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Las nanopartículas de óxido de cerio podrían mejorar el pronóstico del carcinoma hepatocelular

Una larga colaboración entre el IDIBAPS y el ICN2, encabezada por el Prof. Wladimiro Jiménez y el Prof. ICREA Víctor F. Puntes, ha demostrado que la administración de nanopartículas de óxido de cerio en un modelo animal de ratas puede competir con los tratamientos disponibles en la actualidad. La investigación publicada en Hepatology demuestra que los tejidos humanos también absorben y retienen las nanopartículas convirtiéndolas en una potencial y prometedora nueva estrategia farmacológica.

De izquiera a derecha: Guillermo Fernández‐Varo, Víctor Puntes, Wladimiro Jiménez y Meritxell Perramón.

El carcinoma hepatocelular es el cáncer de hígado más frecuente y ocupa la tercera posición en el ranking mundial de cánceres con mayor mortalidad. Su aparición está relacionada con los virus de la hepatitis B y C, el alcoholismo, enfermedades metabólicas del hígado y la exposición a ciertas toxinas. Aunque se han descrito los mecanismos moleculares con detalle, por el momento no se dispone de un tratamiento efectivo una vez superadas las fases tempranas de la enfermedad. Cuando ya no se puede recurrir a la ablación en los primeros estadios de progresión, las mejores aproximaciones terapéuticas no consiguen frenar la progresión de la enfermedad. Según publica la revista Hepatology, esto podría cambiar gracias a un tratamiento experimental basado en nanopartículas de óxido de cerio en el que hace tiempo que trabajan juntos el Instituto de Investigaciones Biomédicas August Pi i Sunyer (IDIBAPS) y el Instituto Catalán de Nanociencia y Nanotecnología (ICN2).

El trabajo explica cómo, gracias a sus propiedades antioxidantes y antiinflamatorias, las nanopartículas de óxido de cerio han podido revertir parcialmente los mecanismos celulares involucrados en la progresión del tumor y han conseguido aumentar de manera significativa la supervivencia en modelos animales de ratas. Los últimos firmantes del estudio son el Prof. Wladimiro Jiménez, jefe del Servicio de Bioquímica del Centro de Diagnóstico Biomédico del Hospital Clínic de Barcelona y jefe del grupo IDIBAPS Investigación traslacional en nuevas estrategias terapéuticas y diagnósticas en enfermedades hepáticas, y el Prof. ICREA Víctor F. Puntes, jefe del Grupo ICN2 de Nanopartículas Inorgánicas y también del Grupo de Nanopartículas farmacocinéticas del Vall d’Hebron Institut de Recerca (VHIR). El primer firmante es Guillermo Fernández-Varo, miembro del grupo de investigación IDIBAPS mencionado anteriormente y del CIBER de Enfermedades Hepáticas y Digestivas (CIBERehd).

Esta investigación se inició hace casi una década y dio los primeros resultados cuando el IDIBAPS y el ICN2 publicaban el año 2016 un trabajo en el Journal of Hepatology, donde se ponía de manifiesto el potencial terapéutico antiinflamatorio de las nanopartículas de óxido de cerio para el tratamiento de varias enfermedades crónicas del hígado. El nuevo trabajo en Hepatology se centra en el carcinoma hepatocelular y analiza el impacto del tratamiento experimental sobre un modelo animal de ratas al que se les ha inducido el cáncer, estudia la distribución del fármaco en tres hígados humanos descartados para el trasplante y detalla la absorción intracelular en cultivos celulares de cáncer de hígado humano. Esta investigación traslacional acerca pues el nuevo tratamiento en las fases clínicas de experimentación.

El equipo de investigación administró a las ratas cuatro dosis de nanopartículas de óxido de cerio, dos por semana, 16 semanas después de provocarles el cáncer de hígado. Las nanopartículas, de morfología esférica y un tamaño de entre 4 y 20 nanómetros, se concentraban principalmente en el hígado y el bazo pocos días después de su administración. Las ratas tratadas atenuaban el número de nódulos cancerosos en el hígado, presentaban niveles reducidos del marcador de cáncer alfa-fetoproteína, mostraban menor proliferación de las células cancerosas y mayor muerte celular por apoptosis y tenían efectos beneficiosos al ver reducidos los efectos nocivos de la inflamación y la alteración del metabolismo de lípidos. Cuando se comparó la supervivencia de las ratas tratadas se observó que tanto las nanopartículas como la mejor opción terapéutica disponible en el momento del estudio doblaban la supervivencia de las ratas que pasaba de unos 15 días a más de 30.

