Las células cancerígenas con frecuencia presentan mutaciones que alteran su metabolismo produciendo flujos anormalmente altos de peróxido de hidrógeno (H₂O₂). La producción adicional de esta molécula incrementa la susceptibilidad a la apoptosis (muerte celular programada), por lo que las células cancerosas se vuelven altamente dependientes de los sistemas antioxidantes que eliminan el peróxido de hidrógeno.

Las fármacos que apuntan a esta vulnerabilidad, que se conocen como “drogas redox”, pueden funcionar al inhabilitar los sistemas antioxidantes o aumentar aún más la producción de peróxido de hidrógeno. Muchos de esos medicamentos han entrado en ensayos clínicos, con resultados mixtos.

En este contexto, investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) han desarrollado un nuevo sensor que les permite ver dentro de las células cancerosas y determinar si las células están respondiendo a este tipo particular de medicamento de quimioterapia.

El sensor, que detecta el peróxido de hidrógeno dentro de las células humanas, podría ayudar a los investigadores a identificar nuevos medicamentos que incrementen los niveles de peróxido de hidrógeno, induciendo la muerte celular programada. Adicionalmente, podría adaptarse para examinar tumores de pacientes individuales a fin de predecir si tales fármacos serían efectivos.

Los sensores de peróxido de hidrógeno existentes se basan en proteínas llamadas factores de transcripción, tomadas de microbios y diseñadas para producir fluorescencia cuando reaccionan con peróxido de hidrógeno.

Los investigadores trataron de utilizarlos en las células humanas, pero encontraron que no eran sensibles en el rango de peróxido de hidrógeno que estaban tratando de detectar, lo que los llevó a buscar proteínas humanas que pudieran realizar la tarea.

A través de estudios de la red de proteínas humanas que se oxidan con el aumento del peróxido de hidrógeno, los investigadores identificaron una enzima llamada peroxirredoxina que domina la mayoría de las reacciones de las células humanas con el H₂O₂.

Posteriormente, se modificó la proteína añadiéndole dos moléculas fluorescentes. De este modo, al iluminar las células, si no ha detectado peróxido de hidrógeno, la proteína permanece verde, pero si hay peróxido de hidrógeno, reacciona y se ilumina en rojo.

Los investigadores probaron su nuevo sensor en dos tipos de células cancerosas humanas: un conjunto que sabían que era susceptible a un medicamento redox y otro que sabían que no era susceptible. El sensor reveló que los niveles de peróxido de hidrógeno no se modificaron en las células resistentes, pero aumentaron en las células susceptibles, tal como esperaban.

Se prevén dos usos principales para este sensor: analizar las bibliotecas de medicamentos existentes o compuestos que potencialmente podrían usarse como fármacos, para determinar si tienen el efecto deseado de aumentar la concentración de peróxido de hidrógeno en las células cancerosas; y evaluar a los pacientes antes de que reciban dichos medicamentos, para saber de antemano si los medicamentos tendrán éxito.