La investigadora del IDM-UPV de Valencia desarrolla su tesis doctoral en un prometedor enfoque con nanodispositivos con liberación controlada de fármacos para el tratamiento de tumores sólidos, los cuales resultan difíciles de tratar con las terapias convencionales

Al igual que muchos otros científicos en España, la investigadora María Miralles Buleo está convencida de la importancia de su trabajo en biomedicina para contribuir a la sociedad. A través de su tesis, está centrando sus esfuerzos en la lucha contra el cáncer, concretamente, contra los tumores sólidos. Así, Miralles contribuye actualmente al desarrollo de una bioingeniería revolucionaria de diminuto tamaño: los nanomotores. A las órdenes del Profesor Ramón Martínez Máñez, —catedrático en Química Inorgánica por la Universitat de València—, Miralles trabaja en la innovación y desarrollo de esta tecnología de vanguardia, para así ofrecer nuevos enfoques en el tratamiento contra el cáncer más allá de las terapias convencionales.

María Miralles Buleo es graduada en Biotecnología por la Universidad Católica San Vicente Mártir de Valencia con especialización en inmunología. Actualmente está desarrollando su tesis doctoral en el Instituto Interuniversitario de Investigación de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM-UPV), en la unidad mixta de Nanomedicina entre la Universitat Politècnica y el Centro de Investigación Príncipe Felipe de Valencia.

¿Cómo es exactamente una nanopartícula desarrollada por el IDM-UPV y para qué se utiliza?

Una nanopartícula es un material extremadamente pequeño, de la escala nanométrica, es decir, lo que equivale dividir un metro en un billón de partes. ¡Es incluso más pequeño que una bacteria! Este material tiene toda una serie de propiedades especiales; en nuestro caso, presenta poros en su estructura que pueden ser cargados con sustancias que nos interesen, como fármacos. Además, una nanopartícula es «funcionalizable», lo que significa que puedes modificar su superficie para adaptarla a diversas aplicaciones. La nanotecnología permite un abanico inmenso de posibilidades en biomedicina, como ocurre con el diagnóstico de enfermedades mediante biomarcadores, pero también para otras áreas como la biorremediación, para combatir la contaminación en el medioambiente, o en microbiología, para destruir los biofilms, que son recubrimientos de proteínas y azúcares que generan las bacterias para protegerse a sí mismas. Las nanopartículas pueden diseñarse para degradar estos biofilms y liberar medicamentos en los lugares de infección.

Y, ¿qué es un nanomotor? ¿En qué se diferencia de una nanopartícula?

Un nanomotor, a diferencia de una nanopartícula, puede moverse de forma activa gracias a un «combustible» o fuente de energía. En el IDM-UPV diseñamos nanomotores que responden a diferentes combustibles, como la luz de un láser, el magnetismo o reacciones enzimáticas, que acaban generando movimiento por el calor o el oxígeno generados, por ejemplo.

¿En qué consiste su investigación y tesis sobre nanomotores para el tratamiento del cáncer?

A través de mi tesis estoy trabajando con tumores de cáncer de mama triple negativo, generadores de matriz extracelular, que son muy agresivos y difíciles de erradicar. Podemos decir que los tumores de este tipo son muy «inteligentes» porque crean un microambiente a su alrededor que les permite crecer sin control. Esta matriz es un conjunto de proteínas de origen tumoral que obstruyen los vasos sanguíneos del tumor y le protege tanto de nuestro propio sistema inmune como de los fármacos antitumorales. Mi tesis consiste en diseñar nanomotores capaces de «taladrar» o derribar esa barrera para mejorar la liberación de fármacos en el interior del tumor y así erradicarlo más eficazmente. Para ello utilizo dos nanodispositivos —un nanomotor y una nanopartícula— que trabajan conjuntamente. Primero, el nanomotor, que va propulsado por un láser, está recubierto con una enzima, —la «colagenasa»—, degrada la matriz tumoral. Después, una vez el nanomotor ha perforado la matriz, una nanopartícula porosa actúa como portadora del fármaco para así liberarlo en el interior del tumor. Es una nueva manera de hacer medicina, el futuro del tratamiento en cáncer.

«Mi tesis se centra en diseñar nanomotores capaces de derribar el “armazón que protege a los tumores” (…). Es una nueva manera de hacer medicina, el futuro del tratamiento en cáncer»

Entonces, ¿cómo consiguen que los nanomotores lleguen hasta los tumores? ¿Cómo les indican hasta dónde tienen que ir?

Los nanomotores pueden emplearse para tratamientos dirigidos y liberación controlada de fármacos en el sitio específico de la dolencia. No utilizamos nada que tenga que ver con un GPS ni nada parecido, sino que nos aprovechamos de las características biológicas del propio cáncer para debilitarlo. En el caso concreto de un tumor sólido, se da un fenómeno denominado «efecto de permeabilidad y retención mejoradas», que permite que las nanopartículas se acumulen de forma natural en los vasos sanguíneos dañados en el entorno del tumor. Asimismo, en lugar de introducirlos en sangre, existe la posibilidad de inyectar los nanomotores directamente en los tumores para favorecer concentraciones más altas y mejorar su eficacia.

¿Cómo se trata el cáncer actualmente? ¿Qué ventajas ofrecen los nanomotores sobre los tratamientos convencionales?

Las terapias convencionales son principalmente la quimioterapia, radioterapia y cirugía. Aunque son muy efectivas, cuentan también con limitaciones, como la alta toxicidad y la falta de especificidad. Por su parte, los nanomotores pueden liberar fármacos directamente en el tumor, reduciendo los efectos secundarios y mejorando la eficacia de los tratamientos.

Y, ¿cuáles son las limitaciones de estos tratamientos con enfoque nanomédico?

Por ahora este tipo de nanopartículas todavía no han llegado a pacientes humanos; solo se han probado en modelos animales, concretamente, en ratones. Por su parte, falta por resolver algunas cuestiones sobre su toxicidad y su acumulación en algunos órganos, como los pulmones. Nuestro grupo está trabajando en enfoques más biocompatibles, como las vesículas lipídicas, más próximas a ser probadas en humanos.

¿Cómo fabrican los nanomotores y contra qué tumores actúan?

En general, pueden diseñarse nanomotores para casi cualquier tipo de enfermedad gracias a su enorme versatilidad. Los sintetizamos nosotros mismos en el laboratorio de química mediante reacciones ya conocidas; es un proceso relativamente sencillo. Con el tiempo, se producirán en mayor escala, aunque trabajar en la «nanoescala» es todo un desafío. El nanomotor con el que trabajo está diseñado específicamente para el cáncer de mama triple negativo, que presenta una abundante matriz a su alrededor. Sin embargo, podría aplicarse a otros cánceres generadores de matriz, como son el cáncer de páncreas, —uno de los más letales—, y la fibrosis.

«Invertir en nanomedicina convertiría a España en un referente en este tipo de tratamientos de vanguardia»

¿Por qué diría que es importante invertir en investigación en nanomedicina y nanomotores en la actualidad?

Porque estas son las terapias del futuro. Ahora mismo, la investigación en biomedicina se dirige hacia las coordenadas de la «medicina personalizada», es decir, una medicina hecha a la medida de cada paciente, creando tratamientos cada vez más efectivos, específicos y seguros. La nanotecnología aplicada a biomedicina, en concreto, nos permite abordar directamente las dianas moleculares y disminuir los efectos secundarios de los fármacos, aunque todavía nos queda un largo camino por recorrer. Creo sinceramente que esta tecnología revolucionará el modo en el que entendemos la medicina en los próximos años. Cuanto más invirtamos en nanomedicina, antes podremos trasladarla a humanos. Los resultados en modelos animales que hemos obtenido hasta ahora en el IDM-UPV son realmente prometedores. Invertir en esta tecnología convertiría a España en un referente en este tipo de tratamientos de vanguardia.