Plataforma Española de Nanomedicina · NANOMED Spain
La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
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La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
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La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
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La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
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La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
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La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
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La Plataforma Española de Nanomedicina es una iniciativa que pretende aglutinar a los principales actores españoles de la investigación, la industria y la administración, con el fin de impulsar una estrategia común en un campo tan sumamente multidisciplinar.
La industria del sector biomédico y biotecnológico juega un papel de liderazgo en la Plataforma, apoyada de manera muy activa por centros tecnológicos, organismos de investigación, universidades y hospitales, así como por parte de la administración pública española.
De izquierda a derecha: Rosa María Hernández, Edorta Santos Vizcaino, Ainhoa Gonzalez Pujana, Gorka Orive y José Luis Pedraz (Fuente: UPV/EHU)
Investigadores del grupo NanoBioCel que lidera José Luis Pedraz en el CIBER-BBN y la Universidad del País Vasco (UPV/EHU), junto a la Universidad de Míchigan (EE.UU.), han desarrollado un dispositivo biomédico de inmunoaislamiento celular (microcápsulas) con capacidad intrínseca para ser rastreado una vez implantado en el organismo. El novedoso diseño incorpora una sustancia natural llamada genipina, la cual emite fluorescencia intensa y estable en el rango del rojo lejano.
La monitorización no invasiva de los biosistemas basados en hidrogeles implantados, generalmente, requiere de un marcaje indirecto del vehículo o la carga, lo que aumenta la complejidad y el riesgo potencial de alterar su funcionalidad. Por primera vez, este grupo de investigadores ha demostrado que se pueden producir biosistemas basados en hidrogeles a partir de biomateriales con propiedades intrínsecas para su seguimiento no invasivo, en este caso, mediante el uso de la genipina.
El trabajo se ha publicado recientemente en Journal of Biophotonics y ha sido seleccionado por la revista como tema de portada en el mes de abril.
“Es importante señalar que hasta la fecha nadie ha explotado la fluorescencia natural emitida por la genipina como un sistema de monitorización no invasivo en terapias celulares implantadas en seres vivos –destacan los investigadores-. Como primer hito en ese sentido, hemos desarrollado un novedoso dispositivo de inmunoaislamiento que incorpora la genipina en su propio diseño, pudiendo así ser rastreable una vez implantado en el organismo. Mediante un procedimiento rápido, eficiente y no citotóxico, hemos logrado maximizar la fluorescencia de las microcápsulas hasta lograr una excelente relación de señal/ruido. Además, hemos validado el uso de la genipina como una sonda de imagen cuantitativa, demostrando que se obtiene una fluorescencia intensa y estable con buena linealidad de señal frente a dosis de microcápsulas implantadas durante varias semanas. A través de esa estrategia, hemos logrado evaluar la dosis real inyectada de forma inmediata y controlar su posición a lo largo del tiempo, lo que mejora significativamente la bioseguridad y eficacia de la terapia”.
Además, la idea puede tener una aplicación potencial exitosa en la industria de las nano, micro y macro tecnologías basadas en hidrogeles. Esas están llamadas a ser piezas fundamentales tanto para la investigación biomédica como para el avance de la medicina clínica a través de aplicaciones como la ingeniería de tejidos, la medicina regenerativa. “A medida que los sistemas de imagen de fluorescencia se vayan implementando gradualmente en la práctica clínica, creemos que nuestra propuesta podría tener una aplicabilidad exitosa en el avance de múltiples biotecnologías basadas en hidrogeles, incluidos los sistemas de administración de fármacos y células, vacunas o biosensores”, concluyen.
NanoBioCel es un grupo de investigación del Laboratorio de Farmacia y Tecnología Farmacéutica de la UPV/EHU y es miembro, a su vez, del CIBER-BBN y de la infraestructura científico técnica singular Nanbiosis-ICTS.
Artículo de referencia: Edorta Santos‐Vizcaino, Henry Haley, Ainhoa Gonzalez‐Pujana, Gorka Orive, Rosa Maria Hernandez, Gary D. Luker, Jose Luis Pedraz. Monitoring implantable immunoisolation devices with intrinsic fluorescence of genipin. Journal of Biophotonics (April 2019) DOI: https://doi.org/10.1002/jbio.201800170
Los hallazgos son relevantes tanto para comprender la actividad biológica del ADN como para su integración en nano-estructuras y dispositivos.
