Redacción
Diminuntas nanomáquinas que se impulsan con urea, presente en la orina, se abren paso hacia el interior de la vejiga con una dirección muy clara: un tumor, al que atacan con un radioisótopo que transportan en su superficie. Podría parecer la sinopsis de una película de ciencia ficción, pero, en realidad, es lo que han hecho un grupo de investigadores liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y el Centro de Investigación Cooperativa en Biomateriales CIC biomaGUNE de San Sebastián.
La investigación se ha desarrollado en ratones, en cuyo interior los nanorrobots consiguieron reducir en un 90% el tumor de vejiga
La investigación se ha desarrollado en ratones, en cuyo interior los nanorrobots consiguieron reducir en un 90% el tumor de vejiga. Sus resultados se han publicado en la revista Nature Nanotechnology. Se abre así la puerta a futuros nuevos tratamientos para este tipo de cáncer en humanos. Es uno de los tumores más costosos de curar por sus tasas de recaída: casi la mitad vuelve a aparecer al cabo de cinco años. Los tratamientos actuales que implican la administración de fármacos directamente al interior de la vejiga han demostrado buenas tasas de supervivencia, pero una eficacia terapéutica baja.
Surgen ahora como alternativa prometedora las nanopartículas capaces de hacer llegar el agente terapéutico directamente al tumor. Según explican los organismos que han liderado la investigación, destacan especialmente los nanorrobots, es decir, nanopartículas con capacidad de autopropulsarse por el interior del cuerpo.
Estas diminutas nanomáquinas están formadas por una esfera porosa de sílica con enzima ureasa en la superficie que le permite autopropulsarse y dirigirse hacia el tumor
Estas diminutas nanomáquinas están formadas por una esfera porosa de sílica. En su superficie, incorporan diversos componentes con funciones específicas. Uno de ellos es la enzima ureasa, una proteína que reacciona con la urea, presente en la orina, haciendo que la nanopartícula sea capaz de propulsarse. Otro componente clave es el yodo radioactivo, un radioisótopo utilizado comúnmente para el tratamiento localizado de tumores.
“Con una sola dosis vemos una disminución del 90% del volumen del tumor. Es mucho más eficiente, teniendo en cuenta que lo habitual en pacientes con este tipo de tumores es que vayan entre seis y 14 veces al hospital. Con este tipo de tratamiento aumentaríamos la eficiencia, reduciendo el tiempo de hospitalización y el coste del tratamiento”, explica Samuel Sánchez, profesor de investigación ICREA en el IBEC y líder del estudio. El siguiente paso, en el que ya está trabajando el equipo, es estudiar si estos tumores vuelven a aparecer tras el tratamiento.
Meritxell Serra: “Estos nanorrobots tienen la capacidad de descomponer la matriz extracelular del tumor de vejiga al aumentar localmente el pH mediante una reacción química de autopropulsión. Este fenómeno podría favorecer una mayor penetración tumoral”
¿Cómo actúan los nanorrobots?
Descifrar por qué los nanorrobots son capaces de acceder al interior del tumor fue un desafío. Los nanorrobots no contienen anticuerpos específicos para reconocer el tumor, y normalmente, el tejido tumoral es más rígido que el tejido sano. “Sin embargo, observamos que estos nanorrobots tienen la capacidad de descomponer la matriz extracelular del tumor al aumentar localmente el pH mediante una reacción química de autopropulsión. Este fenómeno podría favorecer una mayor penetración tumoral y resultó ser beneficioso para lograr una acumulación preferencial en el tumor”, detalla Meritxell Serra Casablancas, coprimera autora del estudio e investigadora del IBEC.
Así, los científicos llegaron a la conclusión de que los nanorrobots chocan con el urotelio como si fuera una pared, pero en el tumor, al ser más esponjoso, penetran y se acumulan en su interior. Un factor clave es la movilidad de los nanobots, que aumenta la probabilidad de que lleguen al tumor.
Los nanorrobots chocan con el urotelio como si fuera una pared, pero en el tumor de vejiga, al ser más esponjoso, penetran y se acumulan en su interior
En investigaciones previas, los científicos confirmaron que la capacidad de autopropulsión de los nanorrobots les permitía alcanzar todas las paredes de la vejiga. Esta característica supone una ventaja respecto al procedimiento actual, donde una vez administrado el tratamiento directamente en la vejiga, el paciente debe cambiar de posición cada media hora para conseguir que el fármaco llegue a todas las paredes.
El nuevo trabajo va más allá al demostrar no solo la movilidad de las nanopartículas en la vejiga, sino también su acumulación específica en el tumor. Esto fue posible gracias a diferentes técnicas, incluyendo imágenes médicas de tomografía por emisión de positrones (PET) de los ratones, así como imágenes de microscopía sobre los tejidos extirpados tras la finalización del estudio. Estas últimas se tomaron mediante un sistema de microscopía de fluorescencia desarrollado específicamente para este proyecto en el IRB Barcelona. El sistema permite observar la vejiga completa, escaneando las distintas capas del órgano para luego obtener una reconstrucción en 3D.
Julien Colombelli: “La administración localizada de los nanorrobots que portan el radioisótopo disminuye la probabilidad de generar efectos adversos”
“El innovador sistema óptico que hemos desarrollado, nos permitió, anular la luz que reflejaba el propio tumor y así identificar y localizar las nanopartículas en todo el órgano, sin un marcaje previo, a una resolución sin precedentes. Así vimos que los nanorrobots no solo alcanzaban el tumor, sino que lograban acceder a su interior, para favorecer así la actuación del radiofármaco”, explica Julien Colombelli, líder de la plataforma científica de Microscopía Digital Avanzada del IRB Barcelona.
Además, según declara Jordi Llop, investigador del CIC biomaGUNE y colíder del estudio, “la administración localizada de los nanorrobots que portan el radioisótopo disminuye la probabilidad de generar efectos adversos, y la elevada acumulación en el tejido tumoral favorece el efecto radioterapéutico”. Cristina Simó, coprimera autora del estudio añade que estos resultados “abren la puerta a la utilización de otros radioisótopos con mayor capacidad de inducir efecto terapéutico, pero cuyo uso se ve restringido cuando los radiofármacos deben administrarse de forma sistémica”.
Cristina Simón: “Estos resultados abren la puerta a la utilización de otros radioisótopos con mayor capacidad de inducir efecto terapéutico cuyo uso se ve restringido cuando los radiofármacos deben administrarse de forma sistémica”
El estudio reúne los resultados de más de tres años de trabajo colaborativo entre diversas instituciones. El trabajo se ha desarrollado con la colaboración del Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB). Además, el proyecto ha recibido financiación del el Consejo de Investigación Europeo (ERC) y la Fundación “La Caixa”.
La tecnología en la cual se basan estos nanorrobots, en los que Samuel Sánchez y su equipo llevan trabajando más de siete años, ha sido patentada recientemente y es la base de Nanobots Therapeutics, spin-off del IBEC e Icrea creada en enero de 2023. “En junio, solo después de cinco meses desde la creación de Nanobots Tx, cerramos la primera ronda de financiación con éxito, y estamos emocionados por el futuro”, resalta Sánchez.
