El uso de la nanotecnología para la administración eficaz de medicamentos

Los objetivos de la oncología es el desarrollo de nuevos tratamientos más específicos, efectivos y con menos efectos secundarios. Se han desarrollado varios enfoques nanotecnológicos para la administración eficaz de medicamentos y algunos de ellos ya se han comercializado con éxito.

Gema Moreno Bueno, profesora titular de la Universidad Autonoma de Madrid y responsable del Laboratorio de Investigación Trasla cional de la Fundacion MD Anderson Madrid, asegura que "la nanomedicina es una ciencia en expansión, son muchas las terapias que utilizan esta aproximación especialmente para asociar vacunas a nanoparticulas. En el campo de la oncología quizás el tratamiento más relevante ha sido el uso de T-DM1 (nombre comercial Kadcyla) que combina un anticuerpo con un agente citotóxico capaz de destruir las células tumorales. T-DM1 ha sido aprobado por a FDA para el tratamiento de determinados tumores de mama. Quizás una de las limitaciones de su uso ha sido que estos nanotratamientos están dirigidos fundamentalmente a bloquear proteínas localizadas en la membrana de la célula tumoral, aunque recientemente nuestro grupo ha mostrado la efectividad de la combinación de nanoparticulas asociadas a un anticuerpo no modificado que reconoce una proteína intracelular. Este trabajo se público en Clinical Cancer Research este mismo año".

En los últimos 50 años, los avances han ido casi de la mano de la tecnología. En 1965, un grupo liderado por Bangham descubrió los liposomas. Una formulación liposomal de doxorubicina (Doxil) fue aprobada por la Administración de Drogas y Alimentos de los Estados Unidos (FDA) en 1995 para tratar el sarcoma de Kaposi relacionado con el SIDA. En 2005, la FDA aprobó una nanopartícula basada en albúmina, paclitaxel unido a proteínas (Abraxane), para uso clínico en el tratamiento del cáncer de mama, cáncer de pulmón de células no pequeñas y cáncer pancreático. Más recientemente, en 2013, se aprobó el uso de ado-trastuzumab emtansine (DM1) (Kadcyla) dirigido en pacientes con cáncer de mama positivo al receptor del factor de crecimiento epidérmico humano 2.

Las nanomáquinas sumergibles unimoleculares que se activan con luz UV, nanorobots basados en ADN origami, nanotransductores de activación inducida por luz, WiNoBots, nano-adaptadores magnéticos multilink, etc., son algunos de los desarrollos tecnológicos que anticipan la aplicación de nanorobots en la administración de fármacos. Hoy, la nanotecnología ofrece los medios para dirigir las quimioterapias de forma directa y selectiva a las células cancerosas y las neoplasias, a la guía en la resección quirúrgica de los tumores y a mejorar la eficacia terapéutica de la radiación y otras modalidades de tratamiento actuales. Todo esto puede aumentar el riesgo para el paciente y aumentar la probabilidad de supervivencia.

Para algunos tipos de cáncer, los nanovehículos son lo suficientemente pequeños como para deslizarse a través de las fisuras que ocurren en las paredes de los vasos linfáticos en el sitio del tumor, un fenómeno que ya se ha observado con otros nanofármacos.

Ramón Mangues, jefe de grupo del CIBER-BBN en el Instituto de Investigación del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau, añade que "las nanomedicinas han conseguido hasta la fecha reducir los efectos adversos y la toxicidad aosociada de los fármacos convencionales; sin embargo, el aumento de su efecto terapéutico es todavía limitado. Este hecho es debido a que, a pesar del esfuerzo en su desarrollo preclínico y de ensayos clínicos, aún no se ha conseguido introducir en el mercado nanomedicinas direccionadas. La estrategia para direccionar las nanomedicinas consiste en incorporar a la nanopartícula un ligando péptidico, u otro compuesto capaz de interaccionar, con proteínas (receptores) muy abundantes (sobre-expresadas) en la superficie celular de las células tumorales".

Por otro lado, María Dolores Blanco Gaitan, catedrática del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular de la Facultad de Medicina de la Complutense, indica que "los nanomedicamentos permiten transportar fármacos poco solubles en medio acuoso, como es el caso de muchos fármacos antitumorales, minimizar sus efectos adversos, incrementar su selectividad de actuación en células y disminuir la resistencia a fármacos". Además, añade que " actualmente se dispone de la tecnología necesaria para sintetizar moléculas de ADN, que pueden ensamblarse por complementariedad entre sus componentes, lo que permite generar moléculas con diversas estructuras. En el campo de la nanotecnología, el ADN se utilizaría como un material para producir estructuras, y no como almacén de información genética. La unión inmóvil de Holliday (una estructura de ácido nucleico ramificada que contiene cuatro brazos de doble cadena unidos) junto con la utilización de andamios 3D de ADN constituyen el origen de la "nanotecnología estructural de ADN". Otro punto importante en el diseño de nanoestructuras fue el basado en los bloques de oligonucleótidos de Seeman, al que siguió en enfoque del origami de ADN de Rothemund".

Por su parte, Ramón Eritja, jefe de grupo del CIBER-BBN en el Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC), afirma que los "ADN origamis cargados con medicamentos y moléculas direccionadoras son conocidas como nanorobots de ADN porque son capaces de viajar en el suero y distribuirse en los tejidos buscando las células diana y una vez localizados los tumores liberan el contenido tóxico en las cercanías del tumor".

Nanoligent, fármaco inteligente

Investigadores del Instituto de Biotecnología y Biomedicina de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB), del Instituto de Investigación del Hospital de la Santa Creu i Sant Pau y del CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina han impulsado un 'spin off' que aspira a crear un fármaco que elimine las células madre tumorales. Nanoligent es el prototipo del fármaco y han realizado ensayos con animales, que padecen cáncer colorrectal y han demostrado su eficacia, biodistribución selectiva y baja toxicidad. Consiste en un nuevo sistema de administración de fármacos basado en nanopartículas proteicas que conducen selectivamente el agente terapéutico a las células tumorales.

El fármaco actúa sólo sobre las células cancerosas, que se basa en la interacción específica entre una proteína presente en la nanopartícula y un receptor celular (CXCR4), que se encuentra sobreexpresado en las células tumorales. Actualmente, no hay en el mercado fármacos que eliminen selectivamente las células madre metastásicas. Aunque la tecnología de Nanoligent aún está en desarrollo, los investigadores afirman que tiene mucho potencial y consideran que podría tener un alto impacto clínico a medida que se superen los ensayos regulatorios.

Oncoproteína "Gasdermina-B" (GSDMB)

La Universidad Autónoma de Madrid, de la Universidad de Santiago de Compostela y de la Fundación MD Anderson han demostrado en un estudio la efectividad de la primera "nanoterapia" basada en el uso de anticuerpos no modificados y dirigidos contra oncoproteínas intracelulares. Los investigadores han logrado por primera vez combinar el uso de nanovehículos (cápsulas de un tamaño microscópico capaces de introducirse en las células tumorales) con un anticuerpo terapéutico dirigido contra una proteína intracelular. Específicamente, este equipo ha desarrollado un anticuerpo específico contra GSDMB. El anticuerpo, unido a las nanopartículas diseñadas, pudo ingresar específicamente en las células tumorales y reducir efectivamente el tamaño del tumor y la metástasis en varios modelos preclínicos, sin toxicidad aparente en tejidos sanos.

Plataforma de nanosensores metabólicos

La Universidad de Granada está desarrollando una plataforma nanotecnológica de diagnóstico metabólico del cáncer, mediante la detección de diferentes estatus celulares metabólicos, a través de nanosensores fluorescentes y técnicas avanzadas de microscopía de fluorescencia multidimensional. La reprogramación metabólica que presentan las células cancerígenas, por la que fundamentan su metabolismo en la glicólisis aeróbica frente al metabolismo oxidativo mitocondrial, produce alteraciones en los niveles de ácido láctico y concentración de protones en la matriz mitocondrial. Se están diseñando y aplicando una serie de nanosensores fluorescentes intracelulares e intramitocondriales, con objeto de discriminar diferentes estados metabólicos celulares. Este proyecto podrá contribuir al desarrollo a medio plazo de nuevas estrategias de diagnóstico tumoral, avaladas por el potencial discriminatorio a nivel metabólico cuantitativo, abriendo la puerta a una plataforma de diagnóstico metabólico del cáncer, que podría extenderse posteriormente al diagnóstico tisular, o incluso in vivo.