Un estudio de la Universidad de Basilea (Suiza) y la Universidad Autónoma de Madrid (UAM) publicado en la revista Nature Communications muestra cómo combinar medidas de espectroscopia de fuerzas y simulaciones numéricas para entender los procesos de adsorción y desorción de una superficie, y determinar así la respuesta mecánica del ADN al nivel de bases individuales.
Estudiar del ADN no solo es importante por su papel como almacén de la información hereditaria en el núcleo de las células, si no por sus posibles aplicaciones en nanotecnología. En particular, un proceso llamado ADN origami explota el plegado de hebras de ADN para crear moldes con los que sintetizar pequeñas estructuras (del tamaño de unos pocos nanómetros) en dos y tres dimensiones. Estas estructuras tienen aplicaciones como contenedores de productos farmacéuticos, conductores eléctricos y sensores.
Para ser capaz de controlar la forma de esas nano-estructuras, es importante conocer la elasticidad y las fuerzas de enlace de los componentes del ADN. Estas propiedades pueden medirse con la precisión necesaria a bajas temperaturas.
A mayor longitud mayor elasticidad
En su trabajo los investigadores utilizaron una técnica llamada de “spray” para depositar hebras de ADN con 20 nucleótidos del tipo citosina y una longitud de unos pocos nanómetros en una superficie de oro.
“Trabajando a una temperatura muy baja, de 5 Kelvin, usamos la punta de un microscopio de fuerzas atómicas para levantar uno de los extremos de la hebra. Durante este proceso, cada una de los nucleótidos que forman la hebra se va despegando uno a uno de la superficie. De esta forma logramos determinar la elasticidad del fragmento y las fuerzas necesarias para despegar la molécula de ADN de la superficie de oro”, describen los autores.
Esta técnica, que se había aplicado antes a otras moléculas, muestra un comportamiento inesperado: cuanto más largo es el fragmento de ADN que se ha despegado, mayor es su elasticidad.
Según los investigadores este resultado se puede explicar considerando que los componentes individuales de la hebra de ADN se comportan como un conjunto de muelles conectados entre sí. “Las medidas nos permiten determinar la respuesta elástica del enlace químico entre cada par de nucleótidos vecinos”.
Las simulaciones de ordenador, desarrolladas por los investigadores de la UAM, han ayudado a entender tanto la estructura del ADN después del proceso de adsorción, como la razón por la que el ADN se despega de forma discontinua de la superficie.
Estas simulaciones muestran que hay una competencia entre la deformación elástica acumulada en el fragmento despegado y los enlaces entre las bases de citosina en cada nucleótido y la superficie de oro. Por encima de una cierta deformación umbral, estos enlaces se rompen y la hebra se desplaza de forma abrupta sobre la superficie. Los valores de elasticidad obtenidos a partir de las simulaciones están en muy buen acuerdo con los experimentos, confirmando la validez del modelo de muelles en serie para describir la respuesta mecánica.
El estudio también confirma que la espectroscopia de fuerzas a baja temperatura es una herramienta muy adecuada para estudiar la elasticidad y las propiedades de enlace de hebras de ADN sobre superficies. Al igual que la microscopia electrónica de baja temperatura, proporciona a los científicos una imagen de la estructura de muestras biológicas. “Esta técnica nos da acceso a las propiedades de fricción y respuesta mecánica de los componentes del ADN, lo que resulta fundamental para determinar la viabilidad de posibles técnicas alternativas de secuenciación basadas en microscopia de fuerzas”, concluyen los autores.
Artículo de referencia: Rémy Pawlak, J.G. Vilhena, Antoine Hinaut, Tobias Meier, Thilo Glatzel, Alexis Baratoff, Enrico Gnecco, Rubén Pérez , Ernst Meyer. Conformations and cryo-force spectroscopy of spray-deposited single-strand DNA on gold. Nature Communications. DOI: 10.1038/s41467-019-08531-4
Laura M. Lechuga, jefa de grupo del CIBER-BBN en el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) (Fuente: CIBER)
Laura M. Lechuga, jefa de grupo del CIBER-BBN en el del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2) – ambos institutos miembros de Nanomed Spain-, es una de las investigadoras más relevantes en el campo de la nanomedicina. Su trabajo se centra en crear dispositivos para el diagnóstico clínico que, con una mínima muestra biológica, sean capaces de detectar enfermedades como la tuberculosis, el cáncer de colon, la sepsis o el cáncer de pulmón. Además, su tecnología puede ser adaptada al medio ambiente para evaluar la calidad del agua o del aire. En esta entrevista, repasa los proyectos más importantes que centran en estos momentos la actividad de su grupo, y aborda la situación de la mujer en la ciencia.
