Apoptosis eficiente mediante roturas de doble hebra en el ADN de células epiteliales humanas inducida por el efecto no térmico de ondas terahercios de banda ancha de alta intensidad

Nueva luz sobre la eliminación de células cancerosas

Los tratamientos contra el cáncer a menudo actúan sobre una fina línea de equilibrio: deben destruir las células tumorales sin dañar en exceso el tejido sano o el sistema inmunitario. Este estudio explora una herramienta poco habitual para esa tarea: pulsos intensos de terahercios (THz), un tipo de luz invisible entre las microondas y el infrarrojo. Los investigadores muestran que pulsos THz de banda ancha y alta intensidad, cuidadosamente ajustados, pueden inducir a las células cancerosas a «suicidarse» de forma controlada, sin cocer el tejido ni provocar la muerte celular caótica que conduce a la inflamación.

Por qué importa una muerte celular «suave»

Muchas terapias habituales contra el cáncer empujan a las células hacia la muerte, pero con frecuencia con daños colaterales. Los fármacos y agentes biológicos pueden perder eficacia a medida que los tumores desarrollan resistencias y además pueden debilitar el sistema inmunitario. Métodos físicos como los rayos X, la radiactividad o la ablación térmica pueden lesionar el tejido sano circundante, provocando con frecuencia necrosis, una forma violenta de muerte celular que desencadena inflamación y dolor. Un método que, en cambio, induzca apoptosis —un proceso ordenado de autodestrucción en el que las células se desmontan silenciosamente— podría ofrecer una forma mucho menos traumática de reducir tumores, especialmente aquellos próximos a la piel.

Ondas terahercios frente a células de cáncer de mama

El equipo se centró en células de cáncer de mama humano (MCF‑7), un tipo de célula epitelial ampliamente usado en estudios de laboratorio. Expusieron estas células a pulsos THz de banda ancha y muy alta intensidad durante hasta cuatro horas, manteniéndolas a temperatura corporal normal. Las intensidades de campo alcanzaron varios millones de voltios por centímetro, muy por encima de las de dispositivos cotidianos. En estas condiciones, la fracción de células que entraban en apoptosis aumentó de forma sostenida con el tiempo de exposición. Con la máxima intensidad de THz probada, casi el 99% de las células cancerosas presentaron apoptosis, mientras que menos del 1% murió por necrosis. Esta enorme y limpia ola de muerte programada sugiere que los pulsos THz hacen algo más que calentar las células.

Efectos no térmicos y límites seguros de temperatura

Dado que el agua absorbe fuertemente la radiación THz, la preocupación obvia es el calentamiento accidental. Los científicos emplearon imágenes térmicas para seguir los cambios de temperatura durante la irradiación. Incluso tras cuatro horas a intensidad moderada, las células cancerosas se calentaron solo unos 3 °C, y la necrosis se mantuvo por debajo del 4%. Experimentos de control por separado, en los que las células se calentaron simplemente durante cuatro horas, mostraron que temperaturas por debajo de 41 °C producían casi ninguna muerte, mientras que por encima de 43 °C se observó un aumento brusco de la necrosis. Incluso en los ajustes más intensos de THz, los investigadores mantuvieron las temperaturas celulares en o por debajo de ese umbral de 43 °C y aun así observaron casi apoptosis total con necrosis mínima. Al reducir la tasa de repetición de los pulsos, demostraron que la temperatura puede mantenerse controlada mientras se preservan fuertes efectos antitumorales, lo que subraya que está actuando un mecanismo no térmico.

Separando el ADN por vibración y activando genes de muerte

Para identificar ese mecanismo, el grupo examinó el interior de las células. Bajo el microscopio electrónico, las células tratadas con THz mostraron signos clásicos tempranos de apoptosis: material genético condensado, núcleos alterados y membranas externas intactas. Usando un marcador fluorescente llamado γ‑H2AX, detectaron extensas roturas de doble hebra en el ADN—daños mucho más frecuentes en las células irradiadas que en los controles no tratados o ligeramente calentados. El patrón de daño siguió el perfil de intensidad del haz THz, intensificándose hacia su centro. El análisis de genes y proteínas reveló que un conjunto de moléculas sensibles al estrés y al daño, como GADD45B y c‑Jun, se activaron fuertemente, mientras que actores bien conocidos de las vías tradicionales de muerte celular, incluidos p53 y numerosas caspasas, no cambiaron mucho. Los autores proponen que los campos THz intensos podrían inducir «resonancias» vibratorias violentas en el ADN, sometiendo físicamente a tensión y rompiendo la doble hélice y desencadenando así una vía de apoptosis distinta, independiente de p53 y de las caspasas.

Del cultivo en placa a futuras terapias

Aunque estos experimentos se realizaron en cultivos celulares, apuntan a un nuevo estilo de terapia física contra el cáncer. Las ondas THz de alta intensidad parecen poder penetrar varios milímetros en tejido húmedo—suficiente para alcanzar tumores superficiales—pero pierden potencia rápidamente, lo que podría preservar los órganos más profundos. Debido a que el efecto es principalmente no térmico, en principio podría eliminar las células cancerosas capa a capa sin quemar el tejido circundante ni provocar una inflamación intensa. Queda mucho trabajo por delante: el mecanismo propuesto de «resonancia» del ADN debe confirmarse, la seguridad para células normales requiere pruebas exhaustivas, y son necesarios estudios en animales y ensayos clínicos. Aun así, esta investigación abre la puerta a la idea de que pulsos de luz cuidadosamente diseñados, sintonizados con los movimientos naturales de las biomoléculas, podrían algún día proporcionar una forma precisa y relativamente suave de ablación de ciertos cánceres.

Cita: Zhou, H., Wei, X., Peng, XY. et al. Efficient apoptosis via double-strand breaks of DNA in human epithelial cells induced by non-thermal effect of high-field broadband terahertz waves. Sci Rep 16, 6163 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37373-6

Palabras clave: terahercios terapia contra el cáncer, apoptosis no térmica, roturas de doble hebra del ADN, células de cáncer de mama, ablación tumoral física