Desarrollo de una terapia innovadora para cáncer de mama y pulmón mediante el uso de nanoplataformas de tripalmitina y poli(4-vinilpiridina) asociadas a paclitaxel

Resumen

Los tumores de mama y pulmón son de los cánceres que tienen mayor incidencia en la población, el de pulmón es el más prevalente (con 1,8 millones de nuevos casos cada año) y el de mama es el más frecuente en mujeres (representando un 12% de todos los tumores diagnosticados). El paclitaxel (PTX),uno de los fármacos de elección para el tratamiento de estos dos tipos de tumores, presenta múltiples inconvenientes en la práctica clínica como su baja solubilidad y vida media, inespecificidad por el tumor y gran cantidad de efectos adversos. Además, una de las formulas farmacéuticas de PTX más ampliamente usada en clínica incluye Cremophor® EL, un disolvente muy tóxico. Otro de los problemas derivados del uso de este fármaco es que puede provocar el desarrollo, en las células tumorales, de mecanismos de resistencia (fenómeno de resistencia a multidrogas o MDR), responsables del fallo terapéutico ante el tratamiento. El uso de nanopartículas (NPs) que encapsulen PTX puede ser una nueva estrategia terapéutica para superar estas limitaciones, al incrementar su estabilidad y solubilidad, biocompatibilidad y especificidad por el tejido tumoral, El objetivo del trabajo de investigación a partir del cual se ha elaborado esta tesis doctoral es la realización un amplio estudio de la actividad antitumoral de dos sistemas novedosos de NPs para la encapsulación del PTX, en modelos in vitro, en monocapa y tridimensionales, para el cáncer de pulmón y mama. El primer sistema de encapsulación de PTX se ha realizado con NPs huecas de poli(4-vinilpiridina) (hollow-p4VP). Estas NPs se han sintetizado por medio de una novedosa técnica y presentan una cinética de liberación de fármaco pH dependiente, lo cual supone una ventaja para mejorar la selectividad frente a un entorno tumoral ácido. Los resultados obtenidos en ensayos de hemocompatibilidad y con células de estirpe normal de mama y pulmón muestran que estas hollow-p4VP son sistemas biocompatibles no tóxicos. Además, la incorporación de PTX en estas NPs (PTX@p4VP) mejora su citotoxicidad sobre modelos in vitro de células tumorales humanas, tanto de mama como de pulmón. Respecto a la modulación del ciclo celular, la encapsulación del PTX no modifica el mecanismo de acción del fármaco. Además, se ha demostrado la internalización de las hollow-p4VP cargadas con rojo nilo (NR) en estas líneas tumorales. Por último, este sistema de NPs ha sido ensayado también en un modelo de transición in vitro - in vivo, como es un cultivo tridimensional de esferoides multicelulares tumorales (MTS) procedente de líneas celulares de cáncer de mama y pulmón, lo que ha permitido demostrar que el tratamiento con PTX@p4VP es más efectivo que el de PTX libre. El segundo sistema de encapsulación se ha llevado a cabo con NPs sólidas lipídicas (SLNs) de tripalmitato de glicerilo (tripalmitina) cargadas con PTX (Tripalm-NPs-PTX), que han demostrado tener propiedades tan interesantes como poseer un pequeño tamaño, buen ratio de encapsulación del fármaco y una liberación controlada. A partir del sistema lipídico inicial se han llevado a cabo algunas modificaciones mediante la incorporación de hexa(etilen glicol) (OEG), β-ciclodextrina (βCD) y macelignano (MAC). Ninguna de estas NPs lípidicas, sin carga de fármaco presentan actividad hemolítica en la sangre, así como tampoco citotoxicidad en células no tumorales de mama y pulmón humanas, lo que cual es prueba de su biocompatibilidad. Además, las Tripalm-NPs-PTX aumentan la citotoxicidad provocada por el PTX en un amplio rango de líneas tumorales humanas, tanto de mama, como de pulmón. Las modificaciones realizadas a estas NPs también provocan un aumento en la muerte celular respecto al uso aislado del PTX, aunque ninguna de ellas proporciona ventajas notables respecto a la NPs no modificadas. El análisis del ciclo celular y de la internalización de los sistemas ha presentado resultados similares a los obtenidos con PTX@p4VP. Las Tripalm-NPs-PTX han conseguido una reducción significativa del volumen de los MTS de A549 y MCF7, en comparación con el PTX libre, un aumento de la apoptosis y también una disminución en la IC50 en las células madre tumorales (CSCs). Finalmente, se ha analizado la capacidad de las Tripalm-NPs-PTX y Tripalm-NPs-PTX-MAC para eludir la resistencia mediada por P-gp. En este sentido se ha demostrado que ambos tipos de NPs provocan la inhibición de P-gp y un incremento de la acumulación de PTX en el interior celular.