Un grupo de trabajo formado expresamente para hacer avanzar los tratamientos fotodinámicos
Los tetrapirroles son un tipo de compuesto químico activo que comprende cuatro compuestos cíclicos más pequeños conocidos como «pirroles». Ya existen tratamientos que aprovechan el modo en que estas moléculas interactúan con la luz y el oxígeno. Con todo, es necesario superar una serie de obstáculos antes de que estos tratamientos pueda emplearse de forma generalizada. «Los tetrapirroles no son muy solubles, son problemáticos cuando están dentro del organismo, su fotoabsorción no siempre es óptima desde el punto de vista clínico y pueden ser difíciles de sintetizar», explica Stéphanie Lhez, coordinadora del proyecto POLYTHEA, realizado con el apoyo de las Acciones Marie Skłodowska-Curie. El proyecto POLYTHEA se puso en marcha para maximizar la interacción entre los fotosensibilizadores y la luz, mejorar la detección de células cancerosas y bacterias, y visualizar los compuestos fotosensibilizadores activos «in vivo» e «in vitro». Para lograr estos objetivos, POLYTHEA formó a un grupo de trabajo de jóvenes científicos en técnicas multidisciplinarias. Hasta el momento, el trabajo en el marco del proyecto ha dado lugar a la publicación de cuarenta artículos, así como a la publicación de un número especial en «Journal of Porphyrins and Phthalocyanines».
Creación de una red de especialistas
Cuando los tetrapirroles absorben la luz visible en presencia de oxígeno, pueden producir sustancias químicas muy reactivas denominadas «especies reactivas del oxígeno» (ERO), que, a su vez, inducen la oxidación de biomoléculas como, por ejemplo, ácidos nucleicos, lípidos y proteínas, lo que conlleva la muerte celular. Este fenómeno confiere un gran interés médico a los tetrapirroles, ya que los tratamientos fotodinámicos basados en él podrían permitir actuar de forma específica sobre células bacterianas o cancerosas. Pero este campo depende de especialistas procedentes de diferentes disciplinas como, por ejemplo, la química orgánica y física, la biología y la microbiología, y la fotofísica y la óptica. «Si bien una persona no puede especializarse en todas estas disciplinas, debería poder trabajar en ellas y comprender los requisitos de cada componente farmacológico», comenta Lhez de la Universidad de Limoges, la entidad anfitriona del proyecto. POLYTHEA formó a diez investigadores noveles de nueve países europeos para que trabajaran en dos disciplinas: química y biología, o biología y fotofísica, o química y fotofísica, al mismo tiempo que recibían capacitación básica en la tercera. Los investigadores también realizaron estancias con socios externos al mundo universitario, lo que les permitió enfrentarse a retos industriales y ampliar sus conocimientos técnicos.
Prueba de concepto
El equipo desarrolló, entre otras soluciones, una plataforma basada en compuestos de origen biológico, como la celulosa, el quitosano y la lignina, específicamente capaces de administrar fotosensibilizadores en medios biológicos. Además, llevó a cabo un importante trabajo de química orgánica que incrementó la interacción de los fotosensibilizadores con la luz, utilizando, por ejemplo, infrarrojos, para inducir el estado de excitación necesario para generar las ERO. También se identificaron y estudiaron nuevos compuestos tetrapirrólicos que podrían actuar mejor de forma selectiva sobre células cancerosas profundas. Uno de estos compuestos es una díada de porfirina-cianina, que tiene interesantes propiedades de interacción con la luz. A pesar de la pandemia de COVID-19, la mayoría de los investigadores de POLYTHEA pudieron adaptar su trabajo en sus diferentes ámbitos de tratamiento través de experimentos «in vitro», y dos de ellos realizaron observaciones «in vivo». También se llevaron a cabo estudios preclínicos con modelos murinos que incluyeron examinar el efecto de los fotosensibilizadores en el melanoma y el carcinoma de colon, así como de moléculas radiomarcadas como agentes de tratanóstico. «Aunque la COVID-19 limitó algunos experimentos, aún logramos mejorar la comprensión básica de los mecanismos moleculares que subyacen a los tratamientos fotodinámicos. También desarrollamos nuevas rutas sintéticas y materiales de origen biológico que hacen más compatibles nuestros sistemas con el cuerpo humano», añade Lhez.
Más allá de las expectativas
Los fotosensibilizadores tetrapirrólicos ya se utilizan en la terapia fotodinámica para el tratamiento del cáncer y dermatopatías como el acné, así como en la quimioterapia fotoantimicrobiana. Sin embargo, dado que la investigación y la formación europeas en la terapia fotodinámica aún están fragmentadas, el planteamiento multidisciplinario de POLYTHEA contribuye a consolidar los conocimientos especializados en este campo. «Creemos firmemente que nuestro trabajo beneficiará a las comunidades de investigación que desarrollan nuevas terapias menos invasivas y con menos efectos secundarios», concluye Lhez.
Palabras clave
POLYTHEA, cáncer, bacteriana, infección, fotosensibilizadores tetrapirrólicos, compuestos, luz
