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Partículas programables que atacan al cáncer acercan la promesa de la nanotecnología

09/05/2012 10:10
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Unas nanopartículas programables ofrecen resultados prometedores en sus primeros ensayos clínicos contra el cáncer y quizá cumplan por fin las promesas de la nanomedicina.

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POR SUSAN YOUNG | TRADUCIDO POR LÍA MOYA (OPINNO)

Los resultados de los ensayos clínicos en humanos son sorprendentes. Incluso con dosis menores de las habituales, múltiples metástasis de pulmón disminuyeron de tamaño o incluso desaparecieron en un paciente que recibió tan solo dos infusiones intravenosas de una hora de un medicamento experimental contra el cáncer. Otra paciente vio cómo su tumor cervical se redujo en casi un 60 por ciento después de seis meses de tratamiento.

A pesar de que el ensayo clínico –hecho por Bind Bioscience en Cambridge, Massachusetts (Estados Unidos)- de una técnica experimental basada en la nanotecnología se diseñó solo para saber si la tecnología es segura, los prometedores resultados reavivan las esperanzas de que la nanomedicina pueda cumplir su esquiva promesa.

Durante más de una década, los investigadores han intentado desarrollar nanopartículas capaces de administrar medicamentos con mayor eficacia y seguridad. La idea es que una nanopartícula que contenga el medicamento actúe selectivamente sobre las células tumorales u otro tipo de células enfermas y evite las sanas. Se podrían unir anticuerpos u otro tipo de moléculas a la nanopartícula para identificar las células objetivo con precisión.

“Una de las principales ventajas de la nanotecnología es que puedes diseñar cosas en forma de partícula de forma que la quimioterapia ataque a las células tumorales, protegiendo a las células sanas del cuerpo y a los pacientes de los efectos secundarios”, afirma Sara Hook, directora de desarrollo de proyectos de nanotecnología en el Instituto Nacional contra el Cáncer.

La nanopartícula dirigida de Bind (interpretación artística). Fuente: Model & image by Digizyme, Inc.

“Hacemos cientos de combinaciones y las probamos para de optimizar el rendimiento de cada medicamento”, explica Jeff Hrkach, vicepresidente sénior de investigación y desarrollo de tecnología de Bind.

Pero poner en práctica esta visión está resultando difícil. Uno de los retos a los que se enfrenta, por ejemplo, es que el comportamiento de un medicamento en el cuerpo puede cambiar drásticamente si se combina con nanopartículas. Una nanopartícula puede cambiar la solubilidad, toxicidad, velocidad de acción entre otros aspectos de un medicamento, a veces de forma beneficiosa, pero otras no.

Si el principal problema de un medicamento es que resulta tóxico para los órganos que no pretende tratar, la nanotecnología puede asegurarse de que se administra a las células enfermas y no a las sanas. Pero si la eficacia de un medicamento depende de que sea absorbido rápidamente por las células enfermas para ser eficaz, una nanopartícula puede ralentizar el proceso y convertir una opción terapéutica óptima en la segunda mejor opción.

Bind, que se creó en 2007, ha intentado superar este problema construyendo sus nanopartículas de forma que la empresa pueda cambiar sistemáticamente su estructura y composición. Normalmente las nanopartículas pera la administración precisa y dirigida de medicamentos se fabrican en dos pasos: en primer lugar el medicamento se encierra en una nanopartícula y después la superficie externa de la partícula se une a moléculas dirigidas que llevarán el 'ferry terapéutico' hasta las células enfermas.

¿Cómo se crean las nanopartículas?

El proceso de creación de estas nanopartículas puede ser difícil de controlar y replicar, lo que limita la capacidad de los investigadores de afinar las propiedades de la superficie de la nanopartícula. Para evitar esto, Bind sintetiza sus nanopartículas portadoras de medicamentos usando el autoensamblado.

Bajo las condiciones adecuadas, las subunidades de nanopartículas –algunas de las cuales ya contienen moléculas dirigidas- se montan solas. No se necesitan complejas y variables reacciones químicas para producirlas y las propiedades de cada subunidad se pueden cambiar. Esto también permite a los investigadores de la empresa probar una serie de combinaciones de nanopartículas con medicamentos e identificar los mejores candidatos para una tarea concreta. “Hacemos y evaluamos cientos de combinaciones para optimizar el rendimiento de cada medicamento", afirma Hrkach.

