Luego de más de seis años de investigación, científicos de la Unidad Iztapalapa de la Universidad Autónoma Metropolitana (UAM) desarrollaron un mecanismo para incrementar, mediante el uso de nanopartículas de oro (AuNP), la rugosidad de la membrana de las células de cáncer de mama , favoreciendo su entrada y, por ende, la destrucción celular sin dañar las que están sanas.
Los doctores Carlos Lara Cruz y Javier Esteban Jiménez Salazar, egresados de la Licenciatura, la Maestría y el Doctorado en Biología Experimental; Pablo Damián Matsumura y Nikola Batina Skeledzija, académicos de los departamentos de Biología de la Reproducción y Química, respectivamente, y Eva Ramón Gallegos, catedrática de la Escuela Nacional de Ciencias Biológicas del Instituto Politécnico Nacional, obtuvieron el Premio a la Investigación 2017.
Los autores del trabajo La incorporación de nanopartículas de oro incrementa la rugosidad de la membrana de las células de cáncer de mama informaron que los tratamientos contra esa enfermedad son cada vez más específicos y eficaces gracias al uso de herramientas innovadoras, incluidas las AuNP.
Estas pequeñísimas esferas de entre uno y cien nanómetros (nm) presentan propiedades únicas: alta penetración y nulo rechazo inmunológico, aunque se conoce poco sobre la forma en que interaccionan con las membranas plasmáticas de las células cancerosas y las sanas haciendo los tratamientos más particulares, explicaron Batina Skeledzija y Damián Matsumura.
El proyecto resultó de un estudio multidisciplinario realizado desde hace más de seis años cuyo “propósito es atacar el padecimiento desde un punto de vista específico, con el fin de que sólo las cancerosas mueran” y para ello se emplearon las AuNP de 20 nm, en tiempos hasta de una hora, midiéndose el efecto sobre la rugosidad de la membrana plasmática de células de carcinoma mamario humano –línea celular MCF-7– y su incorporación al interior de las mismas.
El trabajo reveló que las AuNP provocan que la membrana plasmática de esas células sea más áspera después de 12 horas de incubación, lo que se traduce en que aquéllas pueden incorporar más partículas en este tiempo.
Estas esferas sólidas de oro pueden interactuar con las células enfermas y con las sanas –porque no están recubiertas– pero “lo que demostramos es que al relacionarse con las membranas de las primeras cambian su superficie –topología– debido a que su membrana se vuelve altamente rugosa, en comparación con las no dañadas y, por tanto, la captación es mucho mayor”.
Si bien se desconocen los mecanismos por los cuales las nonopartículas incrementan esa característica, este aumento genera que aquellas afectadas puedan captar mayor cantidad de nanoesferas de oro y, por tanto, sean destruidas con menor número de nanopartículas y de una manera más eficiente y específica porque las no cancerosas no las incorporan ni cambian su rugosidad en el tiempo estudiado.
Las AuNP de 20 nm van directamente hacia el núcleo de la célula cancerosa y al introducirse lo destruyen, “por lo que no es necesario otro tipo de sustancia química o algo parecido para exterminar” el mal, además de que las nanopartículas que no se incorporan salen sin dejar efectos porque el oro es inerte y no inmunogénicamente activo, es decir, el sistema no lo reconoce, puntualizaron.
Por primera vez se demostró que esas esferas pueden emitir fluorescencia sin requerir ser unidas a un marcador, lo que fue visualizado en el microscopio Confocal de la UAM, siguiendo su camino dentro de las células y constatando que ingresan al núcleo en tan sólo seis horas.
Esto facilitó la obtención de imágenes en las que es posible observar que su acumulación puede fragmentar el centro, aunque son precisos más estudios para demostrar la veracidad. No obstante, estos hallazgos han brindado información suficiente para entender la interacción entre las AuNP y la membrana de las células cancerosas, la cual sugiere que existe mayor eficiencia para penetrar debido a cambios significativos en la rugosidad que permiten, tanto el uso de menor cantidad mediante algún tratamiento contra el padecimiento como descartar secuelas de índole citotóxica.
El doctor Jiménez Salazar –también profesor del Departamento de Biología de la Reproducción especialista en expresión génica, marcadores y señalización molecular– estimó que estos aportes establecen los fundamentos para el desarrollo de tecnología en el futuro, sobre todo en el diseño de fármacos y la prevención de enfermedades del tipo.
Hay medicamentos que incluso matan las células, sin embargo el problema es la especificidad porque la aplicación de quimioterapia causa estragos en órganos de manera inespecífica y en ese sentido la indagación sienta las bases para la creación de sustancias que atacan las células del tumor de manera individual.
En este caso se trata de la glándula mamaria, pero podría tener aplicación en otros carcinomas, por lo tanto “continuamos analizando marcadores específicos de células del tipo, asociándolas a las nanopartículas para combatirlas directamente”.
El doctor Batina Skeledzija ubicó la trascendencia de este proyecto en la búsqueda de nanofármacos que cumplan con la citada función e indicó que un artículo publicado a mediados de 2017 en la revista Journal of Nanomedicine ha causado “enorme interés en el ámbito internacional”, pues registró “en un mes, más de 2,500 visitas”, lo que muestra que la UAM contribuye de modo importante en esta área del conocimiento.
El coordinador del Laboratorio de Nanotecnología e Ingeniería Molecular de la Unidad Iztapalapa destacó la participación de alumnos de licenciatura y posgrado porque “tocan el futuro” al participar en trabajos como éstos, en los que las ideas y las propuestas son innovadoras por completo.
El equipo –que recibió el máximo reconocimiento que la UAM otorga a los académicos por su labor científica– coincidió en que el uso de nanopartículas es muy útil en el tratamiento contra el cáncer de mama, aunque aún falta mucho para llevarlo a la etapa clínica.
jpe