Queremos llevar hasta el tumor un catalizador que, activado remotamente, pueda destruir in situ las moléculas

CIBER | jueves, 20 de julio de 2017

Jesús Santamaría lidera en la Universidad de Zaragoza el grupo Nanostructured Films and Particles (NFP) del CIBER-BBN, que centra su investigación en la síntesis de nanomateriales. Recientemente, le ha sido concedida una Advanced Grant del Consejo Europeo de Investigación (ERC) para el desarrollo del proyecto CADENCE, que plantea una aproximación radicalmente nueva en la lucha contra el cáncer. El objetivo es llevar hasta un tumor de manera eficiente un catalizador que se activará remotamente y que permitirá destruir in situ moléculas que el tumor necesita para su metabolismo, al tiempo que se generan productos tóxicos en el mismo proceso. En opinión del Dr. Santamaría, este avance supondría “un arma nueva muy interesante, que además está prácticamente sin explorar”.

-¿Cuáles son las principales líneas de investigación en las que se centra el trabajo de su grupo?

-Nuestro grupo (NFP, Nanostructured Films and Particles) tiene como principal competencia la síntesis de nanomateriales. Hacemos un poco de todo: nanopartículas metálicas, cerámicas, poliméricas… y desarrollamos nuestras tecnologías propias de preparación. Además de las síntesis químicas convencionales, hacemos síntesis asistida por microondas, en sistemas microfluídicos o en fase gas usando procesos de pirólisis. Pero no nos solemos quedar en la síntesis: para los nanomateriales que sintetizamos desarrollamos aplicaciones en nanomedicina, por supuesto, pero también en otras áreas: catálisis, nanocomposites, sensores, antifalsificación… Es que esto de los nanomateriales es muy horizontal.

-Acaba de concedérsele una Advanced Grant del Consejo Europeo para el desarrollo del proyecto CADENCE…

-Lo que pretendemos en CADENCE es intentar explorar otro punto de vista utilizando nuestra experiencia previa en catálisis y en nanoterapia. La idea central es muy simple: si somos capaces de llevar hasta un tumor un catalizador que pueda destruir in situ moléculas que el tumor necesita para su metabolismo y por si fuera poco en el mismo proceso nos las apañamos para generar productos tóxicos, entonces tenemos un arma nueva muy interesante, que además está prácticamente sin explorar. Esta es la primera etapa. Pero CADENCE, además, investiga métodos para conseguir llevar el catalizador al tumor de manera eficiente y para activarlo remotamente, sólo en la zona de interés donde se localiza el tumor, mediante señal desde fuera del cuerpo. Los tres aspectos conjugados tienen un potencial enorme.

-¿Qué puede aportar esta nueva técnica a las terapias contra el cáncer?

-En oncología se ha probado de todo: cirugía por supuesto, pero también quimioterapia, radioterapia, inmunoterapia, terapia hormonal, hipertermia, terapia fotodinámica, tratamientos de medicina alternativa… y a pesar de los avances conseguidos sigue siendo un problema colosal. Se estima que en 2030 se diagnosticarán 22 millones de casos nuevos y se producirán 13 millones de muertes. En la amplia caja de herramientas que existe contra el cáncer, CADENCE aspira a añadir una nueva palanca, que además pueda usarse juntamente con otras herramientas ya existentes. El aspecto más atractivo es el potencial en cuanto a la selectividad de aplicación: los productos tóxicos sólo se generarían dentro del tumor y su radio de acción sería limitado, lo que en principio permitiría evitar gran parte de los efectos secundarios.

-¿En qué tipo de tumores se va a centrar la experimentación?

-CADENCE prevé estudios en modelos animales a partir del tercer año del proyecto, cuando ya se hayan desarrollado catalizadores y se hayan optimizado métodos de activación remota. Se probarán primero en modelos xenograft sobre ratones atímicos y finalmente sobre un modelo de glioma en rata.

-¿En qué tipo de tumores creen que tendría mayor proyección esta técnica?

El principio en que se basa el proyecto –destrucción de nutrientes y generación de moléculas tóxicas localmente-, es muy general y se podría aplicar a cualquier tipo de tumor sólido, suponiendo que los resultados del proyecto sean positivos. Sin embargo, por el modo de activación (se prevé utilizar luz infrarroja para activar los fotocatalizadores) sería más fácil de aplicar a tumores cercanos a la superficie. No obstante, es preciso recalcar que esto sólo es una idea prometedora, no sabemos qué es lo que va a pasar, ni cuál será su efectividad real.

-¿Qué plazos manejan para obtener resultados del estudio?

-El proyecto no empieza hasta el 1 de septiembre, y dura 5 años. Son proyectos arriesgados, por eso duran más tiempo de lo normal, porque la ERC ya cuenta con que aparecerán numerosos obstáculos que no hemos podido prever. Lo que tenemos por ahora es una base inicial suficiente para demostrar que la idea tiene potencial, que no es absurda. Ya disponemos de una prueba de concepto: un catalizador capaz de activarse con luz del infrarrojo cercano, convertir glucosa y generar especies tóxicas localmente. Y tenemos disponibles una serie de técnicas derivadas de trabajos anteriores con nanopartículas que nos permiten confiar en que seremos capaces de hacer que nuestros catalizadores lleguen hasta los tumores. Pero no tenemos ni idea de si ese catalizador va a funcionar en un entorno tumoral real, de cuál va a ser su vida activa o su eficacia… Necesitamos otra docena más para probar cuáles son mejores, cuáles podemos entregar con mayor eficacia, cuáles se dejan activar remotamente…

-¿Qué otros proyectos les están sirviendo de base en el desarrollo de estos catalizadores?

-HECTOR fue nuestro primer ERC, un proyecto de catálisis más clásica, pero activada por microondas y a temperaturas muy altas. No es un proyecto del ámbito bio ni está relacionado con CADENCE aunque algunos conceptos de activación remota del catalizador si los hemos importado. CADENCE, en todo caso, tiene más relación con NANOHEDONISM otro proyecto de la ERC que lidera mi colega el Prof. Manuel Arruebo y que utiliza radiación infrarroja para liberar analgésicos localmente en pacientes con dolor crónico. Algunos de sus desarrollos nos serán de gran utilidad en CADENCE.

-Otro desafío al que se enfrentan consiste en diseñar el método para llevar selectivamente estos catalizadores hacia el tumor, ¿cómo avanza la investigación en esta línea?

-Muchas terapias con nanomateriales utilizan el llamado “efecto EPR”, el hecho de que en los tumores se da una vascularización defectuosa y un drenaje deficiente, y ambos efectos contribuyen a que nanopartículas de un tamaño determinado puedan acumularse preferentemente en tejidos tumorales. Desde luego nosotros pretendemos explorar la vía EPR, pero no renunciamos a otros métodos que a priori presentan mayor selectividad, como las estrategias tipo “Caballo de Troya”, es decir, la entrega de nanopartículas localizadas en el interior de otras células que migran al tumor espontáneamente, un campo donde también tenemos experiencia previa.

-¿En qué otros proyectos centrados en el cáncer trabaja actualmente su grupo?

-En el grupo desarrollamos nanopartículas para liberación controlada de fármacos y nanopartículas capaces de producir hipertermia (es decir, calentamiento remoto) ya sea mediante luz o campos magnéticos, algo que puede aplicarse para una terapia antitumoral sin fármacos (producir la muerte celular por un aumento de temperatura) o bien para producir la liberación de un fármaco determinado precisamente por el aumento de temperatura. En colaboración con el grupo de la Dra. Nuria Vilaboa hemos demostrado la posibilidad de utilizar proteínas de choque térmico para activar mecanismos adicionales de muerte celular y así extender la zona de influencia de la hipertermia, con el grupo de la Dra. Pilar Martín Duque estamos investigando el uso de células madre y otras vesículas como caballos de Troya, con el grupo de la Dra. Eva Martín del Valle estamos desarrollando nanopartículas capaces de encapsular dos fármacos para actuar de forma conjugada contra el cáncer de pulmón… Afortunadamente, las posibilidades de actuar con nanotecnología son muy numerosas.

-El CIBER acaba de incorporar una nueva área temática centrada en la investigación oncológica, ¿qué nuevas posibilidades traerá esta incorporación?

-Es una muy buena noticia. Estoy convencido de que las colaboraciones entre CIBER-BBN y CIBERONC serán –están siendo ya a nivel de contactos entre investigadores individuales– muy fructíferas.

-Otra de las líneas de su grupo se centra en el desarrollo de sensores de gases, ¿qué resultados están obteniendo en este campo?

-Aquí nuestro objetivo es hacer sensores nanoestructurados que nos permitan detectar moléculas en fase gas a muy bajas concentraciones. Es un sensado distinto del que hacen otros grupos del CIBER para detectar moléculas en fase líquida o en fluidos biológicos. Nosotros hasta la fecha nos hemos centrado en aplicaciones no biológicas: explosivos escondidos a concentraciones de ppb o agentes de guerra química. Pero hay todo un campo en desarrollo para aplicarlos a moléculas presentes en el aire exhalado…

-El desarrollo de nanocomposites es otro de sus campos de investigación, ¿a qué aplicaciones dirigen esta investigación y cuál está siendo el balance en esta área?

-Un nanocomposite polimérico es un polímero al que se le han añadido nanomateriales. Lo que se obtiene es algo que combina lo mejor de los dos mundos: la facilidad de procesado de los polímeros y las propiedades de los nanomateriales. Así podemos diseñar plásticos que tienen una alta resistencia mecánica, que conducen la electricidad, que resisten al fuego, que son atraídos por imanes, que matan bacterias al entrar en contacto… Es una de las áreas de más rápido crecimiento de la nanotecnología. Pero es que la nanotecnología es una disciplina que se está aplicando en todos los campos, desde la medicina hasta la electrónica, desde la seguridad hasta protección del medio ambiente. La verdad es que es una suerte poder investigar en un área de tantas posibilidades.

 

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