Caballos de Troya diminutos

Algunas innovaciones siguen siendo actuales después de varios miles de años. Se dice que los griegos conquistaron Troya con un ardid: los guerreros se ocultaron en el vientre de un enorme caballo de madera, que los troyanos tomaron por un regalo e introdujeron en la ciudad. Por la noche, los soldados salieron del caballo, mataron a los guardias y abrieron las puertas, con lo que el ejército griego pudo tomar Troya por sorpresa. Esta receta de éxito procedente de la mitología griega renace ahora en el ámbito de la medicina: minúsculas moléculas de sustancias activas se ocultan en un ovillo de largas cadenas moleculares y se introducen así de incógnito en el organismo, hasta que llegan a su destino para, por así decirlo, atacar a la enfermedad mediante un ardid.

Los doctores Sascha General y Katrin Fischer de la división Bayer Schering Pharma también apuestan por la idea de los caballos de Troya y desarrollan principios activos camuflados en formato nanoscópico, que presentan sobre todo una ventaja: no son detectados en el organismo y pueden llevar su carga más eficazmente al lugar donde debe actuar. Un objetivo específico para la actuación de estas nanopartículas lo constituyen, por ejemplo, las células tumorales. El tamaño y propiedades superficiales de las partículas hace que se acumulen especialmente en el tumor, por lo que los investigadores esperan que dañen menos el tejido sano y resulten así más tolerables que los medicamentos convencionales. Con un tamaño de unos 200 nanómetros, estas potentes partículas son mil veces más pequeñas que el diámetro de un cabello humano y no pueden detectarse ni siquiera con un microscopio óptico potente. Para los investigadores, sus dimensiones son ideales: «Las partículas pueden atravesar las estructuras de las paredes de los vasos sanguíneos de los tumores, pero son demasiado grandes para penetrar en tejido sano», explica Fischer. Uno de los motivos es que, a menudo, el tejido tumoral crece más deprisa que el tejido sano, formando estructuras muy permeables, con orificios de hasta 800 nanómetros. Una vez que las diminutas partículas de sustancia activa quedan atrapadas en el tejido tumoral, no es fácil eliminarlas. «Un sistema linfático funcional, que en los tejidos sanos evacua permanentemente los productos de degradación del organismo y las sustancias extrañas, sólo existe en forma limitada en el tejido tumoral», prosigue la farmacéutica. Por eso, las partículas del principio activo quedan adheridas allí con su envoltorio.

A fin de poder utilizar las nanopartículas para fines médicos, los investigadores de Bayer Schering Pharma están trabajando intensamente en el diseño químico de las cápsulas para los principios activos. Estos envoltorios están formados

por numerosas cadenas moleculares, conocidas como polímeros, que encierran las moléculas de la sustancia activa o forman una red en la que las moléculas quedan embutidas como pasas en un bizcocho. Sean del tipo que sean, los envoltorios se confeccionan literalmente a medida: «Los polímeros seleccionados y la forma de modificarlos dependen tanto de la sustancia activa como del tipo de tumor», explica General. En cualquier caso, lo primero es evitar reacciones de defensa del organismo contra el medicamento. Por eso debe engañarse al sistema inmunitario para que responda a las nanopartículas como si fueran sustancias propias del organismo. Para ello, los investigadores modifican las características químicas del exterior del envoltorio. Idealmente, afirma General, las partículas deben «parecer agua». Al fin y al cabo, el agua es el principal constituyente de todos los líquidos corporales, por lo que no despierta ninguna sospecha en el sistema inmunitario.

Las nanopartículas se ligan a las células tumorales

Los investigadores introducen además hábilmente en los envoltorios moléculas
que encajan perfectamente en las estructuras superficiales nanométricas de las células tumorales, los llamados receptores, fijando así firmemente las partículas a la membrana celular. Esto hace que la partícula actúe como una llave inconfundible para la cerradura celular y tenga buenas posibilidades de
penetrar en la célula. El proceso es el siguiente: en el punto en que se adhiere
la nanopartícula, la membrana se hunde hacia el interior de la célula y pasa a rodear la partícula como si fuera una bolsa. Finalmente, la encapsula totalmente y la deja pasar al interior de la célula. Allí, el recorrido ulterior de las
nanopartículas depende entre otras cosas de la superficie de la partícula y de sus cargas eléctricas. «Sabemos que las membranas celulares, incluida la del núcleo, presentan características diferentes, por ejemplo cargas parciales negativas», explica General. Éstas se deben por ejemplo a las proteínas y polisacáridos incluidos en las membranas. Ahora, los investigadores quieren aplicar selectivamente estos conocimientos para llevar las nanopartículas al punto exacto en el que el medicamento antitumoral debe ejercer su acción Sin embargo, aún no se conocen exactamente los detalles de este proceso de guiado, por lo que los científicos deben probar la eficacia de diferentes versiones de envoltorio para cada principio activo. Pero los investigadores también intentan perfeccionar la estabilidad de los polímeros del envoltorio, que determina la rapidez con que los envoltorios de la sustancia activa se disuelven en el organismo. «Generalmente intentamos alcanzar una disolución lenta, para que la sustancia activa se libere en las células y no antes de llegar. De este modo se alcanza una elevada concentración de sustancia activa en la célula tumoral en comparación con la existente en tejidos sanos», explica General.

