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Crean ‘cuerpos de inclusión’ artificiales para la liberación controlada de medicamentos

Cuerpos de inclusión artificiales, imágenes de microscopía de barrido de alta resolución (HRSEM o FESEM) (Fuente: CIBER)

Investigadores de San Pablo, del CIBER (CIBER-BBN) y de la Universidad Autónoma de Barcelona (IBB-UAB) han desarrollado un nuevo tipo de biomaterial proteico que permite una liberación continuado en el tiempo de proteínas terapéuticas cuando se administra de forma subcutánea en animales de laboratorio.

La medicina de precisión está tomando un gran protagonismo en nuestros días, consiguiendo terapias personalizadas más eficaces para cada paciente y desarrollos farmacológicos innovadores. En el campo de la oncología, por ejemplo, se están desarrollando diferentes aproximaciones orientadas a la liberación dirigido y controlado de los medicamentos disminuyendo su toxicidad en el organismo.
“Estas estructuras, de pocos micrómetros de diámetro, contienen proteínas funcionales que son liberadas de una forma similar a la liberación de hormonas humanas en el sistema endocrino” señala Antonio Villaverde, investigador del CIBER-BBN / IIB-UAB y uno de los coordinadores del trabajo.

El trabajo es fruto de la colaboración científica estable entre el grupo de Antonio Villaverde y el Grupo de Investigación de oncogénesis y Antitumorales, liderado por el Dr. Ramon Mangues en el Instituto de Investigación del Hospital de la Santa Cruz y San Pablo – IIB Sant Pau y ha contado con la participación del Instituto de Investigaciones Biológicas y Tecnológicas de la Universidad Nacional de Córdoba -CONICET, en Argentina.

El Dr. Mangas, también investigador del CIBER-BBN y coautor del trabajo, explica que “el nuevo biomaterial mimetiza un producto bacteriano común en procesos biotecnológicos llamado ‘cuerpos de inclusión’, de interés farmacológico, que en esta versión artificial ofrece un amplio abanico de posibilidades terapéuticas en el campo de la oncología y en cualquier otro ámbito clínico que requiera una liberación sostenida en el tiempo “.
Los investigadores han utilizado como modelo enzimas comunes en biotecnología y una toxina bacteriana nanoestructurada y dirigida a células metastásicas de cáncer colorrectal humano, que se ha ensayado en modelos animales. “De esta manera hemos conseguido generar tanto catalizadores inmovilizados como un nuevo fármaco antitumoral de acción prolongada en el tiempo” exponen los responsables de la investigación.

Enorme potencial en la clínica
Los gránulos proteínicos artificiales desarrollados, que previamente habían sido propuestos como ‘nanopills’ (comprimidos de material terapéutico en una escala nanoscópica), imitan los cuerpos de inclusión bacterianos y ofrecen un potencial enorme en clínica en el campo de la vacunología y como sistemas de liberación controlada de fármacos.

“Hemos visto que los cuerpos de inclusión naturales, administrados como medicamentos, pueden generar respuestas inmunes no deseadas debido a la contaminación inevitable con materiales bacterianos” comentan los investigadores. Sin embargo, en el nuevo trabajo, el desarrollo de cuerpos de inclusión artificiales con capacidad de secreción “evita muchos de los problemas regulatorios asociados al potencial desarrollo de las ‘nanopills’ bacterianas, y ofrece una plataforma transversal para la obtención de componentes funcionales en cosmética y en clínica “añaden.
Este trabajo apunta a los cuerpos de inclusión artificiales como una nueva categoría nueva explotable de biomateriales para aplicaciones biotecnológicas, como resultado de la fabricación simple y la previsión de aplicaciones clínicas.

