Esta es la «nanoterapéutica», la nueva ciencia diseñada para administrar medicamentos solo a las células que las necesitan
La nanotecnología está creando nuevas oportunidades para luchar contra las enfermedades, desde la entrega de medicamentos en envases inteligentes hasta nanobots impulsados por los motores más pequeños del mundo.
La quimioterapia beneficia a muchos pacientes, pero los efectos secundarios pueden ser brutales.
Cuando se inyecta a un paciente con un medicamento anticancerígeno, la idea es que las moléculas busquen y destruyan las células cancerosas. Sin embargo, es necesario administrar cantidades relativamente grandes para alcanzar la meta en concentraciones suficientemente altas como para ser efectivas. Como resultado de esta alta concentración de medicamentos, células sanas pueden ser destruidas al igual que las células cancerosas, dejando a muchos pacientes débiles, con náuseas y vulnerables a infecciones.
Una forma en que los investigadores intentan mejorar la seguridad y eficacia de los medicamentos es usar un área relativamente nueva de investigación conocida como «nanoterapéutica» para dirigir la administración de medicamentos sólo a las células que la necesitan.
El profesor Sir Mark Welland es Director de la División de Ingeniería Eléctrica de Cambridge. En los últimos años, su investigación se ha centrado en la nanoterapéutica, trabajando en colaboración con los clínicos y la industria para desarrollar mejores y más seguros medicamentos. Él y sus colegas no diseñan nuevos medicamentos, sino que diseñan y fabrican envases inteligentes para los medicamentos existentes.
Los nanoterapéuticos vienen en muchas configuraciones diferentes, pero la manera más fácil de pensar en ellos es como partículas pequeñas y benignas llenas de un medicamento. Pueden ser inyectados de la misma manera que un medicamento normal, y son transportados a través del torrente sanguíneo hasta el órgano, tejido o célula objetivo. En este punto, un cambio en el ambiente local, como el pH, o el uso de luz o ultrasonido, hace que las nanopartículas liberen su carga.
Cada vez más se están estudiando herramientas de tamaño nano para el diagnóstico, la administración de medicamentos y la terapia.
«Hay un gran número de posibilidades en este momento, y probablemente más por venir, razón por la cual ha habido tanto interés» Profesor Welland.
Usando la química y la ingeniería inteligentes en la nanoescala, las drogas pueden ser «enseñadas» a comportarse como un caballo de Troya, o a mantener su fuego hasta el momento justo, o a reconocer el objetivo que están buscando.
«Siempre tratamos de utilizar técnicas que pueden ampliarse, evitamos el uso de productos químicos caros o equipos caros, y hemos tenido un éxito razonable en eso», añade. «Manteniendo los costos bajos y usando técnicas escalables, tenemos mejores posibilidades de hacer un tratamiento exitoso para los pacientes».
En 2014, él y sus colaboradores demostraron que las nanopartículas de oro podrían ser utilizadas para «pasar clandestinamente» medicamentos de quimioterapia a las células cancerosas en el glioblastoma multiforme, el tipo más común y agresivo de cáncer cerebral en adultos, que es notoriamente difícil de tratar. El equipo diseñó nanoestructuras que contenían oro y cisplatino, un medicamento de quimioterapia convencional. Un recubrimiento en las nanopartículas las hacía atraer a las células tumorales de los pacientes con glioblastoma, por lo que las nanoestructuras se unieron y fueron absorbidas por las células cancerosas.
Una vez dentro, estas nanoestructuras fueron expuestas a la radioterapia. Esto causó que el oro liberara electrones que dañaron el ADN de la célula cancerosa y su estructura general, aumentando el impacto del medicamento quimioterapéutico. El proceso fue tan efectivo que 20 días después, el c
Aunque la técnica todavía está a varios años de su uso en humanos, las pruebas han comenzado en ratones. El grupo del profesor Welland está trabajando con MedImmune, el brazo de I+D biológico de la empresa farmacéutica AstraZeneca, para estudiar la estabilidad de los medicamentos y diseñar formas de administrarlos de forma más eficaz utilizando la nanotecnología.
«Una de las grandes ventajas de trabajar con MedImmune es que ellos entienden exactamente cuáles son los requisitos para que un medicamento sea aprobado. Cerraríamos las líneas de investigación donde pensábamos que nunca llegaría al punto de aprobación por parte de los reguladores», dice el profesor Welland. «Es importante ser pragmático para que sólo los enfoques con mejores posibilidades de trabajar en pacientes sean llevados adelante».
Los investigadores también se dirigen a enfermedades como la tuberculosis (TB). Con financiación del Rosetrees Trust, el profesor Welland y el investigador posdoctoral Dr. Íris da luz Batalha colaboran con el profesor Andres Floto en el Departamento de Medicina para mejorar la eficacia de los medicamentos contra la tuberculosis.
Su solución ha sido diseñar y desarrollar polímeros no tóxicos y biodegradables que pueden ser «fusionados» con moléculas de tuberculosis. Como las moléculas de polímero tienen una forma larga, similar a una cadena, los medicamentos se pueden adherir a lo largo de la longitud de la columna vertebral del polímero, lo que significa que cantidades muy grandes de la droga se pueden cargar en cada molécula de polímero. Los polímeros son estables en el torrente sanguíneo y liberan los medicamentos que transportan cuando llegan a la célula objetivo. Dentro de la célula, el pH baja, lo que hace que el polímero libere el medicamento.
De hecho, los polímeros funcionaron tan bien para los medicamentos contra la tuberculosis que otra de las investigadoras postdoctorales del profesor Welland, la Dra. Myriam Ouberaï, ha formado una nueva empresa, Spirea, que está recaudando fondos para desarrollar los polímeros para su uso con medicamentos oncológicos. El Dr. Ouberaï espera establecer una colaboración con una empresa farmacéutica en los próximos dos años.
«Diseñando estas partículas, cargándolas con drogas y haciéndolas inteligentes para que liberen su carga de una manera controlada y precisa: es un reto bastante técnico», añade el profesor Welland. «La razón principal por la que estoy interesado en este desafío es que quiero ver algo que funcione en las clínicas. Quiero ver algo que funcione en pacientes».