A Omid Farokhzad, cofundador de Bind y profesor adjunto en el Hospital de Mujeres Brigham y la Facultad de Medicina de la Universidad de Harvard (EE.UU.), se le ocurrió un novedoso método para construir nanopartículas siendo investigador posdoctoral en el laboratorio de Robert Langer, profesor de ingeniería química en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, en EEUU). El grupo de Langer ya había desarrollado nanopartículas capaces de liberar medicamentos de forma controlada, pero las partículas aún no se dirigían a células cancerígenas concretas.

El primer reto al que se enfrentó Farokhzad fue crear nanopartículas cuyas instrucciones moleculares las dirigieran hacia las células cancerígenas y que además resultaran 'anónimas' dentro del torrente sanguíneo para que el sistema inmune no las destruyera. El segundo reto fue crear un proceso de fabricación resistente y reproducible.

En vez de hacer esto, Farokhzad y Langer inventaron un método mediante el cual la nanopartícula y el medicamento se autoensamblan en un producto final. Dos tipos de polímeros se combinan para formar la malla enredada de la nanopartícula esférica portadora de medicamentos de Bind. Uno de esos polímeros tiene regiones química y estructuralmente diferenciadas o “bloques”: un bloque no soluble en agua que forma parte de la malla que encierra el medicamento y un bloque soluble en agua que proporciona al producto final una especie de escudo para que pase desapercibido para el sistema inmune.

El otro tipo de polímero tiene tres bloques: dos iguales que los del primero, más una tercera zona que contiene la molécula dirigida, la señal que se asegurará de que las partículas finales se enganchen a la célula deseada. Las nanopartículas portadoras de medicamentos se forman mezclando estos polímeros con el medicamento bajo las condiciones adecuadas.

Los ensayos con el primer medicamento

Los polímeros autoensamblados se pueden producir de forma repetida y se puede escalar la producción. Pero el método tiene un beneficio añadido, uno que quizá sea la auténtica clave del éxito de Bind. El método con el que se construyen las nanopartículas –partiendo de preparaciones individuales de los polímeros de dos y tres bloques- también permitiría a los investigadores usar cribados de alto rendimiento, de forma parecida a como diseñan y prueban nuevos compuestos los químicos.

Cada bloque podría modificarse –ampliar un bloque, cambiar la carga de otro- y las cantidades relativas de cada polímero se podrían variar. Con tantos parámetros con los que jugar, los científicos de Bind pueden probar muchas combinaciones distintas.

El primer medicamento al que han sometido a ensayos clínicos, el Bind-014, porta un elemento quimioterapéutico de uso bastante generalizado llamado docetaxel por el torrente sanguíneo hasta las células cancerígenas. El medicamento va empaquetado dentro de una nanoestructura parecida a una pelota fabricada con polímeros biodegradables que protegen el medicamento y lo ocultan al sistema inmune del cuerpo.

La superficie externa de cada nanopartícula está salpicada con moléculas que tienen por objetivo las células cancerígenas. Una vez que la nanopartícula llega a su objetivo se pega al exterior de la célula, que a continuación la absorbe. El medicamento sale de la partícula de forma controlada y se libera dentro de la célula enferma.

Mark Davis, profesor de ingeniería química en el Instituto Caltech (Instituto Tecnológico de California, EEUU) tiene la esperanza de que los diversos ensayos de terapias con nanopartículas dirigidas que están en marcha, que incluyen uno desarrollado por su laboratorio además del Bind-014, demuestren el potencial de la tecnología.

La comunidad médica no se va a emocionar hasta que no haya un ensayo clínico avanzado con humanos en el que podamos demostrar lo que hacen estas nanopartículas dirigidas para los pacientes de forma estadísticamente significativa”. Por el momento, los resultados en los 17 pacientes que participan en el ensayo fase I de Bind-014 parecen prometedores, pero una verdadera prueba de la eficacia de las nanopartículas tendrá que esperar hasta los ensayos de fase II, que probablemente empiecen más adelante en este mismo año.

El diseño 'programable' de Bind quizá sea clave para poder hacer ensayos con más medicamentos dirigidos por nanopartículas. Los métodos de la empresa se podrían aplicar a cualquier medicamento o combinación de medicamentos existente, incluyendo aquellas que hayan podido desechar las empresas farmacéuticas porque resultaban demasiado tóxicas para el resto del cuerpo. “Creemos que existe una amplísima plataforma de medicamentos que podemos desarrollar”, sostiene Hrkach.