-¿Cuáles son las principales líneas de investigación que centran el trabajo de su grupo?
-Las líneas de investigación de mi grupo se encuadran dentro de las áreas del Nanodiagnóstico y la Nanofotónica, abordando el desarrollo tecnológico de biosensores fotónicos (nanoplasmónicos y nanointerferométricos) y su completa integración en plataformas de análisis portátiles tipo “point-of-care”. Somos un grupo multidisciplinar que aborda sofisticados desarrollos en física e ingeniería y los traslada a aplicaciones prácticas de diagnóstico clínico y medioambiental, principalmente.
-Su grupo tiene una amplia trayectoria en el desarrollo de nanobiosensores, ¿qué aplicaciones tienen estos dispositivos?
-Estos dispositivos pueden cubrir un amplio espectro de aplicaciones que van desde el diagnóstico clínico precoz, el control medioambiental o alimentario, la prevención de guerras químicas o bacteriológicas o el diagnóstico veterinario y agrícola. Nosotros nos centramos fundamentalmente en el diagnóstico precoz de enfermedades (como el cáncer o enfermedades neurodegenerativas) así como en el control medioambiental y el estudio de las interacciones del medio ambiente con la salud humana.
-¿Qué aportan estos nanobiosensores a los avances en investigación biomédica y en la práctica clínica?
-El uso de estos dispositivos conlleva ventajas significativas, especialmente porque permiten análisis rápidos, con gran precisión y utilizando una mínima cantidad de muestra del paciente. Además los dispositivos biosensores pueden ser portátiles y fáciles de usar, facilitando en gran medida el diagnóstico en cualquier lugar y en cualquier momento. En el caso de la investigación biomédica, su uso aporta una mayor facilidad en el análisis de todo tipo de interacciones biomoleculares sin la necesidad de emplear tediosos métodos de preparación de las muestras o métodos complejos de evaluación de los datos obtenidos.
-¿En qué proyectos trabajan?
-Nuestro trabajo se centra en dos direcciones fundamentales: por una parte desarrollamos la tecnología completa de los dispositivos, llegando incluso a producir prototipos pre-comerciales. Por otra parte, desarrollamos aplicaciones específicas especialmente dirigidas al diagnóstico precoz de enfermedades como puede ser el cáncer o las enfermedades neurodegenerativas. Las aplicaciones desarrolladas se comprueban con la evaluación de muestras reales provenientes de diferentes hospitales del país o bien de biobancos y los resultados de nuestros dispositivos son validados con las técnicas de referencia para demostrar la viabilidad de nuestra tecnología.
-¿En qué patologías se centran?
-De nuestro trabajo actual, me gustaría destacar los proyectos centrados en la detección temprana de aquellos tipos de cáncer donde este diagnóstico temprano es muy complicado, como en el caso del cáncer de pulmón, donde evaluamos sutiles cambios epigenéticos en las células del paciente que pueden indicar este inicio. También la detección del consumo de gluten en enfermos celíacos usando tan solo unas gotas de su orina, un trabajo que llevamos a cabo en colaboración con una empresa nacional que tiene interés en comercializar un “point-of-care”con este biosensor. Además, hemos desarrollado la monitorización de anticoagulantes como el Sintrom® utilizando una ínfima cantidad del suero de los pacientes, lo que abre una puerta a la esperanza para estos enfermos, ya que este control a día de hoy es muy complejo. Asimismo, estamos trabajando en la detección rápida de sepsis en el plasma de pacientes que se encuentran en las UCIs de los hospitales, ya que esta enfermedad requiere de un diagnóstico muy rápido y muchas veces no se puede esperar a los resultados del laboratorio clínico.
-Coordina un proyecto “EuroNanoMed3” para monitorización de lesiones cerebrales, ¿cómo avanzan en este proyecto y en qué consiste?
-Este es un proyecto muy interesante que acaba de comenzar y donde pretendemos dar respuesta a un problema concreto en el diagnóstico y posterior seguimiento al tratamiento de los enfermos afectados por lesiones cerebrales. Hoy en día, el diagnóstico, pronóstico y la eficacia de los tratamientos de rehabilitación son principalmente evaluados mediante exámenes clínicos, neuroimagen y pruebas electrofisiológicas durante una larga hospitalización del enfermo. Pretendemos ofrecer como alternativa una nueva plataforma multibiosensora que sea capaz de la identificación y cuantificación simultánea de un conjunto de biomarcadores cerebrales presentes en la sangre del enfermo que son indicativos tanto de la gravedad de la lesión como de la respuesta de la misma a los tratamientos médicos. De esta forma, se agilizaría tanto el diagnóstico como el seguimiento de la recuperación y se podría proporcionar al enfermo una mejor calidad de vida.
-¿Cómo percibe la situación de la mujer en la actividad científica desde su propia experiencia como investigadora?
-Aunque con el paso de los años ha aumentado y mucho el número de científicas, lo cierto es que la progresión en la carrera científica sigue siendo mucho más compleja para las mujeres. Por eso hay muy pocas mujeres científicas en la dirección de grupos de investigación, en posiciones de alta gestión, en puestos de dirección o de mando. El famoso “techo de cristal” es una realidad tangible y que veo difícil que desaparezca en un futuro cercano.
-¿Cuáles son las principales fortalezas de las mujeres científicas?
-Estoy convencida que las principales fortalezas de las científicas son su capacidad de lucha y resistencia en un ambiente profesional y social adverso, además de su gran capacidad de trabajo, tanto dentro como fuera del laboratorio.
-¿Percibe avances en la eliminación de las barreras de género en la ciencia?
-Se perciben algunos avances, pero estos son muy lentos. Hace años pensaba que la eliminación de las barreras de género en ciencia (y en general en todos los ámbitos) se produciría de forma más rápida debido a la concienciación social del problema; pero ahora veo que el proceso es mucho más lento de lo que indicaban nuestras expectativas. A pesar de la concienciación, no ha existido una voluntad real para eliminar estas barreras porque los centros de decisión siguen estando mayoritariamente en manos masculinas y porque pocos hombres son realmente conscientes de la existencia de estas barreras.
Itxaso García Orue (Fuente: Nuria González UPV/EHU)
Creado por investigadores de la UPV/EHU, se compone de nanofibras de un polímero biodegradable, Aloe vera y nanopartículas lipídicas
La revista International Journal of Pharmaceutics ha publicado recientemente el estudio titulado ‘Composite nanofibrous membranes of PLGA/Aloe vera containing lipid nanoparticles for wound dressing applications’, que ha desarrollado un nuevo apósito para el tratamiento de las heridas crónicas y que actúa como una segunda piel, protegiendo la herida, manteniéndola hidratada y favoreciendo el proceso de cicatrización.
El apósito logrado se compone de nanofibras de un polímero biodegradable (PLGA), Aloe vera y nanopartículas lipídicas, y se obtiene mediante la técnica de electrospinning o electrohilado. Esta técnica para la fabricación de fibras está basada en un conjunto de conceptos electromagnéticos, como la carga electrostática, en donde una solución, generalmente polimérica, se ve inducida por ese efecto y da como resultado fibras de diversos tamaños. El electrohilado aporta a los elementos desarrollados diversas características, como una amplia superficie por unidad de área, porosidad y una serie de propiedades mecánicas, siendo atractivo a nivel biotecnológico.
Resultados del ensayo in vivo. (A) Fotos representativas de cada grupo en cada intervalo de tiempo y (B) gráfico en el que se expresa el cierre de la herida como porcentaje de reducción de su área inicial. (Fuente: UPV/EHU)
Como explica Itxaso García Orue, una de las autoras del estudio y miembro del Grupo NanoBioCel de la Facultad de Farmacia de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea, “debido a la incorporación de Aloe vera, con propiedades proliferativas, el apósito fue capaz de mejorar la proliferación de fibroblastos en un estudio in vitro. Asimismo, en un estudio de cicatrización llevado a cabo en ratones diabéticos, el apósito promovió de manera significativa el cierre de la herida, la reepitelización y la resolución del proceso inflamatorio. La incorporación de las nanopartículas lipídicas mejoró las propiedades mecánicas y grosor del apósito, facilitando su manipulación y aplicación”.
