Un equipo gallego descubre un nuevo y revolucionario sistema de transporte de fármacos a las células
CIENCIA
El hallazgo, publicado en «Nature», abre un campo científico que permitirá aumentar la eficacia de los medicamentos
23 mar 2022 . Actualizado a las 20:25 h.Agua y aceite. Son dos sustancias antagónicas, que se repelen, pero cuya combinación es necesaria para transportar los fármacos a las células. El aceite para traspasar la membrana lipídica que las protege y el agua para disolver el medicamento en su interior. Esta inusual mezcla se consigue con las moléculas anfifílicas, que contienen una parte hidrofílica, soluble al agua, y otra hidrófoba, que la repele. Es la base sobre la que se sustenta el sistema de liberación de fármacos utilizado en las últimas décadas, en el que el principio activo se envuelve en lípidos o polímeros que reúnen estas cualidades y que se utilizan como vehículos de transporte.
Pero esta exitosa estrategia tiene sus limitaciones: en ocasiones este comportamiento puede dañar la membrana y, en otros, los compuestos anfifílicos muestran poca solubilidad, lo que puede limitar la efectividad de los fármacos.
Ahora, en un nuevo y revolucionario abordaje un equipo de científicos del Centro Singular de Investigación en Química Biolóxica y Materiais Moleculares (Ciqus) de la Universidade de Santiago, en colaboración con científicos de la Jacobs University de Bremen (Alemania) han descubierto un nuevo vehículo de transporte de fármacos al interior de la célula que rompe el dogma establecido y que abre un nuevo y prometedor campo de investigación. Los nuevos portadores son clústeres de boro con forma esférica, carga negativa y una excelente solubilidad en el agua, lo que, a priori, podría aumentar la efectividad del medicamento. El hallazgo ha sido publicado en la revista científica Nature, lo que da prueba de la relevancia del descubrimiento.
«Hemos abierto un campo nuevo para el transporte de moléculas hidrofílicas, como por ejemplo los fármacos. Es un libro blanco con las páginas aún por escribir en el que aún nos queda mucho por trabajar y descubrir, pero que aporta un conocimiento nuevo. Estamos muy ilusionados», explica exultante Javier Montenegro, el responsable del equipo que ha promovido el hallazgo en el Ciqus.
La clave del nuevo sistema de liberación de fármacos reside en su naturaleza supercaotrópica. O, lo que es lo mismo, una propiedad que permite desordenar las moléculas de agua y deshidratar la carga que transportan, que en esencia es lo que les permite atravesar la membrana hidrófoba protectora de las células.
El nuevo mecanismo presenta varias particularidades que chocan con lo establecido, pero que, aun así, lo convierten en un vehículo potencialmente eficaz y seguro para el transporte de los fármacos por sí mismo o en combinación con el sistema convencional anfifílico. Lo primero que choca es que los clústeres de boro que se utilizan como transportadores son moléculas inorgánicas, diseñadas por síntesis química, cuando la lógica podía apuntar a que el medio ideal fuese una molécula orgánica, similar a la membrana celular.
La segunda diferencia, igual o más sorprendente, es que se trata de una sustancia aniónica, con carga negativa. ¿Por qué es inusual en este caso? Porque las membranas celulares también tienen parte de carga negativa, con lo que lo normal sería que se repeliesen. Pero no lo hacen, o al menos no con la fuerza suficiente.
El tercer factor relevante es la interacción entre el vehículo y la molécula (el fármaco) que transporta, que también es completamente diferente a lo conocido. Su naturaleza supercaotrópica genera un caos, un desorden en el agua -el componente acuoso de la membrana protectora de la célula- que genera una deshidratación temporal que le permite superar esta barrera. «Al ocurrir esta deshidratación no es necesario encapsular la molécula que contiene el principio activo. Estamos ante un mecanismo muy diferente, que no tiene nada que ver desde un punto de vista físico y químico con las interacciones conocidas. Es completamente diferente», subraya Javier Montenegro.
«Los nuevos vehículos tienen unas propiedades de transporte muy particulares», sostiene Andrea Barba-Bon, investigadora del equipo alemán y primera coautora del estudio. «A diferencia de los tradicionales compuestos anfifílicos, el orden en que se añaden los clústeres y las moléculas que queremos transportar a las vesículas, o incluso el tipo de membrana, tienen un efecto mínimo sobre su efectividad», añade.
La nueva estrategia sirve para administrar con gran eficiencia una amplia variedad de sustancias bioactivas, desde pequeñas moléculas a péptidos de mayor tamaño. Estos complejos de boro pueden transportarlas con éxito al interior de células vivas, tal y como ha demostrado el grupo de Javier Montenegro, que ha conseguido llevar diferentes cargas hidrofílicas (solubles en agua) al interior de las células, incluyendo la faloidina, una molécula empleada habitualmente como marcador bioquímico del citoesqueleto.
«Hemos identificado una clase completamente nueva de vehículos que podrían ser utilizados para llevar distintos fármacos al interior de las células. Los aniones supercaotrópicos son una nueva herramienta, totalmente diferente a las que había hasta la fecha, para poder internalizar sustancias hidrófilas en la célula, cuyo potencial se acaba de empezar a explorar», explica Guilia Salluce, doctoranda en el Ciqus del profesor Montenegro y que también figura como primera coautora del estudio.