- Usando como base virus biocompatibles con el humano, buscan llevar fármacos a tejidos y células enfermas sin causar efectos secundarios; esta tecnología podría cumplir una función dual en el futuro: tratamiento y diagnóstico
Ilse Valencia
Hoy, los medicamentos para tratar algunas enfermedades neurológicas y neurodegenerativas como el Parkinson, la epilepsia, el Alzheimer o la esclerosis múltiple, resultan poco efectivos.
“Para protegerse de agentes externos, el cerebro cuenta con una barrera hematoencefálica que permite que apenas entre el 0.2 y el dos por ciento del fármaco administrado ingrese a dicho órgano”, indica el investigador del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN) de la Universidad Nacional Autónoma de México, Rafael Vázquez Duhalt.
Ante este obstáculo, en el CNyN (del campus Ensenada de la UNAM) se desarrollan vehículos experimentales de tamaño nanométrico que podrían llegar al cerebro con mayor contundencia. La jefa del departamento de Bionanotecnología, Kanchan Chauhan, señala que, hasta ahora, la mayoría de sus estudios son in vitro (en células de laboratorio) y, en breve, evaluarán cómo funcionan in vivo (en animales).
Las investigaciones también buscan que los futuros tratamientos contra el cáncer sean más eficaces. “Estamos aún en una fase temprana, pero el objetivo es mejorar la terapia y llevarla a una aplicación traslacional, no sin antes evaluar su reproducibilidad, escalabilidad y distribución”.
Por su parte, el investigador Rubén Darío Cadena Nava apunta que lo que se busca es “disminuir la dosis de los fármacos, protegerlos para que no se degraden y dirigirlos con precisión a la zona tumoral, pues esto último aminoraría los efectos secundarios de los tratamientos actuales”.
Creados con virus
La medicina para ciertas enfermedades neurodegenerativas, neurológicas y algunos tipos de cáncer se administra de forma sistémica, es decir, el agente terapéutico circula por todo el cuerpo, lo que obliga a usar dosis altas a fin de que la cantidad adecuada llegue al órgano o tejido afectado. Esto acarrea consecuencias adversas para la salud, por lo que el trabajo de este grupo científico busca ofrecer alternativas a futuro.
Si tomamos el diámetro de un cabello y lo dividimos en mil partes, una de esas fracciones representa el tamaño de cada nanovehículo (de 20 a 60 nm), dice Rubén Cadena. Para elaborarlos utilizan virus, los mensajeros más eficientes de la naturaleza. Usan dos tipos: de plantas y los que infectan bacterias (ambos inocuos y biocompatibles con el ser humano).
“Mimetizamos lo que hacen naturalmente. Los virus son una caja de proteínas de escala nanométrica con material genético en su interior. Nosotros retiramos ese contenido infeccioso y lo reemplazamos con fármacos. El resultado es una partícula tipo virus (VLPs)”, explica. La capa de proteínas que lo recubre y resguarda —llamada cápside— protege a la molécula terapéutica y, de tal forma, se evita la degradación.
Con herramientas bionanotecnológicas buscamos modificar la superficie del vehículo. Colocamos moléculas que la barrera hematoencefálica reconoce para permitir su ingreso al cerebro, detalla Vázquez Duhalt.
“Esta tecnología también abre la oportunidad de llevar el fármaco hasta algún organelo, como la mitocondria, o sea, a la estructura en el interior de la célula. Así, en vez de tomar dosis enormes, las reducimos y dirigimos a donde hacen falta. Se trata de una medicina mucho más inteligente, y ya está en desarrollo”, plantea.
Contra el cáncer
Para una posible aplicación en el combate al cáncer, las y los universitarios buscan combinar diferentes terapias en una sola plataforma, ya que en el microambiente tumoral hay distintas células que funcionan mediante diversos mecanismos para mantenerse en el organismo. “Si son atacadas con una sola estrategia, sobreviven a través de otra. Por ello intentamos combinarlas para aminorar los problemas de recurrencia o de resistencia al tratamiento”, subraya Kanchan Chauhan.
La mayoría de los medicamentos de quimioterapia son profármacos, es decir, por sí mismos son poco efectivos y necesitan procesos metabólicos en el cuerpo que los activen mediante una familia específica de enzimas. Esto se vuelve problemático porque la concentración de esas enzimas es baja en la región tumoral y alta en el hígado, por lo que la mayor parte del profármaco se metaboliza ahí y no en donde se ubica el cáncer.
