Nanotecnología al rescate

Este año finaliza el Proyecto MULTIFUN, un esfuerzo europeo que centra su actividad investigadora en aplicaciones de la nanociencia en la lucha contra el cáncer. Se trata de un proyecto multidisciplinar, en el que están involucradas quince instituciones europeas que conforman un consorcio que incluye universidades, centros de investigación y empresas. El proyecto está liderado desde España, donde se encuentran tanto la coordinación administrativa, de la que se encarga ATOS como la coordinación científica, en manos del Instituto Madrileño de Estudios Avanzados en Nanociencia (IMDEA-Nanociencia).

El objetivo del proyecto ha sido desarrollar nanotecnología para el diagnóstico y tratamiento de dos tipos de cáncer, uno muy frecuente (mama) y otro muy letal (páncreas). Ello ha requerido el esfuerzo compartido de investigadores de distintos campos trabajando en una misma dirección. La idea principal se basa en el uso de nanopartículas -partículas cuyo tamaño se mide en nanómetros, un nanómetro es la mil millonésima parte de un metro- magnéticas a las cuales se les ha provisto de otras funcionalidades bioquímicas para detectar y eliminar selectivamente células cancerosas. Para ello primero hay que conseguir que las nanopartículas se infiltren en el interior de las células cancerosas y posteriormente las destruyan desde dentro.

Cómo construir partículas quintacolumnistas

El diseño básico de las nanopartículas utilizadas en este proyecto es el siguiente. Como material se usa un óxido de hierro con propiedades magnéticas. Este material disipa calor cuando se le somete a campos magnéticos alternos de frecuencias del centenar de kilohertzios actuando así como nanocalentadores en el interior celular. Éste núcleo magnético se recubre de moléculas que hacen biocompatible la nanoestructura cuando sea asimilada al interior de las células. Además este recubrimiento permite el anclaje de ligandos (ciertos péptidos o anticuerpos) que aumentan la afinidad con (y solo con) las células cancerígenas. Finalmente se anclan además fármacos quimioterapéuticos que puedan ser liberados en el interior celular.

Para conseguir que estas nanopartículas sean eficaces hay que optimizar el funcionamiento de cada una de estas partes, algo que se investiga en paralelo por separado. Encontrar qué proteínas funcionan mejor como ligandos con las células tumorales es una labor de investigación de la biología celular muy distinta de, por ejemplo, el estudio sobre la toxicidad de las nanopartículas de óxido de hierro o de la investigación sobre sus propiedades magnéticas. Y por supuesto alejada de encontrar qué combinación terapéutica es más eficaz contra cada tipo de cáncer. Sin embargo para producir y estudiar el comportamiento de cada funcionalidad integrada a las nanopartículas se necesitan investigadores de todas las distintas áreas implicadas: química, biología, física, farmacia o ingeniería.

Aplicaciones

El doctor Francisco Terán es físico de formación y realiza actividades dentro de la ciencia de materiales. Su trabajo en el IMDEA Nanociencia se centra en la caracterización de las propiedades magnéticas de las partículas de óxido de hierro y nos explica los fundamentos y la utilidad de la disipación de calor.

“La elección del óxido de hierro (γ-Fe2O3) para fabricar las nanopartículas se debe a que es un material que disipa calor al ser expuesto a un campo magnético. Esto abre la posibilidad de que una vez las nanopartículas están dentro de las células del tumor, al aplicar un campo magnético adecuado el calor de las nanopartículas genere un estrés térmico a dichas células que desencadene procesos moleculares que las lleve a su muerte“, explica a Mayhem Revista.

El fundamento por el que estas partículas se calientan es análogo al funcionamiento de una cocina de inducción: un campo magnético generado mediante corriente alterna acaba provocando la liberación de calor por parte del material magnético que compone la sartén. Si se utilizan las nanopartículas para además de disipar calor administrar fármacos de manera localizada, los efectos se combinan de forma sinérgica y de esta forma los tumores ofrecen menos resistencia a su eliminación.

Además el magnetismo de las nanopartículas no solo las hace útiles para tratar sino también para detectar, según nos dice el doctor Terán: “El hecho de que las partículas sean magnéticas nos permite usar técnicas de imagen basadas en resonancia magnética nuclear (MRI) para localizar los tejidos donde las partículas se acumulan. Dado que las nanopartículas están diseñadas para que interaccionen selectivamente con células cancerosas, la detección de una acumulación de nanopartículas en un tejido implica el diagnostico de un tumor. Y al mismo tiempo permite usar las propias nanopartículas para eliminarlo, a diferencia de las técnicas tradicionales que son distintas para la detección y el tratamiento”, añade.

Para usar el calor como terapia se requiere primero conocer cómo se comportan las nanopartículas dependiendo de su tamaño, de las condiciones del campo magnético y de la cantidad de ellas que se encuentren juntas en el interior de una célula. “Una de nuestras líneas de investigación se centra en tratar de encontrar el tamaño de partícula idóneo así como las condiciones del campo magnético que libera más calor. El calor generado es distinto para partículas de 15 o de 40 nanómetros, por ejemplo”, apunta en declaraciones a esta revista.

Enfoque multimodal del proyecto Multifun, detección y tratamiento de tumores

Enfoque multimodal del proyecto Multifun, detección y tratamiento de tumores

En los casi cuatro años que ha durado el proyecto (comenzó en junio de 2011) se han obtenido resultados prometedores en la lucha contra el cáncer mediante el uso de nanopartículas multifuncionales. Tanto en las pruebas in vitro (en células) como in vivo (en tumores transplantados en ratones) se ha observado una eliminación del tumor provocado por la combinación de calor y fármacos anclados a las nanopartículas.

Pero Multifun no es el único proyecto en nanomedicina, existen otras iniciativas parecidas en Europa y en algunas se ha llegado a hacer pruebas con resultados esperanzadores en tumores cerebrales en humanos.

La síntesis de las nanopartículas con la biocompatibilidad adecuada, la identificación de marcadores específicos para las células cancerígenas y la evaluación de su toxicidad y actividad antitumoral son líneas en las que ha avanzado el proyecto Multifun que termina el próximo mes de junio. Muchos de sus resultados se mostrarán en el congreso final que se celebrará en Madrid los próximos 23, 24 y 25 de febrero de 2015. Después, que este tipo de investigación continúe en marcha dependerá de si se aprueba la renovación de financiación para este u otros proyectos similares.

De momento los investigadores han dejado abierto un camino muy prometedor para atacar ciertos tipos de cáncer con métodos muy poco invasivos y agresivos para el paciente comparados con los tratamientos actuales (cirugía, quimioterapia o radioterapia). Un camino recorrido que prevé diagnósticos más precisos y más sencillos, y tratamientos selectivos, localizados y personalizados. Si se sigue avanzando en esta vía muy posiblemente pronto veamos aplicaciones en nuestros hospitales salvando vidas.

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Foto de portada: imagen procedente del paper ‘High Therapeutic Efficiency of Magnetic Hyperthermia in Xenograft Models Achieved with Moderate Temperature Dosages in the Tumor Area’

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