CD. DE MÉXICO.- Hoy en día, los fármacos para tratar algunas enfermedades neurodegenerativas y neurológicas, 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 0.2% y 2% de un fármaco administrado ingrese en dicho órgano”, indica Rafael Vázquez Duhalt, investigador del Centro de Nanociencias y Nanotecnología (CNyN), campus Ensenada, de la UNAM.
Ante este obstáculo, en el CNyN se desarrollan vehículos experimentales de tamaño nanométrico que podrían llegar al cerebro con mayor contundencia. Hasta ahora, la mayoría de los estudios son in vitro (en células de laboratorio) y, en breve, se evaluarán cómo funcionan estos vehículos in vivo (en animales).
“También buscamos 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”, señala Kanchan Chauhan, jefa del Departamento de Bionanotecnología del CNyN.
“Queremos disminuir las 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”, agrega Rubén Darío Cadena Nava.
Para ciertas enfermedades neurodegenerativas, neurológicas y algunos tipos de cáncer, el medicamento 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.
Si se toma el diámetro de un cabello y se divide en mil partes, una de esas fracciones representa el tamaño de cada nanovehículo (de 20 a 60 nanómetros). Para elaborarlos, los investigadores utilizan virus. Usan dos tipos: de plantas y los que infectan bacterias (ambos inocuos y biocompatibles con el humano).
“Mimetizamos lo que hacen naturalmente. Un virus es 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). La capa de proteínas que la recubre y resguarda, llamada cápside, protege la molécula terapéutica y así se evita su degradación”, explica Cadena Nava.
“Con herramientas bionanotecnológicas intentamos modificar la superficie del vehículo. Colocamos moléculas que la barrera hematoencefálica reconoce para permitir su ingreso en el cerebro. 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. De este modo, en vez de tomar dosis enormes, las reducimos y dirigimos a donde hacen falta. Se trata de una medicina mucho más inteligente”, plantea Vázquez Duhalt.
Por lo que se refiere a una posible aplicación en el combate al cáncer, los investigadores 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 esas células son atacadas con una sola estrategia, sobreviven por medio de otra. Por ello intentamos combinar las terapias, para aminorar los problemas de recurrencia o de resistencia al tratamiento”, subraya 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 en este órgano y no en donde se ubica el cáncer.
Por lo anterior, los científicos investigan con terapias centradas en agrupar enzimas en los nanovehículos. Al recubrirlos con moléculas que sirven como conductores, llevan la carga a donde está el tumor para que el profármaco pueda transformarse al máximo en dicha zona. Así, esperan 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 50%”, dice Cadena Nava.
Un tratamiento con tales características beneficiaría también a los pacientes con enfermedades de almacenamiento lisosomal por falta de actividad enzimática (las células no transforman correctamente los metabolitos y éstos se acumulan).
“En muchos casos, esa carencia de enzima se detecta en el cerebro y entonces se necesita una terapia de reemplazo para suministrarla, pero como el medicamento no puede atravesar la barrera, resulta ineficiente”, comenta Vázquez Duhalt.
El equipo también explora la terapia fotodinámica, que consiste en colocarles a los nanovehículos un tinte, puntos cuánticos de carbono o moléculas que se sensibilizan con una longitud de onda de luz específica.
“Esto 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”, precisa Chauhan.
Esas especies reactivas ayudan a matar células cancerosas. Los investigadores 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. Dichas moléculas fotosensibles son fluorescentes, lo cual les permite seguir el trayecto del nanovehículo.
“Tenemos imágenes microscópicas en las que se ve que entran en el citoplasma, que llegan hasta el núcleo. Esto es sorprendente, ya que en algunos casos se requiere que el fármaco vaya ahí para estar en condiciones de actuar”, agrega Cadena Nava.
Esa fluorescencia posibilitaría opciones futuras que localicen células enfermas, hagan imagenología y efectúen un teragnóstico (neologismo que significa diagnosticar y atacar la enfermedad al mismo tiempo).
Este protocolo, aún en fase experimental, pretende cubrir la superficie de las nanopartículas con una molécula que haga a las proteínas invisibles para el sistema inmune, evitando que éste se active y se defienda del agente terapéutico.
Los nanovehículos cuentan con dos patentes nacionales y una internacional, y apenas están comenzando los ensayos en modelos murinos. “De tener éxito, lo siguiente es conseguir financiamiento para los estudios clínicos. A la UNAM le conviene asociarse con una empresa farmacéutica para costearlos”, dice Vázquez Duhalt.
En el futuro, los investigadores se concentrarán en las mitocondrias de las células cancerosas para apagar la fuente de energía del tumor y evitar que no resistan las terapias ni crezcan de nuevo. Asimismo, planean fabricar nanopartículas metálicas de oro, plata o platino, por sus propiedades antibacterianas o antimicrobianas.
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