En una prestigiosa universidad californiana, en el corazón de la innovación y el descubrimiento científico, recientemente se presentaron investigaciones que empujan las fronteras de la medicina. Jóvenes científicos, estudiantes de doctorado en la Universidad de California, San Francisco (UCSF), tuvieron la oportunidad de resumir años de complejo trabajo en apenas unos minutos ante una audiencia y jueces en la competencia anual Grad Slam. Este evento no solo celebra la excelencia académica, sino que también enfatiza la importancia de transmitir hallazgos científicos complejos al público general de una manera comprensible y atractiva. En un entorno donde nacen ideas que cambian el mundo, como la UCSF ubicada en la dinámica San Francisco, tales eventos atraen la atención de la comunidad científica así como de visitantes de todo el mundo. La ciudad, conocida como un centro global de biotecnología, también ofrece una amplia gama de opciones de alojamiento para quienes vienen por estudios, investigación o tales eventos; desde hoteles cerca de campus como Parnassus Heights y Mission Bay, hasta apartamentos y alojamientos alternativos distribuidos por barrios vibrantes, adaptados a diferentes necesidades y presupuestos.

Decodificando la Respuesta Inmune al VIH

Una de las investigaciones que atrajo particular atención fue la de Sophia Miliotis, estudiante de doctorado en el programa de Ciencias Farmacéuticas y Farmacogenómica. Su trabajo arroja nueva luz sobre la lucha del sistema inmunológico contra el VIH, el virus que causa el SIDA. Miliotis utiliza una intrigante analogía con las aplicaciones de citas para explicar el complejo proceso de "emparejamiento" dentro de nuestro cuerpo. Específicamente, las moléculas del Complejo Mayor de Histocompatibilidad (MHC), actores clave de nuestro sistema inmunológico, constantemente "escanean" fragmentos de proteínas, conocidos como péptidos, dentro de nuestras células. Cuando una molécula de MHC encuentra un péptido originario de un virus, como el VIH, se une a él y lo transporta a la superficie celular.

Este complejo MHC-péptido actúa como una bandera de señal, alertando a las células inmunes especializadas, los linfocitos T asesinos, de que la célula está infectada y necesita ser destruida. Sin embargo, el VIH es extremadamente hábil para evadir esta vigilancia. El virus muta a una velocidad increíble, creando millones de variantes peptídicas diferentes. Esta vasta diversidad confunde al sistema inmunológico; las moléculas de MHC luchan por encontrar péptidos adecuados que puedan presentar eficazmente a las células T. Como resultado, algunas células infectadas permanecen sin ser detectadas, pasando a un estado latente, "durmiente". Estas células ocultas forman los llamados reservorios virales que pueden persistir durante décadas, incluso con terapia antirretroviral, y pueden reactivarse si se interrumpe el tratamiento, lo que representa el principal obstáculo para una cura completa de la infección por VIH.

Los enfoques previos para identificar péptidos clave del VIH que el sistema inmunológico puede reconocer a menudo se reducían a prueba y error, probando candidatos individuales de un mar de posibilidades. Como describe vívidamente Miliotis, es como un "desplazamiento infinito" en busca de la pareja ideal. Su objetivo es desarrollar un enfoque más sistemático. Utilizando tecnología avanzada de cribado de alto rendimiento en su laboratorio, introduce miles de péptidos diferentes del VIH en células genéticamente modificadas, de modo que cada célula porta solo un péptido específico. Luego observa qué péptidos las moléculas de MHC unen más eficazmente y presentan en la superficie celular. La idea es que una unión y presentación más fuertes indiquen péptidos que podrían ser más visibles para el sistema inmunológico in vivo. Al aislar células con la mayor cantidad de complejos MHC-péptido en su superficie e identificar estos péptidos específicos, Miliotis espera descubrir dianas clave para futuras estrategias terapéuticas, como vacunas terapéuticas o inmunoterapias dirigidas a eliminar los reservorios latentes del VIH. Su presentación, titulada "Encontrando el VIH: un deslizamiento en la dirección correcta", ganó no solo el primer lugar según los jueces, sino también el premio del público, confirmando el éxito en la comunicación de la ciencia compleja.

Enfoques Innovadores en el Tratamiento de Tumores Cerebrales

Otra contribución significativa provino de Maggie Colton Cove, también del programa de Ciencias Farmacéuticas y Farmacogenómica. Su investigación se centra en uno de los mayores desafíos en oncología: el tratamiento de tumores cerebrales. Presentó un trabajo titulado "Construyendo 'Agentes Durmientes' Biológicos para Combatir Tumores Cerebrales", centrándose en mejorar la terapia de células CAR-T.

La terapia CAR-T representa un enfoque revolucionario en el tratamiento del cáncer, especialmente para las neoplasias malignas de la sangre. Implica la modificación genética de los propios linfocitos T de un paciente para que expresen receptores de antígenos quiméricos (CAR) en su superficie. Estos receptores permiten a las células T reconocer proteínas específicas en la superficie de las células tumorales y destruirlas selectivamente. A pesar del éxito excepcional en leucemias y linfomas, la aplicación de la terapia CAR-T a tumores sólidos, particularmente tumores cerebrales como el glioblastoma, enfrenta obstáculos significativos.

