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Por Ana María Pertierra
Nanopartículas inteligentes para el tratamiento del cáncer
Investigadores argentinos trabajan en un complejo proyecto que se propone dirigir una terapia génica de probada eficacia en nanovehículos mediante la aplicación de anticuerpos específicos contra proteínas del tumor

• Dra. Lucía Policastro, investigadora del Conicet y de la CNEA

Por Ana M. Pertierra

Lograr terapéuticas más efectivas contra el cáncer que, a su vez, no dañen las células sanas del organismo es uno de los objetivos principales de la investigación biomédica. En ese camino, la búsqueda se centra en encontrar características diferenciales entre las células tumorales y las normales para implementar tratamientos selectivos.
En nuestro país, un trabajo cooperativo entre dos instituciones científicas, la CNEA (Comisión Nacional de Energía Atómica) y el Instituto Leloir, se plantea el desafío de desarrollar un tipo de vehículos inteligentes, llamados nanovectores, que transporten una terapia génica específicamente a las células tumorales sin afectar a las células sanas. Para ello, los científicos se han propuesto desarrollar anticuerpos específicos que reconozcan proteínas que se expresan en las células del cáncer de colon y melanoma para direccionar un tipo de terapia génica que ya han probado y patentado.
En diálogo con FABA-INFORMA, la doctora Lucía Policastro, bióloga e investigadora del Conicet y de la CNEA y especialista en el área de cáncer y radicales libres explicó que “los radicales libres, moléculas reactivas que se generan durante el metabolismo, se producen en mayor concentración en la célula tumoral que en la normal” y ese concepto fue el que abordaron para obtener con éxito una terapia génica probada in vitro e in vivo en animales de laboratorio.
“Este tipo de especies reactivas son dañinas para la célula normal en grandes cantidades pero ya hace años que se sabe que a bajas concentraciones tienen efectos fisiológicos, sin embargo en las células tumorales las altas concentraciones favorecen su malignidad”, señaló la investigadora.
Mediante estudios experimentales de ingeniería genética, el grupo de investigación que lidera Policastro ha logrado una terapia génica de excelentes resultados sobre la base de los radicales libres. Ahora se proponen optimizarla junto un equipo de investigadores del Instituto Leloir.
El promotor de un gen es la región de ADN que, localizada justo donde se encuentra el punto de inicio de la transcripción del ADN, contiene la información necesaria para activar o desactivar el gen que regula.
“Como existen algunos promotores de algunos genes que responden a las especies reactivas de oxígeno (ROS, un tipo de radicales libres), la idea fue sacar esas secuencias por técnicas de ingeniería genética y ponerlas a comandar un gen terapéutico”, explicó Policastro.
Así fue como luego de cinco años de experimentos in vitro e in vivo con ratones trabajando con células tumorales de cáncer de colon, melanona y células normales, los científicos demostraron que podían modular la expresión de un gen terapéutico comandándolo con un promotor que respondiera a especies reactivas de oxígeno y patentaron ese hallazgo.
“Generamos la secuencia que responde a ROS y la pusimos a comandar un gen terapéutico, que va a producir una sustancia tóxica una vez que se inicie su transcripción cuando el promotor se active en presencia de grandes cantidades de ROS”, explicó la investigadora y –agregó– el producto tóxico es la timidina quinasa, una enzima que en presencia de ganciclovir, una molécula similar a un nucleótido, la modifica mediante una fosforilación de tal forma que las células la confunden y la incorporan en el momento de la duplicación del ADN. Esto resulta en un ADN inestable y en una célula inviable.
Este producto terapéutico no se pudo aplicar por vía sistémica porque en el torrente sanguíneo se degrada. Hubo que recurrir a métodos físicos que permitieran hacer más permeable la membrana plasmática y así forzar el ingreso de la terapia a la célula. Sin embargo, este conocimiento abrió el camino a otros desarrollos que el grupo de investigación del CNEA y del Instituto Leloir pretende dilucidar en un futuro cercano.
Este tipo de terapia génica tan selectiva necesitaba de un transportador específico que la hiciera desembarcar justamente en las células malignas. Para ello, se pensó en el uso de la nanotecnología a través del diseño de nanovectores.