Artículo de referencia: Julieta M. Sánchez, Hèctor López‐Laguna, Patricia Álamo, Naroa Serna, Alejandro Sánchez‐Chardi, Verónica Nolan, Olivia Cano‐Garrido, Isolda Casanova, Ugutz Unzueta, Esther Vazquez, Ramon Mangues, Antonio Villaverde. Artificial Inclusion Bodies for Clinical Development

Fuente: Hospital de Sant Pau y CIBER

Inician el contacto con la AEMPS para acercar a la clínica un nuevo tratamiento contra las úlceras venosas en las piernas

Esquema de la metodología propuesta, basada en nanopartículas, para el tratamiento de úlceras venosas en las piernas (Fuente: CIBER)

Investigadores del grupo Nanomol del CIBER-BBN en el Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC), junto con la empresa Nanomol Technologies S.L. han iniciado un proceso de consulta con la Asociación Española del Medicamento y Productos Sanitarios (AEMPS) para poder introducir en estudios clínicos un nuevo tratamiento contra las úlceras venosas en extremidades inferiores. 

Aproximadamente el 80% de las úlceras en extremidades inferiores tienen asociadas patologías de insuficiencia venosa y estas heridas suelen ser recurrentes. Una úlcera abierta puede tardar desde semanas hasta años en cerrarse, incrementando el riesgo de mortalidad y afectando a la calidad de vida de los pacientes que las padecen, mayoritariamente ancianos. La solución que se propone desde el proyecto NANONAFRES consiste en un medicamento para aplicación tópica basado en la incorporación de una biomolécula, con actividad regeneradora de la piel, encapsulada en nanopartículas. Este formato consigue la protección del principio activo, evitando su degradación, y permite la liberación controlada y directa del fármaco en el área de la úlcera.

El estudio se desarrolla en el marco del proyecto RIS3CAT NANONAFRES que lidera Nanomol Technologies SL y nace de la colaboración del grupo Nanomol del ICMAB-CSIC con las empresas Nanomol Technologies y BIOMED-LEITAT, los centros de atención primaria EAP Osona Sur-Alt Congost SLP y El EAP Vallcarca-Sant Gervasi, hospitales públicos como son el Consorcio Sanitario de Terrassa y la Fundación Salud-Consorcio Sanitario del Maresme y centros de investigación internacionales como el Centro de Ingeniería Genética y Biotecnología de Cuba. Este proyecto, galardonado con un programa de ayuda RIS3CAT de la Generalidad de Cataluña, cuenta con un presupuesto de 2,3 millones de euros y una duración de 3 años y medio.

El inicio del contacto con la AEMPS es un hito muy importante dentro del proceso de desarrollo de cualquier fármaco, para poder realizar ensayos clínicos y trasladar este sistema al mercado, y así hacer llegar el tratamiento propuesto a las personas que lo necesitan.

Esta aproximación permitirá mejorar la eficacia de los tratamientos de úlceras venosas actuales, así como la calidad de vida de los pacientes, reduciendo también el coste de los tratamientos disponibles hoy en día. Además, el grupo Nanomol ya tiene una patente concedida internacionalmente sobre este producto, que demuestra la novedad de este sistema y refuerza su posición para llegar al mercado a través de los socios presentes en este consorcio y, en particular, mediante su spin-off Nanomol Technologies S.L.

Fuente: CIBER

Los dispositivos de encapsulación celular con tecnología 3D, nueva vía para el tratamiento de la diabetes mellitus tipo 1

Fotografía de los dispositivos de macroencapsulación celular con distintos grados de hidrofilicidad y porosidad. Imagen de tinción de viabilidad de un pseudoislote encapsulado (verde.- células viables; rojo.- células muertas)

La macroencapsulación celular ha demostrado un gran potencial para superar la baja supervivencia de los islotes pancreáticos trasplantados en las terapias para la diabetes mellitus tipo 1. Además, sus propiedades superficiales parecen claves para que el implante sea exitoso. En esta línea, investigadores del grupo NanoBioCel, que lidera José Luis Pedráz en elCIBER-BBN y la UPV/EHU, analizan nuevos sistemas de macroencapsulación de células beta que combina un hidrogel de alginato inyectable con un dispositivo implantable externo impreso en 3D.

