ciencias Médicas Generales y el Instituto Nacional del Corazón, Pulmón y Sangre, estudia la estructura y función de los glucanos en relación con el cáncer.
Iniciativa de caracterización molecular y celular de lesiones detectadas por exámenes de detección
El objetivo de este programa es el de emprender una caracterización molecular y celular de tejidos de tumores, de células y de componentes del microentorno para distinguir las lesiones iniciales detectadas por exámenes de detección de los cánceres detectados por intervalos y por síntomas. Los investigadores usan varias tecnologías y planteamientos para determinar tanto los fenotipos celulares como moleculares de lesiones iniciales, con el objetivo de predecir mejor el destino de esas lesiones.
Consorcio Clínico de Análisis Proteómico de Tumores (CPTAC)
El CPTAC fue lanzado por la Oficina de Investigación de Cáncer en Proteómica Clínica del NCI (OCCPR) para identificar sistemáticamente proteínas que resultan de alteraciones genéticas en células cancerosas, para estudiar cómo afectan los procesos biológicos y para aportar al público estos datos con ensayos y protocolos adjuntos.
La Red de Aprendizaje y Resultados Organizacionales Aplicados a Proteogenómica (APOLLO)
Una colaboración entre el Departamento de Defensa (DoD), el Departamento de Asuntos de Veteranos (VA) y el NCI que usa los métodos más innovadores de investigación genómica y proteómica para identificar con más rapidez y precisión los fármacos para tratar el cáncer basándose en el perfil proteogenómico del tumor de un paciente. Los esfuerzos iniciales de colaboración se concentrarán en una cohorte de 8000 pacientes con cáncer de pulmón y pondrá los datos a disposición abiertamente de la comunidad investigadora. Eventualmente, el programa se extenderá a otros tipos de cáncer.

Los Centros de Excelencia del NCI reúnen a investigadores de intramuros del Centro para Investigación del Cáncer y de la División de Epidemiología y Genética de Cáncer del NCI, para formular proyectos e iniciativas nuevas en varios campos de la biología del cáncer, incluso:

Biología cromosómica
Los expertos afiliados a este centro estudian los mecanismos implicados en la función de los cromosomas por medio de investigación diversa que incluye la cartografía de los cambios dinámicos del genoma y del transcriptoma durante la formación del cáncer y la investigación de transferencia para el diagnóstico temprano del cáncer.
Biología y genómica integrativas del cáncer
La meta de este centro es de usar tecnologías analíticas de vanguardia para definir grupos homogéneos de pacientes que puedan tratarse luego con terapias adecuadas. Los investigadores en este centro aprovechan la inmensa cantidad de datos de investigación básica disponibles con el fin de acortar el tiempo entre el descubrimiento y el beneficio para el paciente al reunir la pericia en cinco campos: biomarcadores y blancos moleculares, métodos genómicos, genómica y genética humanas, inflamación del cáncer, y biología y bioinformática de sistemas o integrativa.