Las exigencias que se plantean al diseño del envoltorio son muy variadas, por lo que también existen distintos procesos de producción. «Generalmente elaboramos las partículas a partir de moléculas de sustancia activa y de polímero», indica General. Para ello se mezclan en dosis de mililitros sustancias activas y polímeros disueltos en líquido. En cuanto las partículas alcanzan la escala nanométrica, el líquido adquiere una coloración turbia lechosa, porque las pequeñas partículas flotan en él finamente distribuidas, como gotitas de aceites esenciales en anís helado. Para estabilizar las partículas en el líquido, los científicos añaden en la mayoría de los casos agentes tensioactivos que actúan como «adaptadores» entre las partículas y las moléculas de líquido y evitan así que las nanopartículas formen grumos y se precipiten al fondo.

Los primeros medicamentos demuestran su eficacia

El trabajo de Fischer y General exige amplios conocimientos en campos muy diversos. «Nuestra investigación tiene un marcado carácter interdisciplinario», subraya Fischer. Los científicos deben estar familiarizados con las peculiaridades del tipo de cáncer que se desea tratar, con el principio activo utilizado, con los procesos bioquímicos y biofísicos del organismo y, naturalmente, con la química de los polímeros del envoltorio. Una vez que un principio activo envuelto esté listo para ensayos clínicos, también es necesaria una intensa comunicación con los médicos. Fischer y General están convencidos de que los caballos de Troya nanoscópicos acabarán haciendo furor en medicina; los primeros medicamentos ya han demostrado su potencial en ensayos clínicos y han sido autorizados para su uso en seres humanos.

«Nuevas posibilidades de diagnóstico y tratamiento»

¿Qué posibilidades ofrece la nanomedicina? research ha hablado con el Dr. Oliver Bujok, experto en nanomedicina del centro tecnológico de la Asociación de Ingenieros Alemanes (VDI), con sede en Düsseldorf.

¿Qué potencial alberga la nanomedicina?

La nanomedicina abre posibilidades totalmente nuevas en el campo diagnóstico y terapéutico, sobre todo en lo relativo al transporte de los principios activos y su liberación específica en el lugar donde deben surtir efecto. Por ejemplo, puede permitir concentrar un medio de contraste en un tumor o foco de infección. Además, las nanotecnologías albergan un gran potencial para el diagnóstico in vivo y también para los implantes y la medicina regenerativa. Por ejemplo, permiten estructurar o recubrir selectivamente las
superficies de los implantes para que sean mejor aceptados por el organismo. Ya en la actualidad, en todo el mundo trabajan en cuestiones de nanomedicina no sólo grandes compañías farmacéuticas, sino más de 150 pequeñas y medianas empresas. Naturalmente, las universidades también participan, y el importe de las ayudas públicas va en aumento.

¿Qué productos de nanomedicina están ya en el mercado?

En todo el mundo se comercializan actualmente unos 40 productos, con una facturación anual en torno a los 7.000 millones de dólares. La mayor parte son sistemas de liberación de fármacos basados en nanopartículas o coloides, que mejoran notablemente la tolerabilidad de los fármacos.
¿Habrá en el futuro medicamentos que se desplacen activamente
a través del torrente sanguíneo?

Existen ya avances interesantes en esa dirección: por ejemplo, se han fijado sustancias farmacológicamente activas a partículas magnéticas para poder llevarlas mediante un imán externo hasta el lugar donde deben actuar. En cambio, las partículas que se desplazan por la sangre con un suministro propio de energía, como una especie de nanosubmarino, son todavía sólo una visión; no sólo se carece de una tecnología adecuada, sino que desde la perspectiva actual estas partículas no aportan ventajas médicas ni económicas.

Los nanomedicamentos, ¿son seguros?

Los productos nanomédicos, se someten a un amplio examen, como todos los medicamentos, y sólo se autorizan si el resultado de sopesar meticulosamente la utilidad y el riesgo para los pacientes es positivo.

 

Extractado de Research