Unos investigadores han hallado una molécula que, al disolverse en agua, produce unas vesículas que sirven para transportar cualquier tipo de medicamentos por vía oral o a través de la piel mediante parches. Conservan inalterables los fármacos que llevan, los protegen de los jugos gástricos y los depositan en las células del organismo. Las pruebas realizadas hasta ahora, con insulina y un antitumoral, en en ratones, han tenido resultados exitosos.
De acuerdo al portal de ciencia y tecnología, Agencia ID, las temidas inyecciones que tanto rechazo generan entre niños y adultos podrían convertirse en un efímero recuerdo. Un hallazgo inédito de científicos de la Universidad Nacional de Río Cuarto promete un cambio sin precedentes en el tratamiento de enfermedades crónicas, como la diabetes o el cáncer: Descubrieron una molécula, que al disolverse en agua, forma unas vesículas de características únicas, que permitirían administrar cualquier tipo de medicamentos por vía oral o tópica.
Las vesículas son microscópicas y constituyen un tipo de sistemas que se asemejan a “vehículos” de transporte capaces de llevar en su interior las moléculas de insulina u otro fármaco.
Desde que la insulina se descubrió a principios del siglo XX, denodados esfuerzos se hicieron para luchar contra enfermedades como la diabetes tipo 1. Sin embargo, nada logró liberar a los pacientes de los pinchazos. Las agujas son incómodas, dolorosas y molestas pero, pese al rechazo que generan, siguen siendo lo único que los insulinodependientes tienen al alcance para mantener a raya los niveles de glucosa.
Pero, esto puede cambiar, y no es casualidad. Como resultado de más de veinte años de estudios, investigadores de la UNRC descubrieron un tipo de vesículas que pueden encapsular fármacos, transportarlos hasta el interior del organismo y cumplir con su misión terapéutica.
Lo novedoso es que esta vesícula logró superar con éxito las múltiples barreras que pone el cuerpo humano a la administración de fármacos por la vía oral.
La insulina es muy sensible a los cambios del microentorno en el que se encuentra. Si se ingiere por vía oral, los ácidos del estómago la destruyen.
Sin embargo, esta vesícula resultó ser resistente a los jugos gástricos y no sufrió ningún tipo de alteración, y por ende del medicamento que transportaba, por lo menos hasta una hora y media después de su ingestión. Este es un tiempo más que suficiente para llegar al intestino y, desde allí, al torrente sanguíneo para asociarse con las células, destino final para entregar el remedio.
Los resultados preliminares sorprendieron gratamente a los investigadores universitarios. Estaban a las puertas de un hallazgo trascendente: lograr que una vesícula, que puede transportar una sustancia terapéutica como la insulina, resistiera el entorno agresivo del estómago. Esto es algo que hasta ahora nadie pudo conseguir. Por eso, muchos de los medicamentos que hoy se encuentran en el mercado no tienen otra vía de aplicación más que por inyección.
Los científicos de otras partes del mundo encontraron sistemas parecidos que también son capaces de resistir el paso por el estómago, pero justamente esa resistencia conforma una rigidez tal que les impide liberar el medicamento. Por eso, resultan inútiles como alternativas terapéuticas.
El descubrimiento realizado en la Universidad Nacional de Río Cuarto es valioso precisamente por superar esas barreras.
Los numerosos ensayos in-vitro realizados en los laboratorios de la UNRC trazaron un panorama prometedor para el uso de esta vesícula, bautizada aquí mismo en el campus por sus descubridores como BHD-AOT. Y a poco de andar, lo mismo que se había comprobado artificialmente in-vitro, se corroboró en ratones.
La vesícula, cargada con insulina, volvió a demostrar su potencial. Se la administró oralmente y se la comparó con inyecciones intraperitoneales y subcutáneas. En todos los casos, se redujeron los niveles de glucosa.
¿Qué quiere decir esto? Que la vesícula con insulina puede superar todas las barreras del tracto gastrointestinal, que es absorbida a través del intestino, que llega hasta la célula y que es capaz de entregar el medicamento. Ni más ni menos: cumple exitosamente las funciones que tiene que cumplir.
Este trabajo es parte de la actividad científica que lleva adelante el Grupo de Sistemas Organizados (GSO) del Departamento de Química de la Facultad de Ciencias Exactas, que integran, entre otros, los doctores Mariano Correa, Darío Falcone, Patricia Molina, Fernando Moyano, la investigadora emérita Juana Chessa y la becaria doctoral del Conicet Soledad Stagnoli.
El doctor Correa, investigador principal del Conicet, es uno de los científicos responsables de este trabajo. Dijo: “Fueron más de veinte años de investigación que nos llevaron a descubrir que una molécula llamada surfactante, cuando se disolvía en agua, formaba de manera espontánea un tipo de agregados denominados vesículas. Tenía características que atrajeron nuestra atención. Por eso, hicimos unos estudios físico-químicos de su estructura y encontramos que los ácidos del estómago no la destruían ni modificaban”.