Delivery de terapia génica

“Elegimos como nanopartículas a los liposomas para encapsular este sistema porque ya están muy probados y los lípidos utilizados para su producción están hace tiempo aprobados por la FDA”, sostuvo la investigadora. Pero además, el proyecto podría potenciarse con el uso de anticuerpos específicos contra marcadores tumorales.
“La idea planteada para este nuevo proyecto del FONARSEC (Fondo Argentino Sectorial de la Agencia Nacional de Promoción Científica y Tecnológica) es dirigir el nanovehículo con la terapia génica mediante un anticuerpo de camélido”, señaló Policastro.
Mientras un anticuerpo convencional está formado por moléculas de inmunoglobulinas con dos cadenas pesadas y dos cadenas livianas, y el sitio de reconocimiento antigénico surge de la asociación de las regiones variables de las cadenas livianas y pesadas, un 30% de los anticuerpos de camélidos (llamas, por ejemplo), sólo tienen cadenas pesadas y la región de reconocimiento antigénico está formada por la región variable de dicha cadena. Esa región, denominada VHH (por sus siglas del inglés, región variable de la cadena pesada de los anticuerpos de cadena pesada) se puede escindir de la molécula principal y aún así se mantiene activa y soluble.
Según los especialistas, por ser esta porción de la molécula mucho más pequeña que la de los anticuerpos convencionales tiene características que resultan muy atractivas para la investigación. Su aplicación es más sencilla y económica y desde el punto de vista experimental penetra más fácilmente en los tejidos, atraviesa la barrera hematoencefálica, y son menos inmunogénicos, una ventaja adicional de su pequeño tamaño que hace que no sean “vistos” por el sistema inmune y produzcan menos efectos de rechazo en el huésped.
“Se ha extraído la información genética que codifica esa pequeña porción de la molécula y (mediante técnicas de ingeniería genética) se produce en gran escala en bacterias”, explicó Policastro.
Como en el Instituto Leloir hace tiempo que un equipo de investigadores liderados por el doctor Fernando Goldbaum está trabajando con anticuerpos de camélidos para otras aplicaciones, surgió la posibilidad de aunar esfuerzos con los científicos de la CNEA para probar esos anticuerpos tan particulares en el delivery de la terapia génica encapsulada en liposomas.
“Este proyecto se pensó, se escribió y se presentó para solicitar subsidios para un trabajo en colaboración entre el Instituto Leloir desde donde se maneja el tema de los VHH y nosotros en la CNEA los vamos a usar para hacer el delivery del sistema que hemos patentado”, comentó la investigadora.
Si bien ya existen en el mercado presentaciones farmacológicas transportadas en liposomas que llevan drogas quimioterápicas (por ejemplo para cáncer de mama), lo novedoso de este proyecto, que los investigadores estiman llevará más de cuatro años de experimentos, es hacer el delivery de la terapia génica con los anticuerpos VHH.
¿Por qué es importante que las sustancias terapéuticas tengan un tamaño entre 20 y 100 nm? Mientras que en los tejidos normales la arquitectura de los vasos está formada por un endotelio continuo de células que forman una barrera, en los tumores esa pared es discontinua y tiene como “agujeros” donde quedan retenidas las sustancias terapéuticas de un tamaño entre 20 y 100 nm.
“La droga al estar en un vehículo dura más en circulación y se va acumulando en el tumor, entonces la medicación es más efectiva”, sostuvo Policastro. “Se protege al vehículo, que es el liposoma, con una capa de polietilenglicol (PEG) para evitar que el sistema inmune lo degrade rápidamente, y de ese modo se hace más soluble y está más tiempo en circulación. A él le vamos a acoplar los anticuerpos VHH dirigidos a una proteína conocida porque se sobreexpresa en los tumores”, agregó.
Los investigadores estiman que completar todos los experimentos les llevará casi cuatro años, no obstante, pensar en su aplicación clínica es mucho más remoto. “Van a pasar muchos años hasta que esto se pueda aplicar en humanos. Primero hay que probar todo en animales, lo que se llama fase preclínica, y después vienen los ensayos de fase I, II, y III, hay que pasar muchas etapas antes de obtener el producto comercial”, concluyó la científica.