Catalizadores como ‘caballos de Troya’ para matar células tumorales desde su interior

Investigadores españoles han participado en el desarrollo de una nueva herramienta para luchar contra el cáncer. El método consiste en introducir catalizadores de paladio en el interior de las células cancerosas dentro de unas minúsculas vesículas, llamadas exosomas, para fabricar in situ el fármaco quimioterápico.

SINC | | 12 septiembre 2019 14:35

En la imagen adjunta, Belén Rubio Ruiz, una de las autoras de este trabajo. / UGR

Utilizar caballos de Troya para combatir el cáncer desde el interior de las propias células tumorales sin dañar al resto de tejidos sanos es el objetivo de la nueva herramienta creada por investigadores de la Universidad de Granada (UGR), del Instituto de Nanociencia de Aragón (INA) de la Universidad de Zaragoza y del Cancer Research UK Edinburgh Centre, en la Universidad de Edimburgo.

En concreto, los científicos han utilizado exosomas –minúsculas vesículas extracelulares que se producen en la mayoría de células eucariotas– como caballos de Troya para llevar catalizadores de paladio (Pd) hasta el interior de células cancerosas.

Matar una célula cancerosa es sencillo: hay multitud de moléculas tóxicas que pueden hacerlo. El problema es conseguir que no vaya a las células sanas

“Hemos introducido el catalizador dentro de los exosomas. Con un tamaño del orden de 100 nanómetros, son capaces de viajar al interior de la célula tumoral. Una vez allí, han catalizado una reacción que transforma una molécula pasiva en un potente anticancerígeno”, señala Jesús Santamaría, catedrático de la Universidad de Zaragoza, que junto con Asier Unciti-Broceta ha liderado este trabajo, publicado en la revista Nature Catalysis.

Matar una célula cancerosa es sencillo: hay multitud de moléculas tóxicas que pueden hacerlo. El problema es conseguir que el tóxico vaya a la célula cