Acta Bioquímica
Clínica Latinoamericana

Fármacos inteligentes

El Comité de Redacción de Acta Bioquímica Clínica Latinoamericana ha seleccionado este artículo de Newton, el espectáculo de la ciencia, diciembre 1999, por considerar de interés su difusión a través del FABA-Informa


La investigación en el campo farmacológico no se basa sólo en producir moléculas cada vez más poderosas. La gran revolución de los próximos años se centrará en las estrategias a seguir para el suministro de fármacos. La causa fundamental de la disminución de la eficacia de muchas sustancias que actúan farmacológicamente se debe a la dificultad, e incluso a la incapacidad para alcanzar determinadas zonas de nuestro organismo en la proporción suficiente como para tener efecto. Los medicamentos que actúan a nivel del sistema nervioso central (SNC) deben superar lo que se conoce como barrera hematoencefálica. Tal es el caso de las terapias contra el dolor, los tumores y las enfermedades nerviosas. Los capilares del SNC están rodeados por una vaina de células que actúan como un filtro molecular haciendo sumamente selectivos los intercambios entre la sangre y los tejidos. Se trata de un mecanismo que tiene por fin proteger al cerebro y a la médula espinal de posibles sustancias nocivas. Sólo las moléculas solubles en grasas pueden atravesar esa barrera, pero casi siempre son rechazadas por bombas moleculares que actúan como guardianes bioquímicos de la pureza del SNC (fig.1).

Actualmente se están desarrollando estrategias que permitan a los fármacos superar esas barreras. Aunque todo está en fase experimental, se vislumbran resultados prometedores. Una estrategia se basa en el uso del receptor de la transferrina, proteína que transporta hierro en la sangre. Los receptores están ubicados en la superficie celular y funcionan con un mecanismo del tipo llave-cerradura. El receptor para la transferrina permite que el hierro llegue hasta los distintos tejidos, incluido el cerebral; de esta manera, podría ser usado para que también puedan penetrar otras sustancias terapéuticas (fig.2).

Otro problema a tener en cuenta es el tiempo de permanencia en la sangre bastante limitado que tienen varios fármacos, debido a que se eliminan muy rápido por la orina. Se ha pensado en encerrarlos dentro de gotitas microscópicas de grasa, llamadas liposomas, de manera de permitir la transferencia de su contenido más allá de la barrera hematoencefálica. Allí entonces se disolvería la cápsula y se liberaría su contenido en la concentración deseada.

También están en estudio los fármacos basados en proteínas, como los llamados factores de crecimiento, es decir, compuestos que regulan las comunicaciones entre las células esenciales para el buen funcionamiento del organismo. Estas moléculas son estudiadas con gran interés pues ofrecen la posibilidad de modificar el comportamiento de las células en caso de enfermedad. Los factores de crecimiento no circulan libremente en la sangre sino que son eliminados por enzimas específicas para así impedir que actúen inadecuadamente, lejos de donde han sido generados. Como ejemplo, están los interferones, fármacos usados para tratar la hepatitis C. Para que esta sustancia pueda alcanzar, en la concentración adecuada, la zona donde debe actuar debe suministrarse en dosis muy altas, lo cual trae aparejados problemas de toxicidad para el organismo. Con la idea de resolver este problema se está estudiando la elaboración de un preparado de interferón contenido en discos microscópicos fabricados con material biocompatible para insertar debajo de la piel, a partir de donde el fármaco se liberaría lentamente y en forma constante.

En traumatología se trabaja en la misma línea. Está en estudio un factor de crecimiento que favorece la reparación de heridas y fracturas, estimulando el crecimiento de las células. Este puede combinarse con silicona, una sustancia que no interfiere en las funciones biológicas y que es capaz de liberar la molécula adecuada de forma controlada y durante largos períodos de tiempo. En el caso de que el compuesto se introduzca directamente en la zona fracturada en poco tiempo se consigue la recalcificación completa del hueso.

También se están realizando estudios con la introducción de los factores de crecimiento en el sistema nervioso. Estos se introducen mediante discos no tóxicos en el tejido cerebral: allí empiezan lentamente a liberar los principios activos para curar distintas enfermedades nerviosas.

Todo investigador en realidad sueña con poder controlar la dirección que sigue un fármaco determinado, y con conocer la dosis justa del mismo para el órgano que desea tratar. Además, lo ideal sería conseguir que el fármaco en cuestión tenga acción contra determinada área del órgano blanco. Este proceso es lo que ha venido a llamarse "targeting", del término "target" que significa "objetivo". Ejemplos en este sentido son cualquiera de los métodos antes descriptos que se sirven de los receptores para conducir el fármaco hacia una zona perfectamente delimitada. Para determinar el recorrido de una sustancia se puede recurrir a otros procedimientos, como la generación de campos magnéticos en relación con un órgano, o bien el calentamiento de la zona objetivo provocando una dilatación de los vasos sanguíneos, con el consiguiente aumento del suministro de sangre en la zona.