Para el trabajo ahora publicado se desarrollaron dos vendajes. Al primero se le añadió una emulsión de PLGA y Aloe vera (1:1), y al segundo se agregaron nanopartículas lipídicas (NLC) a la emulsión mencionada anteriormente. Esa incorporación de un componente lipídico se realizó para evitar la adhesión del apósito a la herida y mejorar su manejo. Ambos apósitos mostraron una caracterización similar e iguales resultados en su efectividad en la cicatrización de heridas, aunque se observó un mejor manejo en la formulación PLGA-AV-NLC con respecto a la elasticidad y el espesor. “Por consiguiente, la membrana nanofibrosa PLGA-AV-NLC podría ser una estrategia prometedora para el tratamiento de heridas crónicas, ya que mejoró el manejo en comparación con la formulación sin NLC”, concluye la investigadora.
El grupo de Infecciones Bacterianas: Terapias Antimicrobianas del IBEC, liderado por Eduard Torrents, ha diseñado un nuevo método que permite, por primera vez, comprobar la eficacia de los fármacos antimicrobianos que incluyen nanopartículas en su estructura. Esta nueva técnica, se ha publicado recientemente en la revista Journal of Nanobiotechnology.
La resistencia bacteriana es una de las mayores amenazas a las que se enfrenta la salud global en la actualidad. Según datos de la OMS, cada vez hay más infecciones (neumonía, tuberculosis, gonorrea) cuyo tratamiento se ha complicado debido a la pérdida de eficacia de muchos antibióticos. El origen de este problema se encuentra en el uso indebido y abusivo de los antibióticos, que provoca que las bacterias se vuelvan resistentes a ellos. En consecuencia, los antibióticos pierden eficacia.
En este contexto, son necesarias estrategias terapéuticas innovadoras, capaces de impedir que los microorganismos desarrollen mecanismos de resistencia. Desde hace unos años, los científicos estudian las llamadas nanopartículas metálicas, partículas de un tamaño inferior a la milésima parte de un cabello humano formadas por átomos de metal como el oro o la plata, entre otros. Estas partículas se adhieren a las membranas de las bacterias y, por este motivo, los expertos están sintetizando fármacos antimicrobianos que las incluyen en su estructura, con el objetivo de aumentar la eficacia del tratamiento y reducir la aparición de resistencias bacterianas.
Si bien este enfoque terapéutico es muy prometedor, aún no ha llegado al mercado. ¿Por qué motivo? Existe una enorme dificultad para validar su eficacia: al ser metálicas, las nanopartículas alteran los resultados de las validaciones biológicas, haciendo imposible comprobar si el fármaco funciona o no.
Por primera vez, científicos del Instituto de Ingeniería Biomédica de Cataluña (IBEC) han diseñado una técnica que permite evaluar la eficacia de los fármacos unidos a nanopartículas de manera precisa y fiable.
Rompiendo la barrera existente en las validaciones biológicas
“Actualmente, existe una amplia gama de nanopartículas dirigidas a enriquecer la próxima generación de antimicrobianos. Pero la mayoría de estas estructuras poseen unas propiedades ópticas que alteran los resultados de la validación biológica,” explica Eduard Torrents, investigador principal del grupo de Infecciones Bacterianas: Terapias Antimicrobianas del IBEC y colíder del estudio. Y añade, “La creación de tratamientos innovadores debe ir de la mano del desarrollo de nuevos métodos de validación, porque los antiguos no son útiles.”
La nueva metodología ha sido testada con nanopartículas de oro unidas a fármacos que atacaban a tres especies distintas de bacterias: Escherichia coli, responsable de innumerables infecciones como algunas gastroenteritis, cistitis y meningitis; Staphylococcus aureus, culpable de la mayoría de las intoxicaciones alimentarias, y Pseudomonas aeruginosa, causante de infecciones en el tracto respiratorio. En todos los casos, la nueva técnica ha permitido validar la eficacia de los antimicrobianos con nanopartículas.
