Increíbles avances en nanomedicina con firma española en el extranjero

El Instituto de Nanociencia para la Medicina de la Universidad de Oxford es todo un referente a nivel mundial en investigación en nanomedicina y uno de sus programas destacados es el Programa Oxford Martin de Nanotecnología, codirigido por dos españolas: una física, Sonia Contera, y la bióloga Sonia Trigueros.

Siguiendo un enfoque altamente multidisciplinar que combina ramas, como la biología, la física, la química o la ingeniería, estas investigadoras están tratando de desarrollar una serie de nanoestructuras capaces de hacer frente a las enfermedades que más se nos resisten hoy en día, como las superbacterias o el cáncer.

Nuevos tratamientos que podrían reemplazar a los antibióticos

Los antibióticos han salvado incontables vidas desde su descubrimiento e incluso nos han permitido erradicar algunas enfermedades que antiguamente se consideraban altamente peligrosas. Su función es la de eliminar las bacterias que producen dichas enfermedades. Sin embargo, con el tiempo, las bacterias han sido capaces de desarrollar cierta resistencia a estos tratamientos, convirtiéndose en “superbacterias”. El resultado es que muchos antibióticos ya no consiguen eliminarlas y cada vez es más difícil tratar las enfermedades producidas por ellas. ¿Pero cómo desarrollan las bacterias esta resistencia? Pues, principalmente, por tres motivos:

  1. Muchos pacientes no completan el tratamiento con antibióticos: en cuanto se encuentran mejor deciden interrumpir el tratamiento. Eso hace que las bacterias que han estado expuestas al antibiótico pero que todavía no han sido eliminadas, desarrollen una resistencia a dicho antibiótico, de forma que la próxima vez que se enfrenten a él, sobrevivirán mejor y el tratamiento será menos eficaz.
  2. A menudo se utilizan innecesariamente contra infecciones víricas: los antibióticos no funcionan contra los virus, solo eliminan las bacterias, por lo que utilizarlos en caso de una infección vírica es inútil. Este uso indiscriminado está haciendo que las bacterias desarrollen cada vez mayor inmunidad frente a ellos.
  3. El uso generalizado de antibióticos en el ganado: cada vez es más frecuente administrar antibióticos al ganado aún cuando no están enfermos, sino simplemente como método preventivo, lo cual, está contribuyendo también a crear esa resistencia.

La situación se agrava especialmente debido a que las bacterias tienen la propiedad de pasar esa resistencia a otras bacterias. Es decir, que aunque una bacteria no haya estado en contacto con el antibiótico puede volverse inmune a él si ha estado en contacto con otras bacterias que hayan desarrollado resistencia a dicho antibiótico.

Se han hecho especialmente resistentes a varios antibióticos la bacteria E. Coli, la de la tuberculosis o el estafilococo conocido como SARM.

Para resolver este problema, el grupo de investigación de Sonia Trigueros en Oxford está estudiando la creación de unas estructuras metálicas de tamaño nanométrico capaces de  actuar como bactericidas, y reemplazar, así, a los antibióticos en el tratamiento de estas y otras enfermedades.

Según la Dra. Trigueros, podría ser muy eficaz porque “las bacterias están bien adaptadas a desarrollar inmunidad frente a los antibióticos actuales pero las nanopartículas metálicas son un concepto nuevo para ellas y no las reconocen como una amenaza”.

Sin embargo, en nanotecnología, a lo largo de los años se ha comprobado que, aún trabajando con el mismo elemento, a nivel nanométrico, cualquier pequeño cambio en el tamaño, forma, carga, etc. de las partículas puede dar lugar a estructuras con propiedades completamente diferentes y, por lo tanto, también a  resultados completamente diferentes en las pruebas. De ahí que la Dra. Trigueros esté experimentando con nanoestructuras de diversas composiciones, tamaños y formas, con el fin de lograr las mayores propiedades bactericidas. Sus estudios han mostrado que algunas de estas nanopartículas son inocuas para las células humanas, pero afectan de forma selectiva a determinadas las bacterias. Esto podría permitir incluso desarrollar diferentes nanoestructuras específicas para cada tipo de bacteria.

