La investigación, liderada por un equipo español y realizada en ratones, demuestra cómo estas diminutas nanomáquinas son propulsadas por la urea presente en la orina, se dirigen con precisión al tumor y lo atacan con un radioisótopo que llevan en su superficie.
El cáncer de vejiga tiene una de las tasas de incidencia más altas del mundo y es el cuarto tumor más frecuente en los hombres. A pesar de su índice de mortalidad relativamente baja, casi la mitad de estos tumores de vejiga reaparecen en un plazo de cinco años, lo que exige un seguimiento continuo del paciente.
Las frecuentes visitas al hospital y la necesidad de repetir los tratamientos contribuyen a hacer de este tipo de cáncer uno de los más difíciles y caros de curar.
Aunque los tratamientos actuales que implican la administración directa de fármacos en la vejiga muestran buenas tasas de supervivencia, su eficacia terapéutica sigue siendo baja. Una alternativa prometedora es el uso de nanopartículas capaces de administrar agentes terapéuticos directamente al tumor. En concreto, destacan los nanorrobots, nanopartículas dotadas de la capacidad de autopropulsarse dentro del organismo.
Una alternativa prometedora es el uso de nanorrobots, nanopartículas dotadas de la capacidad de autopropulsarse dentro del organismo
Ahora, un estudio publicado en la revista Nature Nanotechnology revela cómo un equipo de investigación logró reducir en un 90 % el tamaño de tumores de vejiga en ratone,s mediante una única dosis de nanorrobots impulsados por urea.
Estas diminutas nanomáquinas consisten en una esfera porosa de sílice. Su superficie contiene diversos componentes con funciones específicas. Entre ellos se encuentra la enzima ureasa, una proteína que reacciona con la urea de la orina y permite a la nanopartícula propulsarse. Otro componente crucial es el yodo radiactivo, un radioisótopo utilizado habitualmente para el tratamiento localizado de tumores.
La investigación, liderada por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y CIC biomaGUNE, en colaboración con el Instituto de Investigación Biomédica (IRB Barcelona) y la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB), abre el camino a tratamientos innovadores contra el cáncer de vejiga. Estos avances pretenden reducir la duración de la hospitalización, lo que implica menores costes y mayor comodidad para los pacientes.
Con una sola dosis de nanopartículas, observamos una disminución del 90 % del volumen tumoral. En cambio, con los tratamientos actuales los pacientes tienen entre seis y 14 citas hospitalarias
“Con una sola dosis, observamos una disminución del 90 % del volumen tumoral. Esto es significativamente más eficaz dado que los pacientes con este tipo de tumor suelen tener de seis a 14 citas hospitalarias con los tratamientos actuales. Este enfoque de tratamiento aumentaría la eficiencia, reduciría la duración de la hospitalización y los costes del tratamiento”, explica Samuel Sánchez, profesor de investigación ICREA en el IBEC y líder del estudio.
El siguiente paso, que ya está en marcha, es determinar si estos tumores reaparecen tras el tratamiento.
Un viaje fantástico a la vejiga
En investigaciones anteriores, los científicos confirmaron que la capacidad de autopropulsión de los nanorrobots les permitía alcanzar todas las paredes de la vejiga. Esta característica es ventajosa en comparación con el procedimiento actual, en el que, tras administrar el tratamiento directamente en la vejiga, el paciente debe cambiar de posición cada media hora para asegurarse de que el fármaco llega a todas las paredes.
Este nuevo estudio va más allá al demostrar no sólo la movilidad de las nanopartículas en la vejiga, sino también su acumulación específica en el tumor. Este logro ha sido posible gracias a diversas técnicas, entre ellas la tomografía por emisión de positrones (PET) médica de los ratones, así como imágenes de microscopía de los tejidos extraídos tras finalizar el estudio. Estas últimas se capturaron mediante un sistema de microscopía de fluorescencia desarrollado específicamente para este proyecto en el IRB Barcelona.
Este método escanea las diferentes capas de la vejiga y proporciona una reconstrucción en 3D, que permite la observación de todo el órgano.
“El innovador sistema óptico que hemos desarrollado nos permitió eliminar la luz reflejada por el propio tumor, lo que hizo posible identificar y localizar nanopartículas en todo el órgano sin etiquetado previo, con una resolución sin precedentes. Observamos que los nanorobots no sólo llegaban al tumor, sino que entraban en él, potenciando así la acción del radiofármaco», explica Julien Colombelli, líder de la plataforma de Microscopía Digital Avanzada del IRB Barcelona.
Observamos que los nanorrobots no sólo llegaban al tumor, sino que entraban en él, potenciando así la acción del radiofármaco
Descifrar por qué los nanorrobots pueden entrar en el tumor planteaba un reto. Estas nanopartículas carecen de anticuerpos específicos para reconocer el tumor, y el tejido tumoral suele ser más rígido que el sano.
“Sin embargo, observamos que estas nanomáquinas pueden romper la matriz extracelular del tumor y aumentar localmente el pH mediante una reacción química autopropulsada. Este fenómeno favoreció una mayor penetración tumoral y fue beneficioso para conseguir una acumulación preferencial en el tumor», explica Meritxell Serra Casablancas, coprimera autora del estudio e investigadora del IBEC.
Así, los científicos concluyeron que los nanorrobots chocan con el urotelio como si fuera una pared, pero logran penetrar en el tumor, que es más esponjoso y se acumulan en su interior. Un factor clave es la movilidad de las nanomáquimass, que aumenta la probabilidad de alcanzar el tumor.
Los nanorrobots chocan con el urotelio como si fuera una pared, pero logran penetrar en el tumor, que es más esponjoso y se acumulan en su interior
Además, según Jordi Llop, investigador del CIC biomaGUNE y colíder del estudio, «la administración localizada de los nanorrobots portadores del radioisótopo reduce la probabilidad de generar efectos adversos, y la elevada acumulación en el tejido tumoral favorece el efecto radioterapéutico”.
“Los resultados de este estudio abren la puerta al uso de otros radioisótopos con mayor capacidad de inducir efectos terapéuticos pero cuyo uso está restringido cuando se administran de forma sistémica”, añade Cristina Simó, coprimera autora del estudio.
Los investigadores Meritxell Serra y Samuel Sánchez. / IBEC
Años de trabajo, una patente y una ‘spin-off’
La tecnología subyacente a estos nanorrobots, que Samuel Sánchez y su equipo llevan desarrollando más de siete años, ha sido recientemente patentada y sirve de base para la creación de Nanobots Therapeutics, una spin-off del IBEC e ICREA constituida en enero de 2023.
La empresa, fundada por Sánchez, actúa como puente entre la investigación y la aplicación clínica: “Conseguir una financiación sólida para la spin-off es crucial para seguir avanzando en esta tecnología y, si todo va bien, llevarla al mercado y a la sociedad”. En junio, apenas cinco meses después de la creación de Nanobots Tx, cerramos con éxito la primera ronda de financiación, y estamos entusiasmados con el futuro”, destaca Sánchez.
Referencia:
Samuel Sábchez et al. “Radionuclide therapy with accumulated urease-powered nanobots reduces bladder tumor size in an orthotopic murine model”. Nature Nanotechnology (enero, 2024).