Nanoterapia: la liberación controlada de quimioterapéuticos para combatir células madre cancerosas

La quimioterapia es uno de los tratamientos más utilizados contra el cáncer, junto con la cirugía y la radioterapia. En un tratamiento de quimioterapia, uno o varios medicamentos son administrados al paciente para eliminar o dañar las células cancerosas. Sin embargo, el tratamiento tiene varios inconvenientes que son difíciles de superar, particularmente sus efectos secundarios. En este caso, la toxicidad inherente de los medicamentos empleados causa una variedad de síntomas que incluyen debilidad, náuseas y pérdida de cabello, lo que coloca la quimioterapia lejos del tratamiento ideal.

En este sentido, los científicos están tratando de mejorar la eficacia y la especificidad de la quimioterapia utilizando vehículos para administrar los medicamentos solo donde se necesita. Aquellos basados en nanoestructuras de oro son excelentes candidatos para este objetivo debido a su excelente estabilidad, ausencia de toxicidad y facilidad de modificación con varios agentes químicos. Además, algunas nanoestructuras de oro, como los nanoclusters, son fluorescentes, lo que permite su uso simultáneamente con fines de biomarcaje e imagen.

El grupo de NanoBiotecnología en IMDEA Nanociencia, dirigido por el Prof. Álvaro Somoza, ha utilizado nanoclusters de oro recubiertos con albúmina para facilitar la incorporación de dos moléculas activas para el tratamiento del cáncer de mama. En particular, han usado doxorrubicina (D), un agente quimioterapéutico que se intercala en el ADN causando la muerte celular; y el análogo de camptotecina SN38 (S), un potente inhibidor de la topoisomerasa I. Las nanoestructuras modificadas se probaron in vitro con células de cáncer de mama, donde la liberación de los fármacos tuvo lugar de manera controlada. Hay que remarcar que, la nanoterapia fue capaz de reducir el tamaño y la cantidad de mamosferas, un modelo de células madre cancerosas. Este tipo de células presentan una mayor resistencia a la quimioterapia y son las responsables de recaídas y quimiorresistencia. Además, este sistema que combina dos tipos de fármacos presenta una excelente actividad antitumoral en diferentes modelos de cáncer, lo que confirma su prometedor potencial nanoterapéutico.

Aumento del daño en el ADN genómico (azul pálido) mediado por nanoclusters de oro (AuNC) bifuncionales (DS) en células madre cancerosas. (Imagen: Álvaro Somoza)

Esta es la primera vez que se utilizan nanoclusters de oro estabilizados con albúmina para administrar más de un medicamento, con excelente actividad antitumoral, en distintos modelos celulares de cáncer, incluidas las células madre cancerosas. "Nuestra nanoestructura bifuncional podría ser una excelente solución para superar los problemas de solubilidad y biodistribución de fármacos con diferentes propiedades", dice el Dr. Somoza. Estos nanomateriales podrían ser la base de una estrategia de caballo de Troya para liberar la quimioterapia de manera efectiva dentro de los tumores. Los nanoclusters de oro actúan como vehículos para transportar los fármacos allí donde se necesitan y liberarlos mediante estímulos internos. Mientras que la investigación en quimioterapia se dirige a desarrollar nuevos medicamentos para el tratamiento del cáncer, las emergentes nanoterapias tratan de construir vehículos inteligentes para los medicamentos existentes, con la consiguiente reducción de costes y la mejora en la eficiencia de los tratamientos.

Este trabajo es una colaboración entre tres grupos de investigación en IMDEA Nanociencia, la Universidad Autónoma de Madrid y el Centro de Investigación Biológica (CIB-CSIC). Ha sido parcialmente financiado por el Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades de España, la Comunidad de Madrid y la Asociación Española Contra el Cáncer, así como mediante el reconocimiento de Centro de Excelencia Severo Ochoa otorgado a IMDEA Nanociencia (2017-2021). (Fuente: IMDEA)