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First Biodegradable Biocatalytic VascularTherapeutic Implants

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Unos ingeniosos profármacos maximizan el beneficio terapéutico

A pesar de los avances en la química médica que permiten sintetizar infinidad de fármacos, su biodistribución y su eficacia distan mucho de ser óptimas. Para superar este problema, unos investigadores europeos han desarrollado una innovadora terapia profármaco en la que se sintetiza el fármaco activo en el lugar de acción.

Investigación fundamental
Salud

La absorción, la distribución, el metabolismo y la excreción son los obstáculos principales que deben superar los fármacos para tener efecto. Reducir la exposición sistémica a la vez que se maximiza la concentración localizada en el lugar de interés es esencial para el beneficio terapéutico. A lo largo de los años, los investigadores han ideado diversas tecnologías para lograr la administración o síntesis de fármacos localizada mediante profármacos biológicamente inertes que se activan en el lugar, normalmente con la ayuda de enzimas. Este enfoque, conocido como terapia profármaco-enzima, puede aplicarse en tratamientos contra el cáncer para administrar agentes citotóxicos.

Síntesis localizada de fármacos

Inspirados por la naturaleza, varios científicos respaldados por la financiación del Consejo Europeo de Investigación (CEI) propusieron el uso de enzimas nativas para lograr la síntesis farmacológica en el lugar de acción del fármaco, en el momento necesario y con la concentración requerida. En el proceso, comprendieron la importancia de la naturaleza química y la biocompatibilidad de los bloques de construcción —o moléculas precursoras— adecuados para que las enzimas lleven a cabo la bioconversión localizada. En consecuencia, se dedicaron a desarrollar profármacos innovadores en lugar de utilizar los disponibles en el mercado. En lo que respecta a la terapia antitumoral, los esfuerzos se centraron en la bioconversión de profármacos en el microambiente tumoral, como medida segura y eficaz para detener el crecimiento de las células cancerosas. Se diseñaron profármacos para localizar en el tumor la huella enzimática exclusiva del cáncer y utilizarla para bioconvertirse en un fármaco contra el cáncer de gran potencia. Además de los fármacos contra el cáncer, el equipo del proyecto BTVI trabajó en un tratamiento antibacteriano para evitar que las bacterias colonicen implantes. Los investigadores desarrollaron esteras fibrosas contenedoras de enzimas y revestimientos de superficie con actividad catalítica, que pueden aplicarse a la superficie de implantes metálicos que ya se destinan a fines médicos. Para ello, diseñaron profármacos innovadores que alcanzan la superficie del implante y se convierten en fármacos antibacterianos. Además, el equipo descubrió que algunas nanopartículas inorgánicas exhiben una actividad catalítica que imita la de las glucosidasas humanas y pueden utilizarse para convertir profármacos. Tras descifrar el mecanismo de la catálisis, los científicos desarrollaron nanozimas con diversas aplicaciones en biotecnología.

Ventajas de la terapia profármaco-enzima

«La síntesis localizada de fármacos es una oportunidad increíble y puede basarse en las enzimas implantadas, la propiedad catalítica inherente al implante o el repertorio enzimático de la enfermedad», explica Alexander Zelikin, becario del CEI. De hecho, los profármacos representan una herramienta sorprendente para la química medicinal, ya que enmascaran de forma inherente la toxicidad de incluso de los productos terapéuticos más potentes. La capacidad de las enzimas naturales para convertir una amplia gama de sustratos puede aprovecharse para sintetizar diversos fármacos y mediar la politerapia. Los productos terapéuticos administrados no tienen por qué ser fármacos, sino que puede tratarse de moléculas de vida corta, como el óxido nítrico, con un amplio espectro de actividades fisiológicas. El óxido nítrico se ha etiquetado como el guardián de los injertos cardiovasculares debido a sus propiedades vasodilatadoras y su capacidad para contrarrestar la agregación plaquetaria. Por lo tanto, es de gran interés aplicar la terapia profármaco-enzima en implantes vasculares para lograr la producción localizada de óxido nítrico. «Gracias al esfuerzo de nuestro equipo interdisciplinar, superamos los retos científicos y logramos avances significativos en el campo de la química medicinal», destaca Zelikin. A través de biomateriales implantables o aprovechando el propio tejido patológico, el proyecto BTVI ha presentado con éxito una metodología novedosa centrada en la síntesis localizada de fármacos, y se espera que la adopte la comunidad biomédica general.

Palabras clave

BTVI, profármaco, enzima, implante, síntesis de fármacos, óxido nítrico, tumor, cáncer, terapia profármaco-enzima

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