Un nuevo estudio de la Universidad de Barcelona ha analizado la viabilidad de una nueva nanomolécula como vehículo de administración de fármacos. Los resultados, publicados en la revista Colloids and Surfaces B : Biointerfaces, muestran que los liposomas diseñados por investigadores pueden transportar y administrar un medicamento contra el cáncer que se ha utilizado como modelo dentro de las células. El estudio contó con la participación de investigadores de las facultades de Biología, Física y Farmacia y Ciencias de la Alimentación de la Universidad de Barcelona, así como investigadores de los Centros Científicos y Tecnológicos de la UB (CCiTUB), el Instituto de Nanociencia y Nanotecnología de la UB ( IN2UB) y del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC).
Interacción entre los liposomas y la membrana celular
Un liposoma es una vesícula esférica artificial con una membrana hecha de una doble capa de lípidos que es similar a la estructura de las membranas celulares. Desde que se descubrieron estas moléculas, en los años sesenta, se han utilizado como modelo para estudiar las membranas celulares y como un posible sistema de administración de fármacos.
Uno de los desafíos de convertir los liposomas en vehículos de administración de fármacos es descubrir cómo interactúan con las membranas celulares y qué mecanismo básico (adsorción, fusión o endocitosis, o una combinación de estos tres) está involucrado en la integración de los liposomas por parte de las células. « Las interacciones entre los liposomas y la membrana celular pueden ser extremadamente diferentes según la naturaleza de la membrana celular y la composición lipídica de los liposomas », señalan los investigadores.
Los liposomas diseñados por el equipo de la UB son pequeñas esferas lipídicas con una composición similar a la de la célula que se quiere tratar. “Esta similitud facilita su incorporación y la entrega del fármaco dentro de la célula”, apunta Òscar Domenech, miembro del IN2UB y uno de los investigadores que ha participado en el estudio.
Estudio en cultivos celulares
Este estudio es la continuación de un estudio anterior realizado por el mismo equipo de investigación que analizó los mecanismos de fusión de los liposomas utilizando un modelo simplificado que copiaba la membrana de las células HeLa, un tipo de células de cultivo muy utilizadas en la investigación científica. “La membrana de las células HeLa es más compleja que el modelo que usamos en el estudio anterior. Ahora, hemos usado cultivos de células reales para obtener una mejor visión del mecanismo de interacción de nuestros liposomas”, dicen los investigadores.
Para estudiar la interacción entre los liposomas y la membrana celular y evaluar la integración de estas nanomoléculas, los investigadores combinaron dos técnicas. Por un lado, utilizaron fluorescencia confocal, que les permite ver moléculas fluorescentes en el interior de la célula. Luego, los liposomas encapsularon calceína, un colorante fluorescente, para ver si la nanomolécula y su contenido entraban en las células.
Por otro lado, los investigadores utilizaron la técnica de microscopía de fuerza atómica para ver los cambios fisicoquímicos de la superficie celular y evaluar la rigidez de la membrana celular en presencia de liposomas. La interacción de los liposomas diseñada por los investigadores afirma los resultados obtenidos con membranas modelo y demuestra la capacidad de la formulación de estas nanomoléculas como potencial nanotransportador. “Mostramos que la composición lipídica permite una entrega del contenido de liposomas dentro de la célula, así como el efecto de los filopodios (pequeños flagelos de la célula) para facilitar la llegada de los liposomas a la membrana celular”, añade Òscar Domènech..
Una prueba con un medicamento contra el cáncer
Para validar la capacidad de estos liposomas como sistema de administración de fármacos, los investigadores encapsularon metotrexato, un fármaco inmunosupresor utilizado en el tratamiento de diversas patologías oncológicas, inflamatorias y autoinmunes. “Pudimos demostrar que nuestros liposomas son ideales para entregar esta molécula modelo, que sabemos que puede eliminar las células cancerosas”, señala Domènech.
Estos resultados abren la puerta a futuros estudios con otras moléculas y tipos de células. “Nuestro interés sería extender la metodología a otro tipo de células o incluso tejidos para demostrar la viabilidad del análisis, así como utilizar otras moléculas terapéuticas encapsuladas en liposomas”, apunta Domènech. “Además –añade– las dos técnicas que aplicamos durante el estudio nos permitieron obtener resultados de forma rápida y mínimamente invasiva, que en el futuro podrían ser indicadores del buen funcionamiento de un fármaco contra las células cancerosas”.