Mejora de la actividad antitumoral de agentes citotóxicos mediante el uso de nanoplataformas poliméricasaplicación en cáncer de colon, mama y pulmón

Resumen

La quimioterapia, una de las herramientas más potentes para el tratamiento presenta una serie de limitaciones difíciles de superar que están evitando progresar en la mejora de la respuesta de los pacientes de esta patología. Entre los fármacos antitumorales más efectivos, pero también con mayores limitaciones en su uso, se encuentran la doxorrubicina (DOX), el 5-fluorouracilo (5-FU) y el paclitaxel (PTX), fármacos de elección y de uso clínico habitual en el cáncer de mama, cáncer de colon y cáncer pulmón. Estos tres agentes poseen una baja especificidad por el tejido tumoral contra el que actúan induciendo severos daños en los tejidos sanos. En este contexto, la nanotecnología está consiguiendo desarrollar nuevos sistemas de transporte de fármacos antitumorales que evitan sus limitaciones y mejoran su actividad. El presente Trabajo de Investigación se centra en el estudio de nanopartículas poliméricas de poli (butilcianoacrilato) (PBCA), poli (ε-caprolactona) (PCL) y ácido poli(láctico-co-glicólico) (PLGA), como sistemas transportadores de los fármacos antitumorales DOX, 5-FU y PTX, orientados hacia la mejora del tratamiento del cáncer de mama, pulmón y colon. En concreto, hemos sido capaces de generar tres grupos de nanopartículas que en base al fármaco transportado han sido denominadas DOX-PBCA y DOX-PCL, 5-FU-PBCA y 5-FU-PCL y PTX-PLGA. Las nanoformulaciones utilizadas en el presente estudio han sido desarrolladas mediante métodos de nanoprecipitación, disposición interfacial de polímeros y emulsión/polimerización. La síntesis ha sido llevada a cabo en los Departamentos de Farmacia y Tecnología Farmacéutica de la Universidad de Granada y Sevilla bajo la supervisión del Dr. Jose Luis Arias y la Dra. Lucía Martín, respectivamente. Se obtuvieron nanopartículas de tamaños homogéneos menores de 250 nm, adecuadas para su uso in vitro e in vivo (administración intravenosa) presentando un perfil de liberación de fármaco bifásico. Los estudios in vitro fueron llevados a cabo en cultivos celulares. Los resultados obtenidos demostraron que todas las nanopartículas testadas presentaron una excelente biocompatibilidad a las dosis empleadas, tanto en líneas tumorales como no tumorales y que en todos los casos, la asociación del fármaco a la nanopartícula provocaba una significativa mejora de su efecto antitumoral. Por otra parte, se realizaron estudios para determinar la mejora en la internalización celular mediante el uso de fluoróforos (i.e. rojo nilo-NR) o fármacos con fluorescencia (i.e. DOX) utilizando técnicas de citometría de flujo, microscopía de fluorescencia y confocal. Nuestros resultados demostraron un significativo incremento de la internalización de las moléculas transportadas por nuestros nanocomplejos en todos los tipos celulares testados. Los ensayos in vivo fueron realizados sobre modelos murinos, utilizando ratones inmunocompetentes de la cepa C57BL/6 inoculados vía subcutánea con células tumorales, procedentes de la misma cepa de ratón. Tras la generación de los tumores, los ratones fueron sometidos a tratamiento con las nanoformulacions, con el fármaco libre y con nanopartículas vacías (sin fármaco). Los ratones tratados fueron monitorizados en relación a la modificación de su peso, volumen del tumor y supervivencia. Los tratamientos con nanopartículas de DOX-PCL, se acompañaron de estudios de toxicidad tisular y de los parámetros sanguíneos y marcadores de daño cardiovascular. Nuestros resultados demostraron que todos los tratamientos con nanoformulaciones con DOX o 5-FU indujeron reducción significativa del volumen tumoral en comparación con los fármacos libres que podría estar relacionado con el direccionamiento pasivo producido por el “efecto de permeabilidad y retención aumentada” (EPR). Además, la mayoría de los tratamientos con nanoformulaciones indujeron un incremento significativo de la supervivencia de los ratones en relación al uso del fármaco libre. Por último, la monitorización del peso de los ratones, nos permitió demostrar que ninguna de las nanoformulaciones utilizadas asociadas a DOX o 5-FU, produjeron un aumento de la toxicidad en relación al fármaco libre. De hecho, los ratones tratados con DOX-PCL no mostraron modificaciones en los niveles de la serie blanca de la sangre (WBC) ni de los marcadores de daño cardiovascular MMP-9 (Matrix metallopeptidase 9), sVACM-1 (vascular cell adhesion molecule-1) y CRP (C-reactive protein), que sí fueron detectados alterados tras el tratamiento con DOX. Además, el uso de los nanocomplejos no indujo cambios histológicos indicativos de daño cardiaco al contrario que los detectados tras el tratamiento con la DOX libre. En conclusión, a diferencia de otras nanoformulaciones (vesículas lipídicas o liposomas) con poca efectividad para penetrar en los tejidos tumorales, nuestros nanocomplejos han mostrado ser vehículos eficientes de los fármacos antitumorales, pudiendo ser una herramienta muy útil para salvar las actuales limitaciones del tratamiento quimioterápico en cáncer de mama, pulmón y colon.