Cáncer es un término genérico que incluye un amplio grupo de enfermedades que pueden afectar cualquier parte del organismo. De acuerdo con la Organización Mundial de la Salud (OMS), en 2020 el cáncer afectó a 19.3 millones de personas, de las cuales 10 millones perecieron.
En la actualidad, los tratamientos para afrontarlo consisten en quimioterapias con fármacos administrados por vía intravenosa u oral. Los fármacos llegan a las células cancerosas por el torrente sanguíneo; sin embargo, éstos no distinguen entre células cancerígenas y células sanas. Este ataque indiscriminado deriva en diversos efectos secundarios.
Por ello, en las últimas décadas, científicos de diferentes disciplinas han sumado esfuerzos para desarrollar métodos más eficientes y menos invasivos para el tratamiento de cáncer. La nanotecnología está adquiriendo un papel fundamental en estas aplicaciones, en concreto, con el uso de nanopartículas metálicas y de sistemas de transporte y liberación de fármacos hechos de ciertos polímeros.
En esta vía, se encuentra en desarrollo un proyecto de investigación interdisciplinario en el cual participan grupos del Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada (CICESE) coordinados por los doctores Eugenio Méndez Méndez y Jacob Licea Rodríguez, del Departamento de Óptica, y Alexei Fedorovish Licea Navarro, del Departamento de Innovación Biomédica, así como el grupo de polímeros del Instituto Tecnológico de Tijuana (ITT) liderado por el Dr. Angel Licea Claveríe.
Realizar investigación básica y aplicada para el tratamiento de cáncer basada en la liberación de fármacos utilizando nanogeles termosensibles mediante un proceso activado por luz, que se muestra esquemáticamente en la figura 1, es el objetivo general de este proyecto interdisciplinario que conjunta la experiencia y las capacidades de investigadores de las áreas de física, química y biológica, para combatir selectiva y exclusivamente a las células cancerígenas. (Se anexa figura 1).
Con información proporcionada por los doctores Jacob Licea y Eugenio Méndez, investigadores del CICESE, y Paola Quiroga y Jesús Manuel Ortega, estudiantes de la maestría en Óptica en este centro de investigación, conozcamos cómo trabajan con nanogeles afines a moléculas específicas y cuyo “blanco” serán las células cancerosas. Los nanogeles, de unos 150 nanómetros (nm), son unas 500 veces más pequeños que el diámetro de un cabello humano y las nanopartículas empleadas son aún más pequeñas.
Las nanopartículas metálicas, principalmente las compuestas de oro, poseen propiedades ópticas y térmicas únicas que han tenido diversas aplicaciones, entre otras, para el tratamiento de cáncer. Estas nanopartículas presentan resonancias ópticas, lo cual permite absorber luz de manera muy eficiente y convertirla en energía térmica. En este tipo de aplicación es importante realizar un calentamiento localizado y selectivo, sin dañar las células sanas.
Nanogeles vs células cancerosas
Los nanogeles son hidrogeles cuyos tamaños son de decenas de nanómetros y son atractivos para el transporte y entrega de fármacos contra diversos males, en particular enfocados al tratamiento de cáncer. De sus propiedades, destaca que son biocompatibles, biodegradables y tienen la habilidad de hincharse para encapsular fármacos que posteriormente pueden ser liberados mediante la variación de pH o la temperatura. Además, a su superficie se le puede dar la capacidad de que funcione de manera afín a moléculas específicas, y así optimizar la administración dirigida de dichos fármacos.
Una característica importante de los nanogeles es que la parte interna (núcleo) es hidrofóbica mientras que su parte externa (coraza) es hidrofílica. Esto permite el encapsulamiento de fármacos insolubles en agua y los protege de su interacción con fluidos biológicos circundantes o externos. La hidrofilicidad de los nanogeles hace que estos se dispersen fácilmente en medios acuosos, como el torrente sanguíneo.
La liberación del fármaco encapsulado en los nanogeles puede darse mediante diferentes estímulos externos tales como la variación de pH y temperatura. Los de interés para los objetivos de este proyecto en desarrollo son los sensibles a la temperatura cercana a la corporal (37 °C). Así, mediante el calentamiento inducido ópticamente se libera el fármaco y más aún, con una dosis adecuada de irradiación, se puede causar daño térmico dirigido y localizado a las células cancerígenas.
En el marco de este proyecto en el que participa el CICESE, se han realizado experimentos de cargado de nanobarras de oro y del fármaco doxorrubicina (DOX) en los nanogeles termosensibles y se han realizado pruebas de liberación in vitro y en líneas celulares. En esta dirección, actualmente se está trabajando para optimizar la eficiencia de liberación de estos nanogeles, así como su viabilidad en diversas líneas celulares. En la figura 2 se muestra la imagen de un nanogel cargado con nanobarras de oro, tomada con un microscopio electrónico de transmisión.
También se están explorando estrategias para hacer los nanogeles afines a moléculas específicas. En este caso, con anticuerpos de tiburón desarrollados en el CICESE, buscando su afinidad por la proteína del antígeno carcinoembrionario, el cual se expresa en la superficie de algunas líneas celulares, como en cáncer de colon y de pulmón, entre otros. El CICESE continúa trabajando en esta dirección.
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