Revelan la importancia clínica de mecanismos de resistencia a terapias anti-angiogénicas en pacientes con melanoma

La formación de nuevos vasos sanguíneos a partir de otros preexistentes, lo que se conoce como angiogénesis, es un proceso fundamental durante el desarrollo y el crecimiento, así como también en la cicatrización de las heridas. Sin embargo, la angiogénesis también es inducida por los tumores para abastecerse de nutrientes y oxígeno, y así poder crecer y diseminarse. Por este motivo, se han desarrollado tratamientos antitumorales conocidos como terapias antiangiogénicas, que apuntan a bloquear la proliferación de vasos sanguíneos, con el objetivo de reducir el flujo de sangre que llega al tumor. La terapia antiangiogénica más conocida bloquea una proteína llamada Factor de Crecimiento del Endotelio Vascular (VEGF, por sus siglas en inglés), que al interactuar con el receptor VEGFR2 promueve la creación de nuevos vasos sanguíneos. No obstante, el éxito de este tipo de terapias en el tratamiento de distintos tipos de cáncer ha sido dispar, dado que un gran número de tumores desarrollan mecanismos de resistencia que no permiten la inhibición de la angiogénesis.

En el año 2014, un equipo de científicos y científicas del CONICET, bajo la dirección de Gabriel Rabinovich, publicó un trabajo en Cell, en el que se demostró en modelos experimentales de cáncer que, ante el bloqueo de VEGF, la proteína Galectina-1 (Gal-1) puede mimetizar el papel de VEGF y así menguar el efecto de las terapias antiangiogénicas. Pero los investigadores fueron un paso más allá y demostraron que la administración de un anticuerpo monoclonal anti-Gal-1 en ratones lograba contrarrestar la resistencia al bloqueo de VEGF y reducir el crecimiento tumoral. Sin embargo, probar la relevancia clínica de este descubrimiento quedó pendiente.

Un trabajo reciente de investigadores e investigadoras del CONICET, dirigido por Gabriel Rabinovich y Diego Croci (quien fue primer autor del artículo publicado en Cell), acaba de saldar aquella deuda, al demostrar, a partir de muestras de pacientes con melanoma, que efectivamente ante el bloqueo de VEGF, Gal-1 puede promover la angiogénesis a través de la interacción con el receptor VEGFR2. El artículo publicado en la revista PNAS presenta también el desarrollo de un nuevo anticuerpo monoclonal humano anti-Gal-1. Este anticuerpo permitió, en modelos celulares in vitro, inhibir la angiogénesis gatillada por el plasma de pacientes oncológicos tratados con el agente antiangiogénico  bevacizumab (anti-VEGF).

El estudio

El estudio, protagonizado por Nadia Bannoud, Juan Carlos Stupirski y Alejandro Cagnoni, fue posible gracias a que los científicos tuvieron acceso a muestras de plasma de pacientes con melanoma avanzado que participaron de un ensayo clínico de fase 3, en el que se pusieron a prueba los resultados de la administración de bevacizumab. El ensayo clínico multicéntrico, llamado AVAST-M, fue realizado en el Reino Unido y las muestras que recibieron las científicas y científicos argentinos a doble ciego corresponden o bien a pacientes tratados progresivamente con bevacizumab o bien al grupo observacional que no recibió dicho tratamiento. Los ensayos de ELISA para medir la presencia de Gal-1 en las muestras de plasma recibidas estuvieron a cargo de Juan Carlos Stupirski, profesional principal del CONICET en el Instituto de Biología y Medicina Experimental (IBYME, CONICET) y uno de los primeros autores del trabajo.

“Nosotros recibimos las muestras sin saber a qué grupo de pacientes pertenecían y cuantificamos la cantidad de Gal-1 que había presente en el plasma. Solo después de este primer paso y al enviar los resultados al Reino Unido, pudimos saber a qué grupo correspondía cada muestra y, en el caso de quienes habían sido tratados con bevacizumab, a qué etapa de la terapia correspondían”, cuenta Stupirski.

De este modo, se pudo establecer que no solamente la expresión de Gal-1 aumentaba en los pacientes tratados con bevacizumab a medida que avanzaba el tratamiento, sino también que, dentro de este grupo, pero no así en el observacional, el incremento de Gal-1 en el tiempo era indicador de un mayor riesgo de recurrencia de la enfermedad y de muerte.

“Estos resultados nos permitieron determinar que las variaciones en la expresión de Gal-1 en pacientes tratados con un antiangiogénico sirven como biomarcador del resultado de la terapia. En este sentido, hay que aclarar que lo importante no es la cantidad de Gal-1 en plasma o tejido de pacientes antes de comenzar la terapia, sino cómo ésta se incrementa a medida que avanza el tratamiento con el fármaco antiangiogénico. Esto es importante porque no siempre es sencillo encontrar biomarcadores que permitan monitorear el resultado de un tratamiento”, señala Rabinovich, director del Laboratorio de Glicomedicina del IBYME.

Una vez establecida la correlación entre el incremento de Gal-1 y un peor pronóstico para la enfermedad en los pacientes tratados con el fármaco anti-VEGF, el equipo de investigación realizó ensayos funcionales para verificar que el plasma con Gal-1 aumentado pudiera promover efectivamente la formación de vasos sanguíneos por angiogénesis.

“Para ello, realizamos ensayos con el plasma de los pacientes sobre modelos celulares, en los que vimos que en el plasma de pacientes tratados con bevacizumab, Gal-1 era efectivamente el agente causal de mantener la angiogénesis. Pero también demostramos que este proceso de formación de vasos se puede inhibir mediante el bloqueo de Gal-1 con un anticuerpo monoclonal desarrollado por el equipo, que también se presenta en este trabajo”, explica Nadia Bannoud, científica del Instituto de Histología y Embriología de Mendoza “Dr. Mario H. Burgos” (IHEM, CONICET-UNCUYO) y también primera autora del trabajo, quien bajo la dirección de Croci fue la responsable de llevar adelante estos ensayos funcionales.

