Investigadores de Columbia Engineering han desarrollado una terapia contra el cáncer que permite que bacterias y virus trabajen en equipo. En un estudio publicado en Nature Biomedical Engineering , el Laboratorio de Sistemas Biológicos Sintéticos muestra cómo su sistema oculta un virus dentro de una bacteria que busca tumores, lo infiltra en el sistema inmunitario y lo libera en tumores cancerosos.
por la Escuela de Ingeniería y Ciencias Aplicadas de la Universidad de Columbia
La nueva plataforma combina la tendencia de las bacterias a encontrar y atacar tumores con la preferencia natural del virus por infectar y matar células cancerosas.
Tal Danino, profesor asociado de ingeniería biomédica en Columbia Engineering, dirigió el trabajo del equipo para crear el sistema, denominado CAPPSID (abreviatura de Actividad Coordinada de Procariotas y Picornavirus para una Entrega Intracelular Segura). Charles M. Rice, experto en virología de la Universidad Rockefeller, colaboró con el equipo de Columbia.
«Nuestro objetivo era mejorar la terapia contra el cáncer bacteriano permitiendo que las bacterias administraran y activaran un virus terapéutico directamente dentro de las células tumorales , al tiempo que diseñábamos medidas de seguridad para limitar la propagación del virus fuera del tumor», afirma el coautor principal Jonathan Pabón, candidato a doctorado en medicina en Columbia.
Los investigadores creen que esta tecnología, validada en ratones, representa el primer ejemplo de cooperación diseñada directamente entre bacterias y virus que atacan al cáncer .
Este enfoque combina el instinto de las bacterias para localizar tumores con la habilidad del virus para infectar y matar células cancerosas.
«Al combinar la ingeniería bacteriana con la virología sintética, nuestro objetivo es abrir camino hacia terapias multiorganismo que puedan lograr mucho más de lo que cualquier microbio podría lograr por sí solo», afirma Zakary S. Singer, coautor principal y ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Tal Danino.
«Esta es probablemente nuestra plataforma técnicamente más avanzada y novedosa hasta la fecha», afirma Danino, quien también está afiliado al Centro Oncológico Integral Herbert Irving del Centro Médico Irving de la Universidad de Columbia y al Instituto de Ciencias de Datos de Columbia.
Escabullirse del sistema inmunológico
Uno de los mayores obstáculos en la terapia con virus oncolíticos es el propio sistema de defensa del organismo. Si un paciente tiene anticuerpos contra el virus —de una infección previa o vacunación—, estos anticuerpos pueden neutralizarlo antes de que llegue al tumor. El equipo de Columbia superó este problema introduciendo el virus en bacterias que buscan tumores.
«Programamos las bacterias para que actúen como una capa de invisibilidad, ocultando el virus de los anticuerpos circulantes y transportándolo a donde se necesita», dice Singer.
Pabón dice que esta estrategia es especialmente importante para los virus a los que las personas ya están expuestas en la vida diaria.
«Nuestro sistema demuestra que las bacterias pueden utilizarse potencialmente para lanzar un virus oncolítico para tratar tumores sólidos en pacientes que han desarrollado inmunidad a estos virus», afirma.
Apuntando al tumor
La mitad bacteriana del sistema es Salmonella typhimurium, una especie que migra de forma natural al ambiente pobre en oxígeno y rico en nutrientes del interior de los tumores. Una vez allí, la bacteria invade las células cancerosas y libera el virus directamente en el interior del tumor.
«Programamos las bacterias para que actuaran como un caballo de Troya al transportar el ARN viral a los tumores y luego se lisaran directamente dentro de las células cancerosas para liberar el genoma viral , que luego podría propagarse entre las células cancerosas», dice Singer.
Al explotar los instintos de localización de las bacterias en los tumores y la capacidad del virus de replicarse dentro de las células cancerosas, los investigadores crearon un sistema de administración que puede penetrar el tumor y propagarse por todo él, un desafío que ha limitado los enfoques basados tanto en bacterias como en virus.
Protección contra infecciones descontroladas
Una preocupación clave con cualquier terapia con virus vivos es controlar su propagación más allá del tumor. El sistema del equipo resolvió este problema con un truco molecular: asegurar que el virus no se propagara sin una molécula que solo puede obtener de la bacteria. Dado que la bacteria permanece en el tumor, este componente vital (llamado proteasa) no está disponible en ninguna otra parte del cuerpo.
«Las partículas virales propagables solo podrían formarse cerca de las bacterias, que son necesarias para proporcionar una maquinaria especial esencial para la maduración viral en el virus diseñado, lo que genera una dependencia sintética entre microbios», afirma Singer. Esta protección añade un segundo nivel de control: incluso si el virus escapa del tumor, no se propagará en el tejido sano.
«Sistemas como estos, específicamente orientados a mejorar la seguridad de estas terapias vivas, serán esenciales para trasladar estos avances a la práctica clínica», afirma Singer.
Investigaciones futuras y aplicaciones clínicas
Esta publicación marca un paso significativo para lograr que este tipo de sistema bacteria-virus esté disponible para futuras aplicaciones clínicas.
«Como médico-científico, mi objetivo es llevar medicamentos vivos a la práctica clínica», afirma Pabón. «Actualmente se están realizando esfuerzos para trasladar nuestra tecnología a la práctica clínica y así poderla aplicar fuera del laboratorio».
Danino, Rice, Singer y Pabón han presentado una solicitud de patente (WO2024254419A2) ante la Oficina de Patentes y Marcas de Estados Unidos relacionada con este trabajo.
De cara al futuro, el equipo está probando este enfoque en una gama más amplia de cánceres, utilizando diferentes tipos de tumores, modelos de ratón, virus y cargas útiles, con el objetivo de desarrollar un «conjunto de herramientas» de terapias virales que puedan detectar y responder a condiciones específicas dentro de una célula.
También están evaluando cómo se puede combinar este sistema con cepas de bacterias que ya han demostrado seguridad en ensayos clínicos.
Más información: Singer, ZS, et al. Bacterias modificadas genéticamente lanzan y controlan un virus oncolítico, Nature Biomedical Engineering (2025). DOI: 10.1038/s41551-025-01476-8 www.nature.com/articles/s41551-025-01476-8
