sábado, agosto 15, 2020
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Bacterias como posibles transportadoras de fármacos a los tumores

¿Qué piensas si te digo que una bacteria podría ser útil para transportar fármacos específicamente a los tumores? La palabra que a mí me ronda la cabeza es poco menos que fascinante. ¿Por qué las bacterias pueden ser útiles en la lucha contra el cáncer? ¿En qué consiste esta estrategia? ¡Continúa leyendo!

¿Por qué la quimioterapia, una de las terapias clásicas contra el cáncer, presenta tantísimos efectos secundarios?

Porque no presenta especificidad por las células que forman el tumor. Los fármacos quimioterápicos o antineoplásicos entorpecen la multiplicación celular, y por ello, su diana de acción son todas esas células que presentan una alta tasa de división: las epiteliales, las sanguíneas…. Y sí, también las tumorales.

Este inconveniente lleva años siendo mejorado con las terapias dirigidas (dirigidas exclusivamente al tumor, e incluso con especificidad hacia el tumor de un paciente en concreto). Dentro de este grupo tan amplio de tratamientos podríamos engloblar a los nanocarriers. Los nanocarries, o nanotransportadores en castellano, son sistemas nanométricos como liposomas, micelas, nanocápsulas, partículas… Estos son diseñados para, primero, cargar un fármaco contra el tumor, y segundo reconocer específicamente las células tumorales. De esta forma, el fármaco solo llega a la diana real: las células cancerígenas.

Sin embargo, esta tecnológica también cuenta con sus limitaciones. Los tumores se caracterizan por modificar la matriz extracelular en la que se asientan. Por si alguien no sabe de lo que hablo: nuestras células son los ladrillos, y la matriz extracelular el cemento que las mantiene unidas. Esta estructura es la que forma los tejidos y órganos de nuestro organismo. ¿Qué ocurre? Que las células del tumor son capaces de “endurecer” en exceso la matriz que los rodea (cambiando los materiales que la forman). Este aspecto dificulta que los nanocarriers sean capaces de llegar al “corazón” del tumor, y el efecto del fármaco que transportan suele limitarse al extrarradio de la masa.

¿Cómo funcionan las cosas en ciencia?

  1. Desarrollo de alternativa terapéutica.
  2. Hallazgo de una limitación.
  3. Desarrollo de una alternativa que supere la limitación.
  4. Hallazgo de otra nueva limitación.
  5. Desarrollo de…

Bueno, lo hemos entendido, ¿no?

Una de las soluciones que se planteó fue el cargar estas nanopartículas con enzimas que degradaran esta matriz extracelular tan densa que caracteriza a los tumores. De esta forma tendríamos acceso al interior del tumor ¿no?

Y ahora estarás pensado… ¿Y dónde está el problema? ¿Esta estrategia tampoco sirve? Bueno… Digamos que hay otra limitación. La rápida multiplicación de las células tumorales y su acumulación genera un efecto de “aplastamiento” sobre los vasos sanguíneos de la zona. Esto compromete la llegada de los nanocarriers al tumor.

Estas limitaciones, valga la redundancia, limitan la efectividad de los tratamientos basados en nanopartículas.

En este panorama, investigadores de las Universidades Complutense y Politécnica de Madrid han encontrado una potencial solución. ¡Utilizar bacterias para penetrar en el tumor! Otra cosa no, pero las bacterias, gracias a su gran motilidad, son capaces de colarse en cualquier rincón de nuestro organismo y causar desastres.

¿Por qué no utilizar esta propiedad a nuestro favor?

Esto mismo pensaron nuestros investigadores. Utilizar la bacteria anaerobia Escherichia coli (debemos pensar que el interior tumoral rico rico en oxígeno no es) como transportador de fármacos antineoplásicos. De este modo, se esperaría que la propia bacteria tendiera a viajar hacia las zonas en las que se encuentra más cómoda: las carentes de oxígeno.

Pero, ¿qué hicieron exactamente? Cargaron las bacterias con nanopartículas de sílice (MSN) que en su interior contenían doxorubicina. La doxorubicina (Dox) se trata de un fármaco quimioterápico que se intercala entre las bases del ADN e impide el proceso de copia y por tanto, la multiplicación celular.