Este trabajo, que forma parte de la tesis doctoral del investigador Albert Espona-Noguera, se centra en el desarrollo de una macrocápsula externa que protege a las células beta que se encuentran embebidas en el hidrogel interno, y al mismo tiempo que permite la ubicación precisa del implante en el cuerpo. Además, este sistema de encapsulación celular permite la extracción de una manera sencilla de los injertos en caso de que el implante falle o se requiera la renovación de las células terapéuticas. El estudio ha sido impulsado por la Unidad de Formulación de Medicamentos de la ICTS Nanbiosis, del grupo de José Luis Pedraz, en colaboración con el Instituto de Microelectrónica de Barcelona (IMB-CNM, CSIC) también perteneciente al CIBER-BBN. 

Según explica José Luis Pedraz“en este estudio evaluamos el efecto biológico de la superficie de los dispositivos de macroencapsulación (hidrofilicidad y porosidad) en cuatro sistemas distintos. Dichos dispositivos fueron capaces de contener con éxito células beta de rata integradas en hidrogeles de alginato, y aunque todos ellos mostraron una gran biocompatibilidad, la baja adhesión celular en la superficie de los hidrófobos podría reducir la respuesta inmunológica al implantarse”.

En este estudio, las células beta encapsuladas dentro de todos los dispositivos mantuvieron su función secretora de insulina pero sin embargo el dispositivo hidrófobo con un tamaño de poro más pequeño mostró mejores valores de viabilidad celular y, por lo tanto, podría ser el mejor candidato para el desarrollo de una terapia de reemplazo de células beta seguras en pacientes de diabetes mellitus tipo 1.

Proporciona una matriz de apoyo inmunoprotectora

En este sistema, el hidrogel de alginato proporciona una matriz de apoyo inmunoprotectora donde las células beta permanecen integradas, mientras que el dispositivo de macroencapsulación semipermeable confiere protección mecánica, así como un fácil manejo y recuperación. Según explica el jefe de grupo del CIBER-BBN, José Luis Pedraz, “nuestro objetivo era lograr un dispositivo de macroencapsulación no degradable, con una superficie funcional y biocompatible, capaz de estabilizar el hidrogel de alginato interno, garantizando la bioseguridad del sistema y proporcionando inmunoprotección. Además, el sistema de doble encapsulación debe garantizar la difusión apropiada de oxígeno, nutrientes y hormonas como la insulina, mientras que se mantiene la viabilidad y función biológica de las células beta”.

Una terapia prometedora para restablecer la producción de insulina

La diabetes mellitus tipo 1 es una enfermedad autoinmune caracterizada por la deficiencia de insulina causada por la destrucción específica de las células pancreáticas, que provoca niveles altos de glucosa en sangre. El trasplante de islotes pancreáticos es una terapia prometedora para restablecer la producción de insulina regulada naturalmente y restaurar la función celular en pacientes diabéticos y en este sentido, la encapsulación celular se ha convertido en un enfoque prometedor para superar los problemas de trasplante al eliminar la necesidad de inmunosupresión, debido a la introducción de una barrera física entre las células implantadas y el receptor.

El trasplante de islotes pancreáticos se realiza en la vena porta, donde se pueden perder muchos islotes. Sin embargo, los dispositivos de macroencapsulación evitarían esta pérdida, a la vez que permitirían una fácil recuperación del injerto y la reposición de islotes si fuera necesario, y se basan en cámaras extravasculares que incluyen membranas porosas que permiten bloquear los agentes inmunitarios.

La entrada de suficiente oxígeno dentro de este tipo de dispositivos requiere la difusión desde los vasos sanguíneos circundantes hasta el dispositivo a través de la membrana y, a continuación, a través del interior del dispositivo hacia las células.

Fuente: CIBER

Artículo de referencia: Albert Espona-Noguera, Jesús Ciriza, Alberto Cañibano-Hernández, Rosa Villa, Laura Saenz del Burgo, Mar Álvarez, José Luis Pedraz. 3D printed polyamide macroencapsulation devices combined with alginate hydrogels for insulin-producing cell-based therapies. https://doi.org/10.1016/j.ijpharm.2019.06.009