La distribución de las nanopartículas en hígados humanos funcionales se observó mediante técnicas de imagen en órganos descartados para el trasplante. En sólo 30 minutos la mitad de las nanopartículas quedaban retenidas en el hígado formando aglomerados de diferentes tamaños en varias localizaciones. Los cultivos celulares procedentes de cáncer de hígado humano también mostraron una gran capacidad de adsorción de las nanopartículas después de 24 horas de exposición. Por tanto, el tratamiento basado en nanopartículas de óxido de cerio, que sin efectos secundarios igualaba los resultados de la mejor opción terapéutica disponible a fecha de hoy, podrían dar lugar a una estrategia farmacológica innovadora para una enfermedad necesitada de nuevas terapias.

Referencia del artículo: Guillermo Fernández‐Varo,  Meritxell Perramón,  Silvia Carvajal,  Denise Oró,  Eudald Casals,  Loreto Boix,  Laura Oller,  Laura Macías‐Muñoz,  Santi Marfà, Gregori Casals, Manuel Morales‐Ruiz, Pedro Casado, Pedro R. Cutillas, Jordi Bruix, Miquel Navasa, Josep Fuster, Juan Carlos Garcia‐Valdecasas, Mihai C. Pavel, Víctor Puntes, Wladimiro Jiménez. Bespoken nanoceria: A new effective treatment in experimental hepatocellular carcinoma. Hepatology. First published:21 January 2020. DOI: https://doi.org/10.1002/hep.31139

Fuente: 

Un nuevo fármaco inteligente acaba con las células de la metástasis de manera selectiva

Investigadores del CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina, del Institut de Recerca de l’Hospital de la Santa Creu i Sant Pau – IIB Sant Pau y de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han desarrollado una nueva forma farmacéutica de administración subcutánea y liberación sostenida de nanopartículas dirigidas que elimina selectivamente las células madre metastáticas, induciendo un potente efecto de prevención de la metástasis.

Investigadores del grupo que dirige Ramon Mangues en el Hospital Sant Pau (IIB Sant Pau) y el CIBER-BBN

El equipo de investigadores del CIBER-BBN, formado por el grupo de Antonio Villaverde y Esther Vázquez, del Instituto de Biotecnológia y Biomedicina de la UAB (IBB) y liderado por Ramón Mangues, del Institut de Recerca de l’Hospital de la Santa Creu i Sant Pau – IIB Sant Pau, ha creado cuerpos de inclusión que, cuando se administran por vía subcutánea en ratones, liberan nanopartículas citotóxicas solubles de manera continuada. Estas nanopartículas son portadoras de Pseudomonas aeruginosa que consigue mantener una concentración estable de esta nanomedicina en la sangre y en los tejidos.

Los resultados se han publicado en Advanced Materials, una de las revistas científicas internacionales más prestigiosas en Nanomedicina y Ciencia de los Materiales.

Administración de altas dosis del fármaco sin toxicidad

El Dr. Mangues explica que “esta nueva forma farmacéutica de administración subcutánea para liberación sostenida permite administrar altas dosis de este nanofármaco, en intervalos prolongados (semanas en ratones y probablemente meses en humanos) sin toxicidad en el punto de inyección o en los tejidos normales, mientras genera un potente efecto antimetastático”. “El desarrollo del fármaco para su administración en humanos reduciría la necesidad de inyectar dosis frecuentes, por vía intravenosa, de los fármacos antitumorales citotóxicos actuales, lo que requiere hospitalización” añade el investigador del IIB Sant Pau.

A parte de ser sistemas de liberación controlada, estas nanopartículas incorporan un ligando que interacciona con el receptor (CXCR4), presente en niveles elevados en la membrana de las células madre metastásicas capaces de generar metástasis (CMM CXCR4+). Una vez administrada subcutáneamente la nueva forma farmacéutica en ratones con cáncer colorrectal metastático, este ligando dirige cada nanopartícula liberada por esta estructura hacia los tejidos tumorales, aumentando su captación, para internalizar específicamente en las CMM CXCR4+ e inducir su destrucción selectiva.

“Este efecto consigue una reducción notable del tamaño del tumor en el colon a la vez que bloquea el desarrollo de metástasis en los ganglios linfáticos, el pulmón, el hígado y el peritoneo, sin captación ni toxicidad apreciable en tejidos no tumorales” explican los investigadores, que colaboran estrechamente desde hace más de una década.