Por lo anterior, el equipo universitario investiga con terapias enfocadas a agrupar enzimas en el nanovehículo. “Al recubrirlo con moléculas que sirven como conductores, llevamos la carga a donde está el tumor para que el profármaco pueda transformarse al máximo en dicha zona. Así, esperamos reducir la dosis y los efectos adversos en tejidos normales”.
En las pruebas se encontró que la cantidad de algunos medicamentos disminuye hasta llegar a una sexta parte de lo que se utilizaba y el tumor decrece en un 50 por ciento, añade Cadena. Un tratamiento con tales características beneficiaría también a pacientes con enfermedades de almacenamiento lisosomal por falta de actividad enzimática (las células no transforman correctamente los metabolitos y estos se acumulan).
“En muchos casos, esa carencia de enzima se detecta en el cerebro y se necesita de terapia de reemplazo para suministrarla, pero como el medicamento no puede atravesar la barrera, resulta ineficiente. Es crucial desarrollar una farmacología más moderna”, comenta Rafael Vázquez.
Aplicación dual
El equipo también explora la terapia fotodinámica, que consiste en colocarle al nanovehículo un tinte, puntos cuánticos de carbono o moléculas que se sensibilizan con una longitud de onda de luz específica. “Eso produce especies reactivas al oxígeno del entorno e incluso algunas que generan efecto térmico. Al combinar esto con terapia enzimática, se busca lograr la transformación del profármaco”, detalla la investigadora.
Esas especies reactivas ayudan a matar células cancerosas. Rubén Cadena declara que han observado que, si usan puntos cuánticos de carbono excitados en infrarrojo, es factible eliminarlas en cinco minutos y, con luz solar, en alrededor de media hora.
Estas moléculas fotosensibles son fluorescentes, lo que les permite seguir el trayecto del vehículo. “Tenemos imágenes microscópicas donde se ve que entran al citoplasma o que incluso llegan hasta el núcleo. Esto es sorprendente, ya que en algunos casos se requiere que el fármaco vaya ahí para poder actuar”.
Dicha fluorescencia posibilitaría alternativas futuras que localicen células enfermas, hagan imagenología y efectúen un teragnóstico (neologismo que significa diagnosticar y atacar a la enfermedad a un mismo tiempo).
Por otro lado, este protocolo —aún en fase experimental— también busca cubrir la superficie de las nanopartículas con una molécula que haga a las proteínas (al nanovehículo) invisibles para el sistema inmune, evitando que éste se active y se defienda del agente terapéutico.
A futuro
Los nanovehículos cuentan con dos patentes nacionales y una internacional, y apenas están comenzando los ensayos en modelos murinos. Para Rafael Vázquez Duhalt, de tener éxito, lo siguiente es conseguir financiamiento para los estudios clínicos. “A la Universidad le conviene asociarse con una empresa farmacéutica para costearlos”.
En el CNyN de la UNAM Ensenada hay jóvenes entusiastas, estudiantes de posdoctorado e investigadores e investigadoras que trabajan para llevar al mercado medicamentos más eficientes y con menos efectos secundarios para la población, enfatiza el investigador.
Por su parte, Kanchan Chauhan dice que, a futuro, su trabajo se concentrará en las mitocondrias de las células cancerosas para apagar la fuente de energía del tumor y que no resistan las terapias ni crezcan de nuevo. Además, planean fabricar nanopartículas metálicas de oro, plata o platino, por sus propiedades antibacterianas o antimicrobianas.
“En cuanto a sus aplicaciones traslacionales, hay mucho por explorar, como comprobar si podemos reproducirlas, facilitar su transportabilidad para hacer viable su distribución a hospitales, y fabricarlas a gran escala”.
Rubén Cadena finaliza remarcando que, con esta labor, pretenden disminuir costos y aportar nuevas pruebas de diagnóstico accesibles para más gente, en especial aquella que vive lejos de las urbes. “Es importante contribuir a resolver problemas de nuestro país y mejorar la calidad de vida de las personas, aunque esto lleve tiempo, porque hay que cumplir con muchas reglas para que un proyecto así llegue a las farmacias”.