“Nosotros habíamos demostrado en el artículo en Cell que el bloquear Gal-1 podía ser relevante terapéuticamente. Si bien aún no hicimos ensayos clínicos, en este estudio pudimos mostrar el desarrollo de un nuevo anticuerpo monoclonal para bloquear Gal-1, que se pude usar en humanos y que funciona para bloquear los efectos pro-angiogénicos de la Gal-1 presente en el plasma de pacientes tratados con bevacizumab. Entonces, por un lado, este trabajo viene a confirmar la hipótesis, ya vista en modelos experimentales, de que Gal-1 activa mecanismos de resistencia frente a las terapias antiangiogénicas, y, por otro, presenta una potencial terapia para dar respuesta a este problema”, afirma Croci, investigador del CONICET en el IHEM.

El responsable de la caracterización del anticuerpo monoclonal anti-Gal-1 fue Alejandro Cagnoni, investigador del CONICET en el IBYME y también primer coautor del trabajo. “Lo que yo destacó de este trabajo es que pudimos desarrollar un anticuerpo monoclonal para neutralizar Gal-1 totalmente humano, que está pensado para poder ser usado en pacientes”, señala Cagnoni. Participaron activamente en el diseño de este nuevo anticuerpo: Pablo Hockl, profesional principal de CONICET y Juan Manuel Pérez Saez, investigador Consejo en el IBYME.

El anticuerpo fue caracterizado tanto a nivel bioquímico como funcional. Por un lado, se caracterizó su afinidad y capacidad neutralizante, es decir qué tan bueno es el anticuerpo para evitar la unión de Gal-1 a sus ligandos. Por otro lado, se verificó el grado de especificidad del anticuerpo, lo que significa que tiene la capacidad de reconocer a Gal-1 pero no a otras proteínas, incluidas otras galectinas. Por otra parte, también se evaluó la capacidad funcional del anticuerpo para bloquear diferentes actividades conocidas de Gal-1.

“Algo para destacar de este trabajo es su impacto traslacional en las fronteras entre el descubrimiento básico y su aplicación clínica, y la posibilidad de una colaboración muy federal entre el laboratorio de Glicomedicina del IBYME y el laboratorio de Glicobiología y Biología Vascular que dirige Diego Croci en el IHEM en Mendoza”, afirma Rabinovich.

Un estado de la cuestión sobre el desarrollo de terapias que tienen galectinas como blancos

De manera reciente y en forma casi simultánea a la publicación del trabajo de PNAS, Rabinovich, junto a Cagnoni, Croci y Karina Mariño, investigadora del CONICET y directora del Laboratorio de Glicómica Funcional y Molecular del IBYME, publicaron en la prestigiosa revista Nature Reviews Drug Discovery una revisión crítica del estado de situación de diferentes desarrollos farmacológicos que apuntan a tratar tumores y fibrosis mediante el bloqueo de diferentes galectinas. El estudio se focaliza en desarrollos que apuntan a bloquear Gal-1, Gal-3 y Gal-9 y que se encuentran en estadíos pre-clínicos o clínicos.

“Las galectinas son proteínas que se unen a azúcares y todo lo que tiene que ver con este campo de estudio en el contexto de la medicina, lo que se conoce como glicomedicina, estaba un poco atrasado respecto de otras áreas de estudio, pero en los últimos años todo el trabajo básico y traslacional que se venía haciendo se cristalizó en el diseño de nuevas terapias basadas en compuestos que apuntan a inhibir la acción de las galectinas. Particularmente, en esta revisión nosotros nos ocupamos sólo de cáncer y fibrosis, pero en realidad la aplicación potencial es enorme, porque la función de las galectinas en diferentes patologías es muy significativa”, explica Mariño, primera autora del artículo.

Mariño destaca que, en el caso de los tumores, las terapias que se están probando están muy orientadas a la función de las galectinas en la resistencia a inmunoterapias, y por eso muchos inhibidores se están testeando en combinación con otros tratamientos ya existentes. “Esperamos que el anticuerpo anti-Gal 1 que presentamos el trabajo de PNAS pueda llegar a testearse en ensayos clínicos pronto”, afirma esperanzada Mariño.

En la revisión, se distinguen diferentes tipos de compuestos que se están probando para tratar de bloquear a las galectinas. Uno de estos tipos de compuestos son los llamados polisacáridos naturales, que por tener azúcares en su estructura logran unirse a las galectinas y bloquearlas. Pero el problema de estos compuestos, de acuerdo a los autores, es su menor selectividad, por lo que pueden reconocer diferentes galectinas y no sólo a aquella que se quiere bloquear en forma puntual. Por otro lado, también se están poniendo a prueba glicanos sintetizados químicamente, que demandan un gran esfuerzo en su producción y pueden reconocer varias galectinas, aunque con diferente afinidad. Un tercer grupo son los agentes peptídicos, fragmentos de proteínas que se unen también a las galectinas y que pueden llegar a regular procesos de angiogénesis. Sin embargo, este tipo de moléculas sólo han llegado a ensayos clínicos de fase 1. Finalmente, se encuentran los compuestos biológicos, que son anticuerpos que pueden bloquear selectivamente una determinada galectina, pero no las otras, tal como sucede con el anticuerpo anti-Gal-1 presentado en PNAS. “Nosotros en la última parte del artículo presentamos de forma crítica ventajas y desventajas de cada una de estas alternativas terapéuticas”, afirma Rabinovich.