Bacterias para transportar nanopartículas cargadas con fármacos a tejidos tumorales

Imagen de bacterias de E.colli con las nanoparticulas en su superficie (UCM)
UPM/UCM | lunes, 10 de agosto de 2020

Un trabajo coordinado por Marita Vallet-Regí en la Universidad Complutense y en la Universidad Politécnica de Madrid 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.

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”.

Todo ese trabajo, que incluirá ensayos in vitro e in vivova a formar parte de la tesis doctoral de Víctor Moreno, investigador del CIBER-BBN en la Universidad Complutense y primer firmante del artículo. 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, jefa de grupo del CIBER-BBN en la UCM y del Dr. Alejandro Baeza, profesor en la U. Politécnica de Madrid. Para los ensayos biológicos también se ha contado con la colaboración de la Dra. Juana Serrano de la IIS-Fundación Jiménez Díaz. El proyecto ha sido financiado a través de la Advanced Grant VERDI (ERC-2015 AdG, no. 694160).

Artículo de referencia

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

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