La luz, una nueva esperanza para el cáncer

Uno de los grupos de investigación de la Universidad de Burgos coordinado por los profesores de química inorgánica, Gustavo Espino y Arancha Carbayo, trabaja actualmente desarrollando compuestos que interaccionan con la luz y que pueden ser útiles en ámbitos muy distintos como el industrial o el farmacéutico.

En este último año, este grupo ha publicado dos artículos en la revista científica ‘Chemistry: A European Journal’ de reconocido prestigio internacional. En estos trabajos, los investigadores describen sus avances tanto en el campo de la Fotocatálisis como en el de la Terapia Fotodinámica, dos áreas que están experimentando un gran desarrollo en los últimos tiempos gracias al trabajo de diferentes equipos de investigación de todo el mundo.

Precisamente, en la línea de investigación relacionada con la Terapia Fotodinámica se están obteniendo resultados muy prometedores para el tratamiento de algunos tipos de cáncer, como el de esófago o pulmón. Los investigadores de la Universidad de Burgos, en particular, están involucrados en el desarrollo de nuevos fármacos prototipo con potencial aplicación en este tipo de terapia.

La terapia fotodinámica se basa en un concepto relativamente sencillo que consiste en administrar a los pacientes un compuesto (fármaco), el cual idealmente no tiene actividad farmacológica por sí mismo. Ahora bien, cuando dicho fármaco es irradiado con luz visible, se activa y comienza su acción citotóxica, es decir, puede destruir células de una manera localizada lo que supone una ventaja muy importante, ya que se puede controlar la acción destructiva del fármaco tanto en el tiempo, como en el espacio.

Así, como explica Gustavo Espino, «mediante la activación con luz, se puede conseguir que ese fármaco actúe sólo donde es necesario y durante un tiempo limitado. Eso tiene ventajas muy evidentes porque uno de los problemas del tratamiento con quimioterapia es que no es muy selectiva, con lo que tiene efectos secundarios derivados de la acción citotóxica del fármaco en los tejidos sanos. En este caso, como sólo se está irradiando en los tejidos cancerígenos, se consigue una acción mucho más selectiva».

Los compuestos químicos diseñados en el laboratorio de la Universidad de Burgos tienen un ion metálico de iridio o de rutenio, además de otros grupos funcionales de tipo orgánico. En realidad, la acción citotóxica de estos compuestos no es ejecutada directamente por ellos, sino que estos complejos, tras absorber la energía de la luz, son capaces de activar a su vez el oxígeno de las células. Como expone el coordinador del grupo de investigación de la UBU, «el oxígeno, que normalmente es un elemento esencial para el desarrollo de las funciones celulares, una vez activado por estos compuestos, se convierte en una especie extremadamente agresiva, capaz de oxidar el ADN, los fosfolípidos o las proteínas de las células.

De esta manera, las células dañadas sufren un proceso de apoptosis o muerte celular controlada. Este modo de acción también resulta muy atractivo, porque, los fármacos una vez activados son muy destructivos. Es decir, tienen un mecanismo de acción que afecta a muchas dianas moleculares dentro de la célula, lo que hace que potencialmente su acción sea infalible. En otras palabras, estos complejos metálicos pueden tener una acción destructiva muy eficaz con respecto a las células tumorales».

Este tipo de fármacos basados en metales ya están comenzando a dar sus primeros pasos enfocados a tratamientos contra algunos tipos de cáncer. Como destaca el profesor Gustavo Espino, un compuesto de rutenio, llamado TLD-1433 y diseñado por el grupo de la profesora Sherri A. McFarland (University of North Carolina) ha superado exitosamente la primera fase de ensayos clínicos con pacientes de cáncer de vejiga después de haber sido desarrollado en colaboración con una farmacéutica canadiense (Theralase Technologies Inc.).

En el caso del TLD-1433, como en el de la Universidad de Burgos, la novedad es que los compuestos tienen como base un metal. Hasta ahora el concepto de terapia fotodinámica tenía un uso clínico con compuestos netamente orgánicos. Además, los fármacos que se utilizan actualmente en estas terapias tienen algunos inconvenientes por lo que existe interés en desarrollar alternativas terapéuticas que puedan suplir las carencias de los fármacos comerciales.

El trabajo de la Universidad de Burgos, forma parte de la tesis doctoral de Marta Martínez Alonso y en él se han diseñado y sintetizado seis complejos de iridio, y se han caracterizado y estudiado sus propiedades fotofísicas, así como su capacidad para activar el oxígeno. En concreto, se ha demostrado que estos compuestos son capaces de transmitir la energía que absorben de la luz al oxígeno celular para activarlo. De este modo el oxígeno se convierte en el agente citotóxico capaz de destruir las células tumorales. Por otro lado, se ha comprobado que esa propiedad es recurrente.

«Los compuestos interaccionan con la luz de tal forma que son capaces de absorber su energía y transferírsela al oxígeno, para volver a su estado fundamental, de modo que a continuación pueden absorber otro fotón de luz y reproducir el mismo ciclo. En realidad, se comportan como fotocatalizadores, ya que no se destruyen en el proceso, participan en él, pero sin transformarse».

De esta manera, los investigadores de la UBU han demostrado que sus compuestos, mediante la activación del oxígeno celular, son capaces de oxidar algunos de los aminoácidos de las proteínas. En definitiva, se ha comprobado que los compuestos diseñados tienen potencial como fotosensibilizadores para su uso en terapia fotodinámica.

Para confirmar su efectividad se han realizado estudios biológicos, en colaboración con la Dra. Natalia Busto (del área de Química Física de la UBU). En estos estudios se han utilizado células de adenocarcinoma de colon en cultivos in vitro a los que se les han administrado los compuestos de esta familia. Como destaca Gustavo Espino, «lo primero que se ha constatado es que efectivamente las células cancerígenas pueden absorber esos compuestos, porque cuando dichas células se incuban en presencia de estas drogas y se las irradia con luz ultravioleta, es posible ver a través de un microscopio, como los complejos emiten luz desde el interior de las células. Paso a paso, el estudio realizado va verificando que los compuestos reúnen todos los requisitos para que potencialmente puedan ser utilizados como agentes en terapia fotodinámica».

Después de 4 años de trabajo en este campo y una vez patentados estos compuestos, el siguiente paso de esta investigación es continuar desarrollando esta y otras familias de compuestos para así conocer con más detalle los mecanismos de su comportamiento y su potencial eficacia como drogas anticancerígenas.

En esta fase de los trabajos cuentan con la colaboración de investigadores de diferentes ámbitos y universidades (Universidad de Castilla-La Mancha y Universitat de Valencia) que, como destaca Gustavo Espino, aportan valor añadido al trabajo y hacen que la línea de investigación sea muy esperanzadora. «Con este trabajo hemos aprendido mucho y nos está dando muchas alegrías».