Nanotecnología: moléculas que transportan fármacos contra el cáncer

En el siglo XIX, el químico francés Henri-Louis Le Châtelier estableció un principio que hoy lleva su nombre y señala, básicamente, que «si un sistema en equilibrio es perturbado, el sistema evoluciona para contrarrestar dicha perturbación y busca un nuevo estado de equilibrio». Esta es una característica de los sistemas biológicos, que están diseñados para responder (es decir buscar el equilibrio) en su entorno. El problema es que los sistemas artificiales no lo hacen.

Esta capacidad resulta clave porque los sistemas biológicos están diseñados para responder a su entorno. Como tal, los reguladores moleculares naturales aseguran la entrega precisa y cuantitativa de moléculas específicas con mecanismos autorregulados basados en el principio de Le Chatelier.

Uno de los factores clave para lograr un tratamiento exitoso de, por ejemplo, una enfermedad es proporcionar y mantener una dosis terapéutica del fármaco durante todo el tratamiento. Así una exposición por debajo o por encima de la dosis adecuada reduce la eficacia del tratamiento; la primera genera resistencia a los medicamentos y la segunda aumenta los efectos secundarios. Por ello, mantener una concentración terapéutica óptima en el sitio objetivo sigue siendo un desafío importante en la medicina. La mayoría de los fármacos experimentan una rápida degradación, lo que obliga a los pacientes a tomar múltiples dosis a intervalos regulares (cosa que no siempre es posible) durante el curso de su tratamiento. Y debido a que cada paciente tiene un perfil distinto, la concentración de medicamentos en su sangre varía significativamente. Este régimen de dosificación repetida generalmente conduce a un cumplimiento deficiente del propio tratamiento y es responsable de hasta el 69% de los ingresos hospitalarios relacionados con medicamentos.

Al observar que solo alrededor de la mitad de los pacientes con cáncer obtienen una dosis óptima de medicamentos durante su tratamiento, un equipo de científicos de la Universidad de Montreal, liderados por Alexis Vallée-Bélisle, experto en nanotecnologías bioinspiradas, comenzó a explorar cómo los sistemas biológicos controlan y mantienen la concentración de biomoléculas. Es decir, cómo estos sistemas naturales buscan el equilibrio al que se refiere el principio de Le Châtelier.

Inicialmente el equipo de Vallée-Bélisle descubrió dos reguladores con gran potencial, uno para la doxorrubicina (un fármaco usado en quimioterapia) y otro vinculado al agente antipalúdico quinina. En un estudio publicado en «Nature», los autores demostraron que los dos reguladores se pueden programar para mantener cualquier concentración específica de fármaco y, al mismo tiempo, permitir la optimización de la estabilidad química y la biodistribución del éste. Por si esto fuera poco, estos reguladores programables se pueden construir a partir de cualquier polímero, algo que deberían mejorar el resultado terapéutico del paciente, la actividad del fármaco y minimizar efectos adversos. Estos nanotransportadores de fármacos están hechos de ADN y son 20.000 veces más pequeños que un cabello humano.

«Descubrimos que los organismos vivos –explica Vallée-Bélisle– emplean transportadores de proteínas que están programados para mantener la concentración precisa de moléculas clave como las hormonas tiroideas, y que la interacción entre estos transportadores y sus moléculas dicta la concentración precisa. Más interesante aún, también descubrimos que estos nanotransportadores también podrían emplearse como reservorio de fármacos para prolongar el efecto del fármaco y minimizar su dosis durante el tratamiento».

Utilizando el nuevo transportador de fármacos desarrollado para la doxorrubicina, el equipo demostró que una formulación específica de transportador de fármacos permite que este fármaco se mantenga en la sangre reduciendo drásticamente su difusión hacia órganos clave como el corazón, los pulmones y el páncreas. Lo que contribuye más aún a evitar efectos secundarios no deseados o directamente peligrosos. En los ratones tratados con esta formulación, la doxorrubicina se mantuvo 18 veces más tiempo en la sangre y, al mismo tiempo, se conseguía reducir la cardiotoxicidad, lo que mantenía a los ratones más saludables.

«Otra característica impresionante de estos nanotransportadores –añade Vallée-Bélisle– es que pueden dirigirse a partes específicas del cuerpo, allí donde más se necesita el fármaco, y eso, en principio, debería reducir la mayoría de los efectos secundarios. Otra gran propiedad de nuestros nanotransportadores es su gran versatilidad para potencialmente trabajar con otros fármacos. Por ahora, hemos demostrado que funcionan con dos medicamentos específicos, pero gracias a la alta capacidad de programación de la química del ADN y las proteínas, ahora se pueden diseñar estos transportadores para entregar con precisión una amplia gama de moléculas terapéuticas. Además, estos transportadores también podrían combinarse con transportadores liposómicos que ahora se están empleando para administrar medicamentos a diversas velocidades». Estas pequeñas moléculas diseñadas por el equipo de Vallée-Bélisle no solo permitirían controlar las dosis, reducir los efectos nocivos y el efecto en otros órganos, también podrían programarse con dianas específicas y «liberar» su carga en diferentes etapas. El próximo paso es explorar su uso para nuevos tratamientos o distintos tipos de tumores. Teniendo en cuenta que el nanotransportador de doxorrubicina está programado para mantener de manera óptima el fármaco en la circulación sanguínea podría ser útil para tratar el cáncer de la sangre. Y ese sería solo el primer paso. «Creemos –concluye Vallée-Bélisle– que también se pueden desarrollar nanotransportadores similares para administrar fármacos a otros lugares específicos del cuerpo y maximizar su presencia en las zonas del tumor.