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En Cierta Ciencia, de la mano de la genetista Josefina Cano nos acercamos, cada quince días, al trabajo de muchos investigadores que están poniendo todo su empeño en desenredar la madeja de esa complejidad que nos ha convertido en los únicos animales que pueden y deben manejar a la naturaleza para beneficio mutuo. Hablamos de historias de la biología.

Nanotecnología, un arma más contra el cáncer.

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La nanotecnología y sus asombrosos logros le está saliendo al camino a uno de los problemas esenciales en los tratamientos contra el cáncer: evitar al máximo los daños colaterales. Y no sólo eso, volverlos más eficientes.

Las medicinas creadas para atacar a los tumores han sido diseñadas para unirse a las células con un crecimiento rápido, característica esencial de las células tumorales cuando el cáncer está en su momento de expansión. Pero otras células del organismo tienen también un crecimiento rápido: los folículos pilosos, las células que recubren el interior del sistema digestivo, la piel. Por esta razón, los tratamientos quimioterapéuticos tienen, como es bien sabido, el desagradable efecto de la caída del pelo, por poner el ejemplo más evidente, algo que no está entre los propósitos de cualquier tratamiento de quimioterapia.

Durante toda una década, el profesor de ingeniería de la Universidad de Toronto, Warren Chan, ha estado ocupado en encontrar la manera de entregar las drogas de la quimioterapia a los tumores, y a ningún otro lugar. Ahora, y como resultado de ese trabajo de investigación, su laboratorio ha diseñado un set de nanopartículas unidas a hebras de ADN que tienen la capacidad de cambiar de forma para conseguir el acceso selectivo al tejido enfermo.

Cuando las drogas quimioterapéuticas son inyectadas a un paciente, entran en el torrente sanguíneo buscando a esas células con crecimiento rápido, en cualquier lugar donde las encuentren. Eso incluye por supuesto a las tumorales pero se lleva por delante células sanas, como un daño colateral.

“Su cuerpo es en esencia una serie de compartimentos”, dice Chan. “Piense en él como si fuera una casa gigante con muchas habitaciones. Estamos tratando de meter algo que está por fuera dentro de una habitación específica. Uno tiene que hacer un mapa y desarrollar un sistema que permita el movimiento dentro de la casa, donde cada camino a la habitación deseada puede tener diferentes restricciones como la altura y el ancho”.

Y como además, ningún cáncer es idéntico a otro, un cáncer de mama en estado avanzado ya es diferente a uno en estado inicial y no digamos lo diferentes que son ambos de un cáncer de pulmón, la reacción a los tratamientos será también diversa. Cuáles partículas puedan entrar a cada tumor va a depender de múltiples factores como el tamaño, la forma y la estructura química de la superficie de cada una de ellas.

Chan y su grupo de investigación han estudiado cómo esos factores definen la entrega de esas pequeñas moléculas diseñadas por la nanotecnología a los tumores, y han diseñado un sistema que usa nanopartículas modulares cuya forma, tamaño y función química pueden ser alteradas por la presencia de secuencias específicas de ADN.

“Estamos fabricando nanopartículas que cambian de forma”, dice Chan. “Son como una serie de bloques de construcción, una especie de piezas de LEGO”. Las piezas pueden juntarse de muchas maneras dando lugar a diversas formas, con sitios de unión a otras moléculas ocultos o expuestos. Están diseñadas para responder a las moléculas biológicas cambiando su forma, para al final permitir una unión tan armónica y efectiva como cuando una llave encaja en una cerradura.

Estas nanopartículas “flexibles” están hechas de minúsculas partes de oro que llevan atadas hebras de ADN. Las nanopartículas flotarán en el flujo sanguíneo sin ocasionar perturbaciones hasta que una de las hebras de ADN se una a una secuencia de ADN conocida como un marcador de cáncer. Cuando esto sucede, la partícula cambia de forma y entra en acción: señala a la célula cancerosa, le presenta la droga, y la deja etiquetada para ser reconocida por más fármacos quimioterapéuticos.

El trabajo de estos investigadores ha sido publicado en dos estudios esenciales en las revistas Science y PNAS.

“Nos inspiramos en la habilidad que tienen las proteínas para alterar su estructura –de alguna manera ellas solucionan los problemas de transporte dentro del cuerpo de forma muy eficiente. Usando esa idea, pensamos, podríamos crear con la ingeniería una nanopartícula que pudiera funcionar como una proteína, pero ¿cómo poder hacerlo fuera del cuerpo, conservando sus capacidades médicas?”, se pregunta Chan.

Aplicar la nanotecnología y la ciencia de los materiales a la medicina y en particular a una entrega dirigida de fármacos es aún una idea relativamente nueva, pero una que Chan considera repleta de promesas. Ahora bien, el problema es cómo entregar una cantidad suficiente de nanopartículas de forma directa en un cáncer para conseguir un tratamiento efectivo.

“Así es cómo nosotros vemos el problema. Es como tener que ir a Vancouver desde Toronto. (Recordamos que los investigadores trabajan en Canadá pero la analogía vale para cualquier par de ciudades en el mundo). Ir de una ciudad a la otra sin que nadie nos diga cómo hacerlo, sin un mapa, o un tiquete de avión o un automóvil, así es como nos sentimos en este campo”, dice Chan. “La idea de dirigir la entrega de fármacos a un tumor es tan simple como pensar ir a Vancouver. Es un concepto simple, pero llegar allá no es tan sencillo si no tenemos la información necesaria”, añade Chan.

Él y su equipo planean aplicar el sistema de entrega que han diseñado a la medicina personalizada, una nanomedicina que logrará llevar los fármacos adecuados para cada tipo de tumor, para él y para ningún otro tejido.

Es posible que los resultados no se logren en un corto plazo pero la expectativa es enorme. Otros intentos están andando aunque lo que vuelve mas interesante y novedoso el estudio de Chan y su equipo es la capacidad dada a las nanopartículas para que cambien su forma y por lo mismo sus propiedades fisicoquímicas, algo que facilitaría su potencial terapéutico, al volverlas más adaptables a las condiciones fisiológicas del entorno corporal.

S. Ohta, D. Glancy, W. C. W. Chan. DNA-controlled dynamic colloidal nanoparticle systems for mediating cellular interaction. Science, 2016; 351 (6275): 841 DOI: 10.1126/science.aad4925

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