Mejora de los resultados de la radioterapia con nanopartículas
A pesar de que los avances tecnológicos en radioterapia han reducido el riesgo de complicaciones en los tejidos normales, el tratamiento de los tumores resistentes a radioterapia sigue siendo un desafío. En la última década, los científicos han registrado una mejora de la eficacia de la radioterapia gracias al uso de nanopartículas. Aparte del efecto físico (potenciación de la dosis), las nanopartículas podrían interactuar con macromoléculas biológicas fundamentales que inducen cambios bioquímicos en las células y mejoran el efecto del proceso de radiación. Sin embargo, los mecanismos subyacentes a estos efectos todavía no se conocen plenamente.
Información sobre el efecto bioquímico de las nanopartículas
El proyecto NANOCANCER, emprendido con el apoyo del programa Marie Skłodowska-Curie, tenía como objetivo investigar los mecanismos por los cuales las nanopartículas sensibilizan las células cancerosas a la radioterapia. Las nanopartículas tienen un tamaño que puede variar entre 1 y 100 nm, y se acumulan preferentemente en el tumor en lugar de en otras partes del cuerpo, ya sea a través del direccionamiento activo, ya sea a través de un fenómeno denominado permeabilidad y retención aumentada. Logran una mayor penetración en las células cancerosas y menores efectos secundarios sobre las células normales en comparación con los radiosensibilizadores convencionales. Para dilucidar el daño celular que las nanopartículas inducen a escala molecular, los socios del proyecto emplearon la microespectroscopia infrarroja por transformada de Fourier basada en la radiación de sincrotrón (SR-FTIRM, por sus siglas en inglés) como herramienta bioanalítica. Esta técnica vibracional permite identificar la composición química y la estructura de las moléculas empleando luz infrarroja. Los investigadores irradiaron células de glioma que contenían nanopartículas de gadolinio y oro con varios tipos de haces de iones médicos como fotones, protones y iones más pesados, y estudiaron las diferencias en la composición celular mediante un análisis de componentes principales. «Nuestro objetivo era identificar la repercusión bioquímica de los métodos de radioterapia basados en nanopartículas en las principales biomoléculas celulares como el ADN, los lípidos y las proteínas», explica Imma Martínez Rovira, investigadora beneficiaria de una beca Marie Skłodowska-Curie. Los investigadores descubrieron que las nanopartículas inducían modificaciones primordiales para la estructura adecuada de las proteínas celulares, mientras que también repercutían en la estructura y la longitud de la cadena de varios lípidos. En cuanto al ADN, las nanopartículas provocaron una serie de cambios estructurales y conformacionales, además de potenciar el daño en el ADN. En conjunto, estos cambios moleculares inducidos por las nanopartículas dieron lugar a una mayor producción de especies reactivas del oxígeno (ERO) y respuesta al daño en el ADN. Además, los efectos de sensibilización de la radioterapia y las nanopartículas eran de tipo específico y dependían del tipo de célula y la configuración de la irradiación.
Relevancia y perspectivas de futuro de NANOCANCER
Los hallazgos de NANOCANCER sobre los cambios bioquímicos inducidos por las nanopartículas arrojaron luz sobre un proceso poco conocido. Además, sentaron las bases para mejorar el índice terapéutico de la radioterapia e incrementar la destrucción de células tumorales. Esto reviste especial interés para el tratamiento de enfermedades con un mal pronóstico como el cáncer radiorresistente. «Hacer un seguimiento de los cambios bioquímicos basados en nanopartículas es una tarea compleja que requiere la investigación de una amplia gama de procesos; por tanto, justifica hacer más investigaciones experimentales», subraya Ibraheem Yousef, supervisor del proyecto. Sin embargo, el proyecto destacó la pertinencia de la técnica SR-FTIRM para evaluar las respuestas celulares a métodos de radioterapia innovadores. En general, el método multidisciplinar de NANOCANCER, con socios tanto del mundo académico como clínico, aportó conocimientos a distintos campos. Esto es fundamental para mejorar nuestra comprensión del cáncer, así como para desarrollar métodos innovadores para el tratamiento y la gestión de enfermedades. Teniendo en cuenta el número de personas que se someten a radioterapia y el coste socioeconómico que conlleva, la mejora de las pautas de tratamiento contra el cáncer es necesaria desde hace mucho tiempo.
Palabras clave
NANOCANCER, radioterapia, nanopartículas, glioma, ADN, lípido, proteína
