Investigadores de dos universidades madrileñas desarrollan una metodología para anclar nanopartículas en la superficie de bacterias capaces de penetrar en tejidos tumorales aumentando el efecto de las nanomedicinas
Uno de los principales problemas en el tratamiento del cáncer con quimioterapia es su elevada toxicidad debida a la falta de selectividad de estos fármacos. Un equipo multidisciplinar de científicos, de la Universidad Politécnica de Madrid (UPM) y de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), ha desarrollado una metodología química para anclar nanopartículas cargadas con fármacos en la superficie de bacterias con el fin de transportar estos fármacos a zonas de difícil acceso en tumores sólidos. Los resultados confirman que estas bacterias pueden transportar las nanopartículas a través de los tejidos y pueden destruir casi el 80% de las células tumorales. Estos hallazgos permiten vislumbrar una estrategia poderosa en el tratamiento del cáncer al permitir una distribución homogénea de agentes terapéuticos en la neoplasia maligna.
En los últimos años, la utilización de nanopartículas como agentes transportadores de fármacos antitumorales se ha postulado como una estrategia muy prometedora para reducir la toxicidad asociada a la quimioterapia, ya que la superficie de estas nanopartículas se puede decorar con diferentes biomoléculas con el objetivo de inducir la internalización de las nanopartículas cargadas con los fármacos sólo en las células malignas. Desafortunadamente, las nanopartículas, al ser objetos relativamente grandes en comparación con las moléculas que transportan, no son capaces de penetrar profundamente en los tejidos tumorales ya que su velocidad de difusión es muy lenta. Este hecho acarrea que el efecto de estas nanomedicinas queda limitado en muchas ocasiones únicamente a la periferia del tumor y, por tanto, la eficacia del tratamiento se ve reducida considerablemente.
Micrografía de bacterias transportando nanopartículas mediante microscopia electrónica de barrido (SEM)
Determinadas cepas bacterianas son capaces de colonizar de forma muy eficaz tejidos tumorales guiadas por las condiciones particulares presentes allí, tales como entornos hipóxicos (con bajo nivel de oxígeno) o por la presencia de gradientes de determinadas biomoléculas. En este trabajo se ha utilizado esta habilidad de las bacterias para mejorar significativamente la penetración de nanomedicinas en un tumor sólido utilizando a estos microorganismos como porteadores activos de estas. Para ello se ha puesto a punto una estrategia química para anclar nanopartículas a la pared celular de bacterias, utilizando
E. coli como cepa modelo. Estas bacterias fueron capaces de transportar nanopartículas de sílice mesoporosa cargadas con un potente fármaco antitumoral (doxorrubicina) hasta zonas muy profundas en un modelo de tumor sólido tridimensional de
fibrosarcoma humano causando la destrucción de alrededor del 80% de las células tumorales en esa zona.
Actualmente, los investigadores están trabajando en la implementación de esta estrategia transportando nanopartículas que a su vez sólo liberen los fármacos antitumorales en presencia de determinadas señales características del tumor. De esta forma, la selectividad del tratamiento sería aún mayor, ya que únicamente se liberarían estos fármacos en los tejidos afectados. Como señala Alejandro Baeza, investigador de la UPM que participa en los estudios, “la seguridad de esta estrategia se podría asegurar empleando bacterias modificadas genéticamente para no tener patogenicidad y aplicando posteriormente un tratamiento antibiótico para destruirlas una vez transportadas las nanopartículas”.
El proyecto se ha llevado a cabo en el seno de una colaboración establecida desde hace varios años entre los grupos de investigación de la profesora María Vallet de la Universidad Complutense de Madrid y del Dr. Alejandro Baeza, profesor en la Universidad Politécnica de Madrid. Para los ensayos biológicos también se ha contado con la colaboración de la Dra. Juana Serrano de la IIS-Fundación Jimenez Diaz. El proyecto ha sido financiado a través de la Advanced Grant VERDI (ERC-2015 AdG, no. 694160).
Referencia bibliográfica:
Moreno, VM; Alvarez, E; Izquierdo-Barba, I; Baeza, A; Serrano-Lopez, J; Vallet-Regi, M. Bacteria as Nanoparticles Carrier for Enhancing Penetration in a Tumoral Matrix Model (2020). ADVANCED MATERIALS INTERFACES Vol 7, Issue11. Article Number: 1901942. DOI: 10.1002/admi.201901942
El artículo fue elegido como back cover de revista.
