Proyectos destacados

UCR implementa un modelo de experimentación animal para desarrollar estudios en el inicio, desarrollo y progresión del cáncer gástrico

Dr. Warner Alpízar Alpízar
Rebeca Malavassi

A las 10 semanas después de ser infectados con Helicobacter pylori, los ratones C57BL/6 presentan una reacción inflamatoria caracterizada por infiltración por células inmunitarias en el epitelio gástrico, similar a lo que sucede en una persona con gastritis.

Fuente: Dr. Warner Alpízar Alpízar

Nombre del proyecto

Establecimiento de un modelo animal experimental de infección por bacterias del género Helicobacter para el estudio de la carcinogénesis gástrica

Objetivo general

Establecer y validar un modelo animal experimental de infección con las bacterias Helicobacter pylori y Helicobacter felis para el estudio de la carcinogénesis gástrica.

Las células T (en rojo) son uno de tipos de células inmunitarias que infiltran la mucosa gástrica de los ratones infectados con Helicobacter pylori como parte de la reacción inflamatoria contra la bacteria.

Fuente:
Dr. Warner Alpízar Alpízar

Descripción del proyecto

El cáncer gástrico es el quinto tipo de cáncer más común y la tercera causa de muerte por cáncer en el mundo. Costa Rica es uno de los países con más altas tasas de incidencia y mortalidad para esta neoplasia a nivel mundial, siendo esta la segunda causa de muerte por cáncer en el país. El cáncer gástrico es la consecuencia clínica final de una serie de eventos precancerosos iniciados por factores ambientales y la infección por la bacteria Helicobacter pylori. A pesar de que la infección por H. pylori es considerada como el principal factor de riesgo para este tipo de neoplasia, la mayoría de personas infectadas no desarrolla la enfermedad. Algunas cepas de la bacteria son considerablemente más agresivas y han sido particularmente asociadas con mayor riesgo de desarrollar cáncer gástrico. La combinación de factores específicos de la bacteria, la respuesta inflamatoria del hospedero y el ambiente, es lo que determina la progresión a través de la secuencia de eventos precancerosos que conduce al desarrollo de cáncer gástrico. Los mecanismos biológicos que explican cómo es que H. pylori y sus factores de virulencia alteran los procesos fisiológicos normales, así como los eventos que determinan el resultado clínico final están lejos de ser entendidos.

Aunque el material biológico humano es sin lugar dudas el recurso ideal para llevar a cabo estudios sobre aspectos relacionados con la carcinogénesis gástrica, su obtención trae consigo una serie de limitaciones. En primer lugar, por razones bioéticas y de derechos humanos, una gran cantidad de procedimientos experimentales no pueden ser llevados a cabo en humanos o muestras biológicas obtenidas a partir de estos. No siempre se puede contar con las muestras biológicas deseadas o la cantidad requerida, pues se debe dar prioridad absoluta a los procedimientos clínicos y diagnósticos. Generalmente, la recolección de las muestras biológicas se realiza bajo condiciones especiales, que en algunas ocasiones, podrían interferir con los protocolos de rutina del centro médico. Ante tales circunstancias, el uso de modelos animales de carcinogénesis gástrica es una muy buena alternativa. Los ratones infectados experimentalmente con H. pylori, son un excelente modelo porque reproducen fielmente el proceso de carcinogénesis gástrica humano. El uso de estos animales, ha permitido validar la participación de la bacteria H. pylori como un factor causal en el desarrollo de cáncer gástrico. La gran ventaja de utilizar modelos animales para investigar el cáncer gástrico, es que las conclusiones obtenidas a partir de estos posibilitan replantear hipótesis, o dan lugar a la formulación de interrogantes más puntales, lo que permite su verificación y la optimización en el uso del limitado material biológico humano.

En el marco de este proyecto, se estableció un modelo de experimentación con ratones a los que se infecta con H. pylori para el estudio de la carcinogénesis gástrica. Este modelo de altos estándares éticos, está siendo usado actualmente en otros proyectos de investigación a nivel mundial, para el estudio de los mecanismos involucrados en las etapas de inicio, desarrollo y progresión del cáncer gástrico. Este es un tema de enorme interés en Costa Rica, al ser la segunda causa de muerte por cáncer en el país.

Tres semanas después de la inoculación, lo ratones C57BL/6 presentan una infección por Helicobacter pylori bien establecida. Se observan las bacterias (en rojo) que colonizan el epitelio gástrico del ratón.

Fuente: Dr. Warner Alpízar Alpízar

Logros destacados

Con este proyecto se implementó en la UCR un modelo de experimentación con ratones, que sirve de plataforma para el estudio de los mecanismos involucrados en las etapas de inicio, desarrollo y progresión del cáncer gástrico, antes no disponible en Costa Rica. Para esto, fue necesario importar una nueva cepa de ratones llamada C57BL/6, la cual posee ciertas características genéticas e inmunológicas que la hacen idónea para el estudio de la carcinogénesis gástrica. Además, por la naturaleza del modelo a implementar, fue necesario garantizar un estricto control de condiciones de aislamiento de los animales, para lo cual se reacondicionó una zona del Laboratorio de Ensayos Biológicos (LEBi) y se adquirió equipo de alto valor, como las dos unidades (racks) para jaulas de ventilación individual, para albergar los ratones de la cepa C57BL/6. Con la adquisición de los equipos mencionados, los ratones de la cepa C57BL/6 tienen condiciones de sanidad superiores a las otras cepas albergadas en el LEBI, lo cual repercute positivamente en la robustez y reproducibilidad de las investigaciones que se realicen con esta cepa. En este sentido, este proyecto hace una contribución importante a la comunidad científica de la UCR, y el país en general.

Un requisito indispensable para la implementación de un modelo animal con ratones, como una plataforma experimental para el estudio de la carcinogénesis gástrica, es asegurar que los animales se encuentran libres de especies del género Helicobacter que colonizan de manera natural a los animales de laboratorio. Esto porque se ha demostrado que algunas especies de este género, pueden modular positiva o negativamente la respuesta inflamatoria, lo cual puede alterar significativamente los resultados experimentales que se generen, al utilizar ratones como modelos experimentales, tanto para el estudio de la carcinogénesis gástrica, como el de otras patologías en las que la inflamación es relevante. Uno de los logros de este proyecto fue, por lo tanto, la implementación de la metodología para la determinación del estatus de infección por especies del género Helicobacter, en muestras de heces de ratones. Específicamente, se optimizó y validó protocolos para la extracción de ADN a partir de heces, así como pruebas de PCR género-específicas y especie específicas, para evaluar si las colonias de ratones albergadas en el LEBI se encuentran colonizadas por especies del género Helicobacter.

El modelo animal implementado en este proyecto está actualmente siendo utilizado como plataforma experimental en dos proyectos de investigación vigentes del LEBi, ambos con colaboración internacional de investigadores del Massachussetts Institute of Technology (MIT) de los Estados Unidos. En uno de estos (810-B6-A11), se pretende caracterizar la microbiota gastrointestinal de ratones infectados con H. pylori, para así evaluar si existe relación entre la composición de la microbiota y la respuesta inflamatoria que se genera luego de la infección con H. pylori

El segundo proyecto (810-B9-473, financiado por el Fondo de Grupos de Investigación, UCR), busca comprender el efecto que tiene la infección por H. pylori, en la activación de células inmunitarias que infiltran la mucosa gástrica de ratones infectados con la bacteria, así como en las distintas fases de la infección. Esto será comparado con lo que sucede en seres humanos, con la intención de describir patrones comunes del tejido gástrico humano y murino (ratones), luego de la infección por H. pylori, sobre la respuesta inflamatoria a nivel celular y la expresión de marcadores de relevancia inmuno-oncológica.

Área geográfica de influencia

Población beneficiaria

Población en general, pacientes de cáncer gástrico de Costa Rica

Otra información relevante

Las cepas de Helicobacter pylori y Helicobacter felis utilizadas para establecer este modelo, así como ADN de otras especies del género Helicobacter, necesarios para la optimización de pruebas de PCR para hacer el monitoreo del estatus de infección por especies de Helicobacter en las colonias de ratones del bioterio del LEBi, fueron donados por los investigadores Alexander Sheh y James Fox del Massachussetts Institute of Technology (MIT) de los Estados Unidos. 

Actualmente, ambos investigadores fungen como colaboradores en los dos proyectos vigentes en los que se está haciendo uso del modelo animal establecido en la UCR.