“Tradicionalmente, estos sistemas se forman usando moléculas de fosfolípidos a las que se les aplica energía para que tengan un tamaño determinado y uniforme. La molécula descubierta en los laboratorios de nuestra Universidad, forma las vesículas de manera espontánea; es decir, solo hay que disolverla en agua y, sin ningún tipo de tratamiento extra. Se organiza formando vesículas de un tamaño uniforme y listas para ser administradas al organismo. Esto es fundamental para un desarrollo a nivel industrial porque, al no necesitar pasos extras, se reduciría el costo de una futura formulación”, precisó el científico local.
El objetivo era encontrar una terapia alternativa, menos molesta y dolorosa para los diabéticos que tienen que inyectarse insulina varias veces al día.
La insulina es una hormona que, hasta ahora, no se puede administrar por vía oral. Sucede que es sumamente sensible a los cambios del microentorno en el que se encuentra. Por lógica, si se ingiere por la boca, los jugos gástricos del estómago la desarman y no funciona.
“El desafío, entonces, era encontrar algo que la proteja, pero que también resista en el aparato digestivo durante un tiempo suficiente para que pueda llegar sin cambios al tracto intestinal y, desde allí, incorporarse al torrente sanguíneo para cumplir su función terapéutica”, señaló el doctor Correa. Y esta vesícula cumplía holgadamente los requisitos.
Sin embargo, el camino por recorrer todavía era largo y exigente. Había que dar un paso indispensable: asegurarse de que no era tóxica para el organismo. Este fue un trabajo que particularmente realizó Soledad Stagnoli en el marco de su tesis de Doctorado en Ciencias Biológicas, dirigida por la doctora Ana Nieblyski, profesora de la Facultad de Ciencias Exactas. Primero, hizo pruebas con células in-vivo y, luego, en ratones.
“Por eso, hicimos simulaciones con presencia de proteínas, de sales; es decir, componentes propios el cuerpo. Inclusive, corroboramos que el sistema es estable. ¿Cómo nos dimos cuenta? Porque conservaba inalterable su tamaño, aún después de un mes”, explicó.
A estos pasos preliminares, le seguiría otro decisivo: incorporar la insulina dentro de la vesícula. Y de nuevo, a responder preguntas: ¿sigue siendo estable el sistema con el fármaco adentro? ¿Persiste inalterable en distintas condiciones biológicas? ¿Por cuánto tiempo?
Estudios posteriores permitieron comprobar que la insulina se ubicó dentro de la vesícula y estaba protegida, como se pretendía. Además, resultó resistente a condiciones extremas de acidez y estable en el tiempo.
Explicó el doctor Correa: “Dentro de la estructura de la insulina hay aminoácidos que son fluorescentes, que excitados a determinada longitud de onda pueden verse. Su intensidad es altamente dependiente del entorno donde esté disuelta la hormona. Pero, una vez dentro de la vesícula, es tan baja esa intensidad de emisión que no se pudieron observar más rastros de luz, lo que demostraba a las claras que la insulina estaba resguardada adentro. Cambiamos el pH ácido y no pasó nada; es decir que seguía protegida dentro de la vesícula. Si veíamos luz fluorescente era porque estábamos perdiendo insulina, pero nunca pasó. Asimismo, la hormona conservó sin alteraciones su potencial biológico o terapéutico”.
Pero había que responder más preguntas: ¿el fármaco puede ser absorbido por el intestino y llegar a la sangre? La insulina tiene que entrar en contacto con los receptores de las células para que funcione. Si la respuesta era no, toda la investigación habría fracasado.
“Los ensayos in-vitro nos permitieron corroborar que la vesícula se había asociado a la célula”, destacó Stagnoli. Ahora, ¿está en la superficie de la célula o dentro de la célula? Nuevamente, la respuesta fue alentadora. “Hicimos un corte transversal y encontramos que la vesícula estaba dentro de la célula. Esto se produce por un proceso conocido como endocitosis. Quiere decir que la célula atrapa a la vesícula. Probamos con otras técnicas y vimos que no solamente ocurría este evento de incorporación, sino que se pegaba a la membrana de la célula y entregaba el medicamento. Necesitábamos que este mecanismo funcione, y funcionó. La membrana de la vesícula se pone en contacto con la membrana de la célula; por lo tanto, la célula toma la insulina a través de sus receptores”.
Recién después de haber recorrido este largo y complejo camino, la decisión fue hacer pruebas in vivo, en ratones.
Comentó Stagnoli: “Recurrimos a las vías comunes, es decir a inyecciones intraperitoneales y subcutáneas, y por supuesto a la administración oral de la insulina. Las inyecciones lograron reducir los niveles de glucosa, y también lo hizo nuestra vesícula”.