Uno de los principales problemas es el microambiente supresor dentro de los tumores cerebrales. Las células tumorales y otras células en su vecindad liberan moléculas que inhiben activamente la función de las células inmunes, incluidas las células CAR-T. Esto conduce a su agotamiento y reducción de la efectividad. Un desafío adicional es la barrera hematoencefálica, que dificulta la penetración de las células terapéuticas hasta el tumor. También existe el riesgo de toxicidad "fuera del tumor", donde las células CAR-T atacan tejidos sanos que podrían expresar el antígeno diana en menor medida.

Colton Cove, trabajando en el laboratorio del Dr. Hideho Okada, un reconocido experto en inmunoterapia de tumores cerebrales, está desarrollando una estrategia para superar estas limitaciones utilizando un sofisticado interruptor genético conocido como el sistema synNotch. La idea es crear células CAR-T que sean inicialmente inactivas, como "agentes durmientes". Expresan un receptor synNotch que reconoce un antígeno específico presente exclusivamente en el microambiente del tumor cerebral. Solo cuando el receptor synNotch reconoce su objetivo, desencadena la expresión del CAR en la superficie de la célula T. De esta manera, las células CAR-T se vuelven completamente activas solo cuando llegan a su destino, dentro del tumor. Este enfoque preserva su fuerza y longevidad, ya que no se agotan prematuramente luchando fuera del entorno tumoral, y reduce el riesgo de atacar tejidos sanos. "Estas células son completamente normales hasta que viajan al cerebro, escuchan su 'frase clave' y se activan en máquinas para matar tumores", explicó Colton Cove. Los resultados preliminares en el laboratorio muestran que tales células CAR-T inducibles eliminan los tumores más rápido y previenen su recurrencia, ofreciendo esperanza para un tratamiento más efectivo de estas devastadoras enfermedades.

Mapeando el Desarrollo de la Barrera Hematoencefálica

La tercera investigación premiada, presentada por Kaylee Wedderburn-Pugh del Programa de Ciencias Biomédicas de la UCSF, profundiza en los procesos fundamentales del desarrollo temprano del cerebro. Su presentación, "EN CONSTRUCCIÓN: Mapeando el plano de la barrera hematoencefálica en desarrollo", aborda el descubrimiento de los mecanismos de formación de la barrera hematoencefálica (BHE) durante el embarazo.

La barrera hematoencefálica es un límite altamente selectivo y semipermeable que separa la sangre circulante del tejido cerebral. Consiste en células endoteliales especializadas que recubren los vasos sanguíneos del cerebro, apoyadas por pericitos y astrocitos. Su función principal es proteger el sensible sistema nervioso de sustancias potencialmente dañinas, patógenos y cambios bruscos en la composición de la sangre, al tiempo que permite el paso de nutrientes esenciales como glucosa y oxígeno. La formación y función adecuadas de la BHE son cruciales para el desarrollo y funcionamiento normales del cerebro.

Las alteraciones en el desarrollo de la BHE durante el período fetal pueden tener graves consecuencias, vinculándose a diversos trastornos del neurodesarrollo, defectos congénitos y una mayor susceptibilidad cerebral a infecciones o toxinas. Sin embargo, los procesos moleculares y celulares que gobiernan el establecimiento de esta barrera vital aún no se comprenden completamente. Este es precisamente el enfoque de la investigación de Wedderburn-Pugh: el mapeo detallado del "plano" según el cual se construye la BHE.

Comprender cómo se desarrolla normalmente la BHE podría abrir puertas a nuevos enfoques diagnósticos y terapéuticos. Por ejemplo, podría permitir la detección temprana de defectos sutiles en la barrera en fetos o recién nacidos, identificando potencialmente a niños en riesgo de desarrollar problemas neurológicos. Además, el conocimiento de las vías moleculares específicas involucradas en la formación de la BHE podría informar el desarrollo de terapias dirigidas para tratar trastornos cerebrales prenatales o de inicio temprano. Esto incluye encontrar formas de administrar fármacos de forma segura a través de la BHE al cerebro fetal o infantil cuando sea necesario, lo cual es actualmente un desafío importante. Por lo tanto, el trabajo de Kaylee Wedderburn-Pugh tiene el potencial de avanzar significativamente en la atención prenatal y neonatal, ofreciendo una mejor protección y opciones de tratamiento para los pacientes más vulnerables durante el período más crítico del desarrollo cerebral.

Estos tres ejemplos de la competencia UCSF Grad Slam ilustran la amplitud y profundidad de la investigación realizada en instituciones líderes a nivel mundial. Desde la lucha contra amenazas globales como el VIH, pasando por el desarrollo de terapias inteligentes para enfermedades incurables como los tumores cerebrales, hasta la investigación fundamental sobre el desarrollo humano temprano, los jóvenes científicos están empujando las fronteras del conocimiento y ofreciendo esperanza para el futuro de la medicina.

Fuente: Universidad de California