“Además de ser barata, esta técnica tiene una alta resolución y una elevada sensibilidad. Con ella, abrimos las puertas al uso de nanopartículas para tratar infecciones bacterianas, un objetivo que perseguimos desde hace años”, comenta Torrents. Y concluye, “La posibilidad de aplicar terapias nuevas y efectivas que nos libren de la problemática de las resistencias bacterianas, tendrá un elevado impacto en la salud global de las personas.”I
Artículo de referencia: Vukomanovic M, Torrents E. High time resolution and high signal-to-noise monitoring of the bacterial growth kinetics in the presence of plasmonic nanoparticles. Journal of Nanobiotechnology, 2019. https://doi.org/10.1186/s12951-019-0459-1
El pasado 11 de marzo se celebró la primera reunión del proyecto europeo ABISens “Monitoring of Acquired Brain Injury and recovery biomarkers by the combined label-free nanoSensing of multiple circulating molecules” en las instalaciones del Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología ICN2.
Participantes en la reunión de inicio del proyecto ABISens en el ICN2 (Fuente: CIBER).
Esta nueva iniciativa tiene como objetivo ofrecer una nueva plataforma de nanobiosensores fotónicos que permita identificar y cuantificar múltiples biomarcadores cerebrales en sangre con alta sensibilidad y en poco tiempo. La nueva plataforma empleará circuitos nanofotónicos en combinación con la química de oligonucleótidos.
El grupo de investigación del CIBER-BBN liderado por Laura M. Lechuga, en colaboración con el grupo de Ramón Eritja, participan como coordinador del proyecto EURONANOMED-III. El proyecto, en el que trabajarán además investigadores del Instituto Clínico Maugeri Spa Società Benefit (ICSM) de Italia e investigadores de la Universidad de Bordeaux (UNIBO) en Francia, responde a la necesidad clínica de evaluar a los pacientes tras lesiones cerebrales que producen discapacidades graves. La herramienta final que se desarrolle tras el proyecto se validará en muestras de 40 pacientes con lesión cerebral.
El proyecto, que tendrá una duración de 3 años y un presupuesto de más de 700.000 €, está financiado por la convocatoria de proyectos de investigación transnacionales en nanomedicina, en el marco de la red europea de investigación ERA-NET Cofund EURONANOMED III (2016-2021) “European Innovative Research & Technological Development Projects in Nanomedicine (ENM III)”. A nivel nacional el Instituto de Salud Carlos III será la entidad que financiará al grupo coordinador de CIBER-BBN.
Un equipo de investigadores coordinado por CIC biomaGUNE ha iniciado los trabajos en esta línea
Equipo de investigadores del proyecto Oxigenated (Fuente: InnovaSpain).
El proyecto se llama Oxigenated y tiene por objeto desarrollar nanotransportadores de oxígeno y agentes fotosensibilizantes para el tratamiento de cáncer por medio de terapia fotodinámica. Es la meta que persigue un equipo de investigadores que, coordinado por CIC biomaGUNE, ha iniciado la semana pasada sus trabajos.
En dicho trabajo se considera el desarrollo de los transportadores y estudios in vitro e in vivo en diferentes modelos de cáncer para evaluar el potencial terapéutico de los materiales fabricados. Se quiere aplicar los resultados obtenidos en el tratamiento por terapia fotodinámica, con el fin de mejorar los resultados y, por lo tanto, las condiciones de vida de los pacientes tratados.
“La terapia fotodinámica se basa en la generación foto estimulada de radicales libres que causan la muerte de células cancerígenas”, explica Sergio Moya, investigador de CIC biomaGUNE y coordinador de Oxigenated. “Es una terapia particularmente útil en cáncer de piel y en la enfermedad de Bowen”.
Lo que pretenden los investigadores ahora es “aplicar en tejido maligno un agente fotosensibilizante, al que se excitará con luz, para formar especies reactivas de oxígeno y radicales libres”. De esta forma, “los radicales libres serán los responsables finales de la muerte de las células cancerígenas”.
El investigador señala que “la presencia de oxigeno tisular es fundamental en esta terapia, pero el bajo contenido de oxígeno en el tejido maligno (hipoxia) limita su aplicabilidad”. El proyecto Oxigenated busca incrementar el contenido de oxígeno en el tejido cancerígeno, de modo que se pueda hacer más efectiva la terapia fotodinámica utilizando materiales en escala nanométrica que actúen como transportadores de oxígeno”, añade.
Proyecto multidisciplinar y europeo
Se trata de una investigación de carácter multidisciplinar que involucra aspectos de ciencia de materiales, física, biología molecular, medicina e imagen preclínica. De hecho, el equipo del centro de investigación guipuzcoano está integrado por químicos con experiencia en nanotecnología y ciencia de materiales en la interfaz con biología y medicina: Sergio Moya (coordinador); Patricia Andreozzi, experta en nanomedicina en cáncer; Eduardo Guisasola, especialista en el desarrollo de sistemas de liberación controlada para aplicaciones en cáncer, y Elisa Bindini, experta en la fabricación de nanomateriales y materiales híbridos.
Oxigenated es un proyecto financiado por la Comisión Europea dentro del programa marco de investigación e innovación Horizon2020 y Acciones Marie Skłodowska Curie Research and Innovation Staff Exchange (MSCA-RISE). El programa MSCA-RISE tiene como objetivo fomentar colaboraciones internacionales a través de intercambios de investigadores entre instituciones europeas y no europeas e intersectoriales entre academia e industria dentro de Europa.
La tuberculosis es una enfermedad infecciosa que supone un grave problema de salud pública y, según datos de la OMS, 10,4 millones de personas enfermaron de tuberculosis y 1,7 millones murieron en el año 2016. Por lo tanto, avanzar en el desarrollo de nuevas herramientas para el diagnóstico y tratamiento es fundamental y el uso de las nanopartículas podría abrir un nuevo horizonte para hacer frente a las infecciones causadas por la Mycobacterium tuberculosis.
En esta línea, investigadores del CIBER en la Universidad de Zaragoza, y en el Instituto de Investigación Germans Trias i Pujol, han demostrado la superior efectividad in-vitro tras el uso de nanopartículas de ácido poliláctico-co-glicólico (PLGA) cargadas de rifampicina (uno de los fármacos que se usan en combinación para el tratamiento de la tuberculosis), comparado con el efecto del antibiótico libre.
Los investigadores han encapsulado la rifampicina en nanopartículas, que a su vez han sido encapsuladas en macropartículas tipo ‘Matrioskas’, resistentes al pH ácido del estómago. De esta forma, las micropartículas se podrían administrar de forma oral, una forma no invasiva y bien aceptada por el paciente, resistir la degradación gástrica y alcanzar el intestino. Allí se liberarían las nanopartículas de PLGA cargadas del fármaco anti-tuberculosis y cruzarían la pared intestinal para poder alcanzar la circulación sistémica y potencialmente los macrófagos alveolares infectados por el patógeno intracelular, co-localizando las nanopartículas cargadas de antibiótico con el agente patógeno. Hoy en día la rifampicina se suministra por vía oral, sin embargo es bien conocido que hasta un 26% de la dosis suministrada es degradada en el estómago.
El fármaco encapsulado lograría cruzar la pared intestinal
Estas nanopartículas fueron capaces de migrar por una membrana epitelial in-vitro que mimetiza la pared intestinal y así poder cumplir con su función de transporte y liberación controlada del fármaco encapsulado, que de esta manera evita el contacto con enzimas digestivas y con el bajo pH. “Este estudio sentará las bases para futuras investigaciones basadas en nanopartículas, orientadas a la evaluación in vivo de esas nanopartículas con antibióticos en ratones infectados con tuberculosis”, explica el investigador del CIBERES José Domínguez.
Los investigadores de este estudio iniciaron su colaboración gracias al proyecto TARMAC, financiado gracias a una iniciativa del CIBER-BBN, el CIBERES y de la Sociedad Española de Neumología y Cirugía Torácica (SEPAR). Dicho proyecto se centró en el desarrollo de nuevas herramientas para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades infecciosas del tracto respiratorio, particularmente la tuberculosis.
Medicamentos Innovadores, Nanomedicina, Tecnología Sanitaria y Mercados Biotecnológicos: cómo potenciar hubs de investigación biomédica en España
La Plataforma Española de Nanomedicina (NanomedSpain), coordinada por el Director del IBEC Josep Samitier, ha participado de nuevo en la Conferencia Anual de Plataformas Tecnológicas de Investigación Biomédica que se ha celebrado en Madrid durante los días 5 y 6 de marzo.
En la conferencia de este año, coorganizada por Farmaindustria, Asebio, NanomedSpain y FENIN, se ha abordado el tema de cómo potenciar los hubs de investigación biomédica en España.
Durante la mañana del día 5, los directores de las cuatro plataformas nacionales presentaron un resumen de su actividad durante el 2018, seguido de las charlas de sus ponentes invitados. Este año, NanomedSpain ha invitado a Per Matsson, presidente de EIT Health Scandinavia y CTO en Thermo Fisher Scientific Immunodiagnostics, con la charla titulada “Innovación en salud: desde el descubrimiento de biomarcadores hasta su implementación».
Además, NanomedSpain ha co-organizado una de las sesiones paralelas de la tarde del día 5. Dicha sesión, bajo el título de «Nuevas tecnologías aplicadas a la lucha del cáncer pediátrico» fue moderada por Sergio Muñoz de FENIN, entre sus participantes estaba Joan Montero del grupo de Nanobioingeniería del IBEC hablando sobre «Ensayos funcionales para medicina personalizada contra el cáncer». Otros de los participantes en la sesión fueron Marisa Ogando Serrano de Bioterra, Adriana Montero de Roche Diagnostics y Antonio Pérez-Martínez de H. La Paz.
De izquierda a derecha: Antonio Pérez-Martínez, Joan Montero, Sergio González, Sergio Muñoz, Maria Ogando Serrano, Adriana Montero y Teresa Sanzhis, durante la sesión co-organizada por NanoMedSpain
En los últimos años, España ha logrado posicionarse entre los países europeos con mejores condiciones para albergar el desarrollo de ensayos clínicos, hasta el punto que un tercio de todos los ensayos realizados en Europa ya cuentan con participación española. Esta tendencia positiva que está experimentando la investigación biomédica en España, tiene todavía camino por recorrer, ante los nuevos paradigmas que están planteando las nuevas terapias, la medicina de precisión, el big data, la nanomedicina.
En todas ellas, España cuenta con un alto nivel científico de los profesionales, excelencia de los centros de investigación, la implicación de los pacientes y el compromiso del sector industrial. Son varios los proyectos de investigación internacionales que se lideran y coordinan por científicos españoles, para situar a nuestro país entre los mejores en el área de la investigación biomédica; se necesita además una política coordinada de la Administración Pública que potencie el desarrollo de hubs en este sector relevante para el país.
La Tesis doctoral titulada: «Terapia contra el cáncer basada en la biomimética de los nanotubos de carbono con los filamentos celulares», de Lorena García Hevia y dirigida por la Dra. Mónica López Fanarraga, del grupo de Nanomedicina-IDIVAL del Departamento de Biología Molecular de la Facultad de Medicina ha resultado doblemente premiada por la Universidad de Cantabria.
La Tesis ha estado premiada con el Premio Extraordinario de Doctorado en el área de Ciencias de la Salud 2018 y con el Premio Juan María Parés en la Modalidad de Tesis doctoral en el Área de Ciencias de la Salud.
En esta tesis doctoral se demostró el efectos citotóxico de los nanotubos de carbono, estructuras compuestas por hojas de grafeno enrolladas sobre sí misma de forma cilíndrica (con unas o varias capas) que poseen un diámetro de entre 2-25 nanómetros. Estos nanotubos mostraron efectos anti-proliferativos, citotóxicos y anti-migratorios in vitro, en diferentes líneas celulares de cáncer (glioblastoma, neuroblastoma, cáncer de útero). De especial importancia fueron los resultados obtenidos in vivo, en modelos murinos, donde se demostró que los nanotubos de carbono pueden desarrollar efectos antitumorales mediante la reducción de hasta un 40% del volumen tumoral en melanomas malignos sólidos, con la importancia que ello supone para ser usado, en un futuro, como terapias anticancerígenas. Además, estos resultados fueron ratificados incluso en tumores resistentes a terapias anticancerígenas tradicionales, como puede ser el taxol®, donde estos nanomateriales pueden jugar un papel clave.
Estos magníficos resultados obtenidos in vivo, demuestran que dicho nanomaterial es una importante plataforma para seguir perfeccionando hasta llegar a su comercialización. Por tanto, dicho trabajo demuestra la existencia de una solución innovadora a la problemática del cáncer en el campo de la Nanomedicina, exponiendo una importante y notoria aplicabilidad a corto plazo.
Esta tesis doctoral está avalada por seis publicaciones científicas, todas ellas en revistas de alto impacto y en los que figura como primera autora la firmante de la Tesis (Lorena García Hevia) y ha sido financiada por el Instituto de Investigación Sanitaria (IDIVAL) al cual pertenece el grupo de Nanomedicina.
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