No obstante, todavía habrá que realizar muchos estudios, no solo para averiguar las características ideales que deberán tener las nanoestructuras para erradicar cada tipo de bacteria, sino también para asegurarse de que estos nuevos nanomedicamentos no tienen ningún efecto negativo para el medioambiente.


Reducir los efectos negativos de la quimioterapia

Otra de las posibles aplicaciones de estas nanoestructuras es la de reducir o eliminar los efectos negativos de la quimioterapia. En la actualidad, uno de los tratamientos más habituales para el cáncer es la quimioterapia, destinada a eliminar las células tumorales. Lamentablemente, una vez administrada, la quimioterapia no ataca únicamente a las células tumorales y sus efectos secundarios son, en muchos casos, devastadores. Por otra parte, de toda la quimioterapia administrada, solo una pequeña parte llega a las células tumorales que se pretenden eliminar con ella, por lo que, para lograr que llegue a esas células la cantidad adecuada, es necesario administrar al paciente mucha más cantidad, lo cual incrementa esos efectos negativos.

El objetivo de Trigueros es desarrollar unas nanoestructuras capaces de distinguir entre tipos de células y de actuar como vehículo para transportar por el cuerpo el tratamiento de quimioterapia (o cualquier otro que se desee emplear en un futuro) hasta el lugar en el que se encuentran las células tumorales y liberar en ellas su contenido. De ese modo, el tratamiento afectará únicamente a la zona que se desea tratar y no al resto del cuerpo como sucede hoy en día. Además, no solo se eliminarían los efectos negativos en otras zonas y órganos del cuerpo, sino que sería necesario administrar al paciente mucha menos cantidad de quimioterapia, dado que toda la administrada llegaría a su destino.

Uno de los principales inconvenientes de estas nanoestructuras es su inestabilidad. Materiales como el oro, la plata o el carbono son muy inestables a tamaño nanométrico, por lo que, habitualmente, una vez generadas las nanoestructuras, los investigadores apenas tienen unos minutos o un par de días para trabajar con ellas. Esta inestabilidad aumenta especialmente cuando se sumergen en agua, lo cual supone un problema mayor para su aplicación en nanomedicina, dado que el cuerpo humano está hecho principalmente de agua.

Por este motivo, las investigaciones más recientes de Trigueros se han centrado en conseguir incrementar la estabilidad de sus nanoestructuras, con el fin de poderlas utilizar como vehículo para llevar los tratamientos a su destino. Su trabajo se ha centrado, principalmente, en la estabilización de nanotubos de carbono y, recientemente, ha dado sus frutos. Trigueros ha encontrado una manera de mantenerlos estables durante más de dos años y en temperaturas de hasta 42ºC. La solución: envolver los nanotubos en ADN. Según sus resultados, el envoltorio de ADN protege los nanotubos hasta su destino y, una vez dentro de una célula, se desenrolla para permitir al nanotubo liberar su carga útil fácilmente.

Nanotubo para el tratamiento del cáncer
Imagen: Sonia Trigueros

Según la investigadora, las células cancerosas son más permeables que las células normales, por lo que los nanotubos pueden pasar a través de su membrana celular y, una vez dentro, liberar el fármaco. Otra forma de que el tratamiento llegue de forma precisa a su destino y ataque sólo a las células cancerosas, podría consistir en añadir al ADN una proteína específica capaz de identificar este tipo de células y distinguirlas de las sanas.

En cuanto a la posible toxicidad de los nanotubos, el envoltorio de ADN evita cualquier problema mientras se desplazan por el cuerpo y según Trigueros, una vez que han terminado su trabajo, en teoría, son lo suficientemente pequeños (50 nanómetros) como para excretarlos por la orina. En futuros experimentos habrá que comprobar si realmente es así.

Los resultados logrados hasta el momento en el laboratorio son realmente asombrosos, pero todavía queda algún tiempo y muchos experimentos para ver si es posible escalar la técnica y comprobar si es igual de eficaz, primero en animales y, finalmente, en el cuerpo humano.

Seguir leyendo: