Búsqueda de enzimas anticancerígenas obtenidas de bacterias halófilas y halotolerantes del Desierto de Atacama

Abstract

El cáncer es una de las principales causas de muerte a nivel mundial. Se prevé que para el año 2030 esta enfermedad ocupe el primer lugar como cauda muerte y aumente en más de un 33% de incidencia a nivel global, donde los países con mayor pobreza y bajo desarrollo sean los más afectados. A pesar de terapias convencionales disponibles, la necesidad de tratamientos más efectivos y dirigidos sigue siendo apremiante. La terapia enzimática, emerge como una estrategia prometedora ya que se enfoca en el agotamiento de aminoácidos esenciales para el crecimiento de células malignas. La Lasparaginasa utilizada hoy en día como terapia enzimática al interrumpir el suministro de asparagina a las células tumorales, induciendo su apoptosis. Sin embargo, existe una creciente demanda de nuevas enzimas con mejores características para abordar diferentes tipos de cáncer. Este estudio se centra en la exploración del Desierto de Atacama en búsqueda de microorganismos halófilos y halotolerantes. El Desierto de Atacama es un ambiente único y poliextremo, como fuente única de microorganismos halófilos y halotolerantes, potencialmente sintetizadores de nuevas enzimas anticancerígenas. Se aislaron 48 microorganismos, principalmente de los géneros bacterianos, Salibacterium, Calidifontibacillus y Bacillus, conocidos por habitar ambientes extremos. Se evaluó la capacidad de estos microorganismos para producir enzimas anticancerígenas como L-asparaginasa, L-metioninasa, L-glutaminasa, serina desaminasa, glicina oxidasa y arginina deiminasa. La mayoría de las cepas productoras eran halófilas y algunas de ellas sintetizaron múltiples enzimas. Cinco enzimas se producían extracelularmente, facilitando su purificación mediante cromatografía de filtración en gel. Las enzimas purificadas mostraron incremento significativo en su actividad enzimática y se evaluó su efecto en tres líneas celulares de cáncer: melanoma RQ y DFB y cáncer de mama MCF-7. Se observó disminución significativa en la viabilidad en comparación con el control, con variación en las concentraciones efectivas medias (EC50) según la enzima y la línea celular. La proliferación celular se evaluó mediante el marcador Ki67, revelando una disminución en la proliferación en todas las líneas celulares tratadas con las enzimas. Se detectaron comportamientos canónicos y no canónicos de las enzimas, sugiriendo complejidad en sus efectos. Se destaca la necesidad de investigaciones adicionales, incluyendo análisis moleculares y pruebas en diferentes líneas celulares, para comprender mejor los efectos de estas enzimas. Finalmente, este estudio resalta el potencial de los microorganismos del Desierto de Atacama como fuentes de enzimas anticancerígenas, con efectos prometedores en líneas celulares tumorales. Subraya la relevancia de los aminoácidos en el crecimiento tumoral y la privación de estos como estrategia terapéutica, contribuyendo al avance en la terapia enzimática anticancerígena.

Cancer is one of the leading causes of death worldwide. It is projected that by 2030, this disease will become the primary cause of death, with an increase of over 33% in global incidence, particularly affecting countries with higher poverty and lower development. Despite available conventional therapies, the need for more effective and targeted treatments remains urgent. Enzymatic therapy emerges as a promising strategy, focusing on depleting essential amino acids for the growth of malignant cells. L-asparaginase, currently used in enzymatic therapy, disrupts the supply of asparagine to tumor cells, inducing their apoptosis. However, there is a growing demand for new enzymes with improved characteristics to address different types of cancer. This study focuses on exploring the Atacama Desert in search of halophilic and halotolerant microorganisms. The Atacama Desert, a unique and polyextreme environment, serves as a singular source of these microorganisms, potentially synthesizing new anticancer enzymes. Forty-eight microorganisms were isolated, primarily from bacterial genera Salibacterium, Calidifontibacillus, and Bacillus, known to inhabit extreme environments. The capability of these microorganisms to produce anticancer enzymes, including Lasparaginase, L-methioninase, L-glutaminase, serine deaminase, glycine oxidase, and arginine deiminase, was evaluated. Most producing strains were halophilic, with some synthesizing multiple enzymes. Five enzymes were extracellularly produced, facilitating purification through gel filtration chromatography. Purified enzymes showed a significant increase in enzymatic activity, and their effects were assessed on three cancer cell lines: melanoma RQ and DFB, and breast cancer MCF-7. A significant decrease in viability compared to the control was observed, with variations in the half-maximal effective concentrations (EC50) depending on the enzyme and cell line. Cell proliferation was evaluated using the Ki67 marker, revealing a decrease in proliferation in all cell lines treated with the enzymes. Canonical and non-canonical behaviors of the enzymes were detected, suggesting complexity in their effects. The need for additional research, including molecular analyses and tests on different cell lines, is emphasized to better understand the effects of these enzymes. In conclusion, this study highlights the potential of Atacama Desert microorganisms as sources of anticancer enzymes, showing promising effects on tumor cell lines. It underscores the relevance of amino acids in tumor growth and their deprivation as a therapeutic strategy, contributing to advancements in enzymatic anticancer therapy