Los esfuerzos más importantes en este sentido se concentran en el tratamiento contra el cáncer, donde se necesita enviar la máxima cantidad de fármacos a las células enfermas, sin afectar a las sanas. La difusión de fármacos hacia las células malignas viene favorecida de forma natural por el hecho de que los vasos sanguíneos del tumor son entre 5 y 10 veces más permeables a los fármacos a causa de la reacción inflamatoria del organismo. Si se lograra encajar el fármaco a los anticuerpos monoclonales, podría conseguirse un gran avance. Es sabido que este tipo de anticuerpos actúa selectivamente sobre las moléculas producidas por las células que recubren los vasos sanguíneos de la zona afectada por el tumor (fig.3).

De esta manera se obtendría un doble resultado: por un lado se aumentaría al máximo la cantidad de fármaco que llega al tejido enfermo, y por otro, se dañaría hasta su total destrucción el vaso sanguíneo que alimenta al tumor, el cual terminaría por debilitarse. Es tal la importancia de esta posible vía de tratamiento que muchos investigadores han puesto todo su empeño en el tema.

Un equipo de científicos de la Universidad Estatal de Ohio (EEUU) utilizando el láser y el silicio ha creado contenedores microscópicos para fármacos; los han recubierto externamente por anticuerpos dirigidos directamente al tumor y los han dotado de ventanas cuyos cristales están compuestos de proteínas que pueden ser destruidas por las enzimas que producen las propias células cancerígenas, liberando así las sustancias farmacológicas. En otras palabras, es la propia célula enferma que abre las ventanas, provocando así su autodestrucción.

Ante estos impresionantes avances, un hecho se pone en evidencia. El concepto mismo de fármaco se está ampliando hasta incluir no sólo al compuesto químico activo sino también a los distintos vehículos que tienen que llevarlo a destino. En definitiva, nos acercamos cada vez más a lo que podría definirse como "fármacos inteligentes". Para esto, el hombre no ha hecho más que inspirarse en la naturaleza: en los mamíferos, por ejemplo, las células del páncreas son capaces de detectar los niveles de azúcar en la sangre, determinar si son demasiado elevados o bajos, y responder en consecuencia regulando la liberación de insulina.

Así, los "fármacos inteligentes", actualmente en fase experimental, vienen representados por sustancias antifebriles que se colocan bajo la piel y que sólo se activan si la temperatura corporal supera los 38ºC. En el caso de la aplicacion de un medicamento anticanceroso se presenta la posibilidad de, una vez detectadas las células tumorales, poder atacarlas antes de que se reproduzcan

En función de la temperatura

En el futuro, dispondremos de fármacos que sólo se activarán cuando sean necesarios. Sustancias que, al igual que un interruptor, se encenderán en circunstancias perfectamente definidas. Por ejemplo, si el paciente tiene fiebre o si la concentración de azúcar en la sangre de un diabético es demasiado alta. Ya existen sustancias de este tipo, pero todavía no se han lanzado al mercado. Su funcionamiento se basa en materiales cuyas características físicas cambian en función de la temperatura ambiental que los rodea. Con estos materiales se realizan cápsulas de un nanómetro de tamaño, es decir, la milmillonésima parte de un metro, que contienen el fármaco que debe suministrarse.

La superficie de las cápsulas que se inyectan en el paciente se asemeja a una malla de red muy fina. Cuando la temperatura corporal del paciente supera un determinado nivel, la estructura del material cambia, las mallas de la red se alargan y dejan salir el fármaco, como puede apreciarse en el dibujo adjunto. Basándose en esta misma técnica, los investigadores estan desarrollando píldoras de insulina, para que actúen en caso de necesidad. El fármaco vendrá incluido dentro de cápsulas fabricadas con un material que se transformará en función de la acidez del ambiente. Ademas de la insulina, contendrá una enzima que transformará los azúcares en ácidos. Actualmente se está desarrollando otro tipo de experimentos que tienen como objetivo determinar si pueden utilizarse corno vehículo para el transporte de medicamentos las membranas de los glóbulos rojos, vaciadas de su contenido. La ventaja en este caso se encuentra en el hecho de que el sistema inmunológico reconoce los glóbulos rojos como una parte del organismo y no los ataca.