Nuevas estrategias nanomédicas en tejidos tumorales

Investigadores de la UPM han participado en el desarrollo de nanocápsulas fluorescentes capaces de transportar colagenasa a zonas profundas de tejidos enfermos

Un equipo multidisciplinar de científicos de las universidades Politécnica (UPM) y, Complutense (UCM) de Madrid ha desarrollado nanocápsulas poliméricas degradables para transportar y liberar de forma controlada enzimas de aplicación clínica como la colagenasa a zonas profundas de lesiones fibróticas y tumorales. Los resultados obtenidos ofrecen una amplia gama de posibles aplicaciones nanomédicas, especialmente en la terapia contra el cáncer.

El colágeno es una proteína en forma de fibra que conforma nuestra piel y la matriz extracelular que mantiene unidas las células de los órganos y tejidos, por tanto, es una macromolécula esencial para el buen funcionamiento de nuestro organismo. Sin embargo, en ocasiones, la producción de colágeno puede verse aumentada por algún proceso patológico produciendo una mayor rigidez del tejido que puede llevar aparejada una pérdida de funcionalidad. Este proceso de sobreproducción de colágeno es característico de las lesiones fibróticas, que pueden aparecer en todo el organismo. Una práctica clínica habitual para reducir el contenido de colágeno en un tejido fibrótico consiste en inyectar colagenasa, una enzima proteolítica que digiere el colágeno.  Sin embargo, esta enzima se degrada rápidamente dentro del tejido y, por tanto, es necesario administrar cantidades elevadas de la misma o bien emplear dosis repetidas a lo largo de un cierto tiempo. Estas pautas de administración pueden dar lugar a la aparición de efectos secundarios adversos en el tejido, como dolor agudo en la zona o incluso lesiones importantes.

La sobreproducción de colágeno también es frecuente en el caso de los tumores sólidos, que suelen presentar una dureza y densidad mayor que los tejidos sanos. La nanotecnología ha generado una enorme expectativa en el campo de la oncología a través del desarrollo de nanopartículas inteligentes capaces de administrar fármacos quimioterápicos en los tumores de una forma completamente selectiva y sin efectos secundarios. Estas nanopartículas se han diseñado para que sean capaces de reconocer las células malignas y liberar los fármacos transportados únicamente en el interior de estas. Sin embargo, una de las principales barreras que limitan su efecto es, precisamente, la elevada acumulación de colágeno en el interior del tejido tumoral, que actúa de barrera impidiendo que los nanotransportadores penetren eficazmente hacia zonas profundas. De esta forma, en muchos casos la eficacia de las nanomedicinas queda constreñida únicamente a la superficie de los tumores, reduciendo considerablemente su potencial terapéutico.

A) Esquema de actuación de las nanocápsulas de colagenasa B) Imagen de microscopía electrónica de transmisión de las nanocápsulas.

En el trabajo que se ha llevado a cabo, fruto de una colaboración establecida desde hace varios años entre los grupos de investigación de María Vallet (UCM) y de Alejandro Baeza (UPM), se han desarrollado nanocápsulas poliméricas degradables capaces de liberar de forma sostenida colagenasa en el interior de un tejido enfermo.

Estas nanocápsulas están compuestas por un esqueleto polimérico de acrilamidas que se mantiene unido gracias a la presencia de agentes entrecruzantes sensibles al pH del tejido. Según vaya aumentando la acidez del tejido, lo que ocurre frecuentemente en los tejidos tumorales, estos agentes entrecruzantes se irán rompiendo y por tanto, la velocidad a la que se libera la colágenasa será mayor. Una vez que la colagenasa es liberada, el exceso de colágeno presente en el tejido es degradado causando un reblandecimiento del mismo que a su vez, permite una mayor penetración de las propias nanocápsulas hacia zonas más profundas del tejido. Este proceso de penetración se ha seguido en modelos de tejidos tridimensionales marcando la parte externa de las nanocápsulas con una molécula fluorescente que emite en la longitud de onda del rojo, mientras que la propia colagenasa se marcó con una molécula fluorescente que lo hace en el verde. De esta forma, se pudo comprobar cómo las nanocápsulas van soltando poco a poco la colagenasa transportada alcanzando zonas muy profundas.

En la actualidad, según señalan los investigadores, “estamos estudiando la aplicación de estas nanocápsulas de colagenasa en terapia antitumoral para la mejora de la penetración de nanofármacos oncológicos así como su uso en el tratamiento de fibrosis, tanto a nivel local como sistémico”.

El proyecto ha sido financiado a través de la Advanced Grant VERDI (ERC-2015 AdG, nº. 694160, MVR).


Referencia bibliográfica:

Víctor M. Moreno, Alejandro Baeza, María Vallet-Regí. Evaluation of the penetration process of fluorescent collagenase nanocapsules in a 3D collagen gel. Acta Biomaterialia, Volume 121, 2021, Pages 263-274. ISSN 1742-7061, https://doi.org/10.1016/j.actbio.2020.12.022

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1742706120307364?via%3Dihub

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