Nanopartículas utilizadas vistas al microscopio electrónico de transmisión.  (1 nanómetro es la millonésima parte de 1 milímetro). (Moreno et al., 2020)

¿Cómo cargas una bacteria con las nanopartículas que a su vez contengan la doxorubicina? No estamos hablando de cargar un camello con regalos como hacen los reyes magos.

En primer lugar, se necesitaba conseguir que la bacteria expresar en su superficie un “punto de anclaje” para posteriormente unir la nanopartícula. Los investigadores utilizaron el aminoácido D-alanina modificado químicamente con un grupo azido.

¿Cómo se consigue que llegue a la pared bacteriana? Muy fácil, utilizándolo como fuente de alimento de esas bacterias.

*Cuando tú cultivas bacterias (o cualquier célula) les debes proporcionar los nutrientes (y las condiciones) para que puedan nutrirse, reproducirse… Lo que tú les proporciones será el alimento que ellas utilizaran para su metabolismo. Si tú comes huevos utilizarás los aminoácidos del huevo para construir tus proteínas. Si comes carne, utilizarás los aminoácidos de la carne para construir tus proteínas. Entiendes por dónde voy, ¿verdad? Esta es la explicación rápida a por qué la alimentación es tan importante para tu salud. Pero sigamos, que nos estamos dispersando.

Si las bacterias incorporan el aminoácido modificado del medio, lo utilizarán en su metabolismo para construir sus propias proteínas, entre ellas las de la pared celular. ¿El resultado? El grupo azido en la superficie bacteriana.

Ya tenemos el punto de anclaje. ¿Y después? La unión covalente de la nanopartícula MSN. ¿Por último? Los investigadores “bañaron” en una solución rica de doxorubicina a las bacterias. Este proceso consiguió cargar las nanopartículas con el fármaco.

Modificado a partir de (Moreno et al., 2020)

*Cómo puedes imaginar este proceso conlleva una serie de reacciones químicas muchísimo más complejas que van bastante más allá de mi elemental explicación.

Bacteria desnuda a la izquierda y bacteria cargada con las nanopartículas a la derecha, (Moreno et al., 2020)

¿Cómo se testó la utilidad de estas bacterias tan especiales? Utilizando un modelo in vitro de fibrosarcoma humano. Los investigadores utilizaron una línea celular tumoral de este tipo y construyeron un tumor artificial embebiendo dichas células en una matriz extracelular rica en colágeno. En este modelo in vitro probaron la eficacia de las bacterias y estas demostraron acabar con el 80% de las células tumorales.

Adicionalmente, los autores del trabajo comprobaron que estas bacterias eran capaces de despertar una reacción inmune en el ambiente tumoral que podría contribuir a la lucha contra las células cancerígenas.

En resumen, en el post de hoy hemos visto una nueva aplicación de la biotecnología, en este caso en la lucha contra el cáncer. Utilizar un microrganismo, la bacteria E. coli, en nuestro propio beneficio, para transportar fármacos a los tumores.

¿Por el momento? Esperar a que las investigaciones avancen. Aunque se trata de un estudio muy prometedor en el campo de oncología, solo ha sido testado en modelos in vitro y con un solo tipo tumoral, por lo que todavía debe demostrar ser eficaz en modelos in vivo para posteriormente dar el salto a la clínica.

Tal y como dicen los autores: “Para una futura aplicación en modelos in vivo, se deben considerar varias formas de controlar la patogenicidad de la bacteria, como el empleo de la atenuación o de bacterias genéticamente modificadas, el empleo de antibióticos después del tratamiento, o el ajuste de la dosis bacterianas”.

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REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS:

Moreno, V. M., Álvarez, E., Izquierdo-Barba, I., Baeza, A., Serrano-López, J., & Vallet-Regí, M. (2020). Bacteria as Nanoparticles Carrier for Enhancing Penetration in a Tumoral Matrix Model. Advanced Materials Interfaces, 7(11), 1–11. https://doi.org/10.1002/admi.201901942

María Iranzohttps://www.mariairanzobiotec.com/
Me apasiona la biotecnología y mi sueño es ayudar a descubrir la cura del cáncer. Actualmente formo parte del grupo de investigación de etiología y terapéutica de enfermedades periodontales. Máster en Bioquímica, biología molecular y biomedicina (UCM). Graduada en #Biotecnología (UdL).

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