Podría ser utilizada en el tratamiento de 23 tipos de cáncer

Los investigadores estiman que esta nueva estrategia terapéutica tendrá un elevado impacto clínico al reducir el requerimiento de su administración hospitalaria, que tienen la mayoría de los fármacos antitumorales, y bloquear la diseminación metastática, dando respuesta a una necesidad clínica no cubierta. Por otra parte, esta nueva forma farmacéutica, que combina la liberación sostenida con el direccionamiento al receptor CXCR4, podría ser utilizada en el tratamiento de, como mínimo, 23 tipos de cáncer que también expresan altos niveles de este receptor en las células tumorales.

La nueva terapia ofrece una respuesta a la urgente necesidad médica de inhibir el desarrollo de las metástasis, que representa la principal causa de muerte en pacientes con cáncer. La destrucción selectiva de las células tumorales y metastáticas aumenta el índice terapéutico de la nanomedicina, obteniendo un potente efecto antimetastático sin generar efectos adversos asociados, lo que la diferencia de la mayoría de los fármacos antitumorales usados actualmente.

Artículo de referencia: María Virtudes Céspedes, Olivia Cano‐Garrido, Patricia Álamo, Rita Sala, Alberto Gallardo, Naroa Serna, Aïda Falgàs, Eric Voltà‐Durán, Isolda Casanova, Alejandro Sánchez‐Chardi, Hèctor López‐Laguna, Laura Sánchez‐García, Julieta M. Sánchez, Ugutz Unzueta, Esther Vázquez, Ramón Mangues, Antonio Villaverde. Engineering Secretory Amyloids for Remote and Highly Selective Destruction of Metastatic Foci  https://doi.org/10.1002/adma.201907348

 

Séptima edición del Health TECH World Cancer Day

La Plataforma Española de Nanomedicina coordinada por el IBEC coorganizó ayer la séptima edición del Health TECH World Cancer Day, una iniciativa mundial organizada como parte del Día Mundial del Cáncer. Este es el quinto año consecutivo que la plataforma acoge la conferencia, que se celebraró en la Sala Pau Viladiu de l’Hospital Duran i Reynals. La inauguración fue a cargo de Josep Samitier (Coordinador Científico de NANOMED Spain y Director del Institut de Bioenginyeria de Catalunya) e Isabel Fabregat (Coordinadora del Programa de Mecanismos Moleculares y Terapia Experimental en Oncología e Investigadora en IDIBELL).

Las últimas innovaciones en nanomedicina para el cáncer fueron presentadas y discutidas frente a una audiencia de más de 50 investigadores, clínicos, estudiantes y profesionales de la industria. Las emergentes tecnologías inteligentes en salud, entre ellas la biotecnología, nanotecnología, robótica, fotónica, materiales avanzados y salud digital, están revolucionando la forma en que luchamos contra el cáncer. Sin embargo, esta enfermedad sigue siendo un problema de salud a nivel mundial. El cáncer es una de las principales causas de mortalidad y morbilidad a nivel mundial, con enormes necesidades médicas insatisfechas. En oncología, gracias a las tecnologías inteligentes en salud, es posible realizar un diagnóstico temprano, más preciso y menos invasivo, además de proporcionar un tratamiento más eficaz y menos tóxico.

Durante el evento HTWCD 2020 en Barcelona, presentaron su trabajo:

  • Jordi Alcaraz · Universidad de Barcelona (UB): “Fenotipos fibróticos y nanomecánicos aberrantes de fibroblastos derivados de paciente de cáncer de pulmón: oportunidades de translación”
  • Neus G. Bastús · Institut Català de Nanociència i Nanotecnologia (ICN2): “Nanopartículas de oro para la inmunoterapia de leucemia linfoide crónica”
  • Samuel Sánchez · Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC): “TERANOBOTS: robots para el teragnóstico del cáncer de vejiga”
  • Sara Larriba · Instituto de Investigación Biomédica de Bellvitge (IDIBELL): “MicroRNAs contenidos en exosomas de semen como biomarcadores no invasivos para el diagnóstico de cáncer de próstata”
  • Esther Aguilar Fadó · Asociación Española Contra el Cáncer (AECC): “Ayudas de la Fundación Científica AECC: un apoyo constante y estable para una investigación en cáncer de calidad”

El HealthTECH World Cancer Day se celebró por primera vez en 2013 y está organizado a nivel europeo por la European Technology Platform for Nanomedicine (ETPN) en el marco del proyecto europeo NOBEL (continuación del proyecto ENATRANS) y localmente por los diferentes miembros de la ETPN en cada país. Simultáneamente en cinco ciudades europeas (Villejuif, Cork, Tel-Aviv Yafo, Braga y Barcelona) investigadores, empresarios y médicos presentaron sus soluciones más recientes para prevenir y curar el cáncer.