“¿Qué quiere decir esto? Que la vesícula con insulina puede superar todas las barreras del tracto gastrointestinal, que es absorbida a través del intestino, que llega hasta la célula y que es capaz de entregar el medicamento. Ni más ni menos, estaba cumpliendo exitosamente las funciones que tenía que cumplir”, dijo la investigadora.
Estos estudios tuvieron un fuerte componente interdisciplinario. Combinaron el esfuerzo de investigadores del Departamento de Química y de un grupo del Departamento de Biología Molecular dirigidos por la doctora Niebylski. Además, involucraron a dos Institutos recientemente creados de doble dependencia Conicet-UNRC, que son el de Desarrollo Agroindustrial y de la Salud (IDAS) y el de Biotecnología Ambiental y Salud (INBIAS)”.
El hecho de que la vesícula se introduzca en la célula también aportó otra información trascendente: se podría emplear para transportar fármacos como los tumorales. Este tipo de fármacos no puede liberarse en la superficie de la célula. Tiene que llegar hasta el interior de ésta porque es insoluble.
Los logros motivaron a los científicos locales a expandir los alcances del sistema y emplear la vesícula descubierta para transportar medicamentos anticancerígenos.
Con esta propuesta científica, Soledad Stagnoli obtuvo una beca en Alemania. El objetivo fue probar el hallazgo local en la administración por vía tópica de un medicamento natural antitumoral conocido como curcumina.
Como todos los fármacos anticancerígenos, este medicamento es insoluble, por lo que necesita un medio que lo transporte hasta las células para que no se pierda en el organismo.
Con la colaboración de los científicos alemanes, el trabajo de Stagnoli se focalizó en lograr la administración del fármaco a través de la piel. Indicó: “Las vesículas están suspendidas en agua, por lo que necesitan una malla o un soporte que las contenga. Se utilizó una especie de parche que incorpora un biomaterial viscoso (hidrogel). En su interior, se encapsuló el sistema (las vesículas), llevando dentro suyo el fármaco antitumoral”.
“Es muy difícil usar fármacos vía tópica porque hay una barrera innata de defensa que tiene la piel (estrato córneo) que impide que puedan traspasarla. Pero estas vesículas que descubrimos en nuestra Universidad tienen la particularidad de ser muy flexibles, son deformables, pueden adaptar su forma para atravesar los poros y sin perder el fármaco que transportan”, narró la investigadora.
Esto representa un avance científico trascendente, porque otros sistemas que se estudian en el mundo o bien son rígidos y no pueden penetrar la piel, o en su intento por hacerlo pierden parte del medicamento que llevan.
Remarcó Stagnoli: “Esta vesícula logró vencer esos obstáculos, pero además, por las características del parche que empleamos, se puede hacer una degradación controlada, o sea que permite regular las dosis según las necesidades. Se puede inducir la liberación del fármaco. Después de varios estudios, pudimos determinar que, a medida que el parche se va degradando, las vesículas, a su vez, se liberan, no se alteran, conservan intactas las propiedades del fármaco y, lo que es mejor, pueden traspasar las barreras de la piel”.
“Esto lo comprobamos en distintos ensayos con rata. Les pusimos gel cargado con vesículas sobre la piel y, luego, debajo de ella tomamos alícuotas –pequeñas porciones de muestra-. El fármaco antitumoral que empleamos tiene propiedades fluorescentes. Esto nos permitió comprobar que, mientras más se degradaba el parche con el tiempo, más vesículas con curcumina liberaba”, agregó.
El doctor Mariano Correa subrayó la versatilidad del sistema descubierto en esta casa de estudios: “Puede adaptarse a la administración por vía oral o, como se vio en este último trabajo, también por vía tópica”.
En Alemania, ya se está pensando en utilizar este tipo de sistemas como una alternativa para las quimioterapias. Además, estas vesículas son muy eficientes porque entregan todo el cargamento de fármaco que transportan. Este es un aspecto significativo para los pacientes, no solamente de cáncer, sino de cualquier otra enfermedad, ya que se reduce la toxicidad en el organismo. A diferencia de otras terapias, con este tipo de vesículas se puede aplicar la dosis necesaria y nada más. Ninguna porción de la dosis se pierde en el torrente sanguíneo.
Hay muchos estudios a nivel mundial que, a través de distintos mecanismos, han intentado alcanzar resultados parecidos, pero hasta ahora no lograron ser eficientes. La mayoría de ellos, requiere de una alta concentración de medicamento porque buena parte de éste se pierde en el camino. Esto los convierte en tóxicos para el organismo.
En cambio, la vesícula estudiada por los científicos de Río Cuarto, según pudo probarse, emplea las cantidades justas de medicamento porque no tiene pérdidas y puede entregarlo donde debe: en la célula.
El sistema descubierto en la Universidad local funciona exitosamente, aunque todavía no está en la etapa clínica. Su potencial es enorme y podría transformar la manera en que actualmente se llevan adelante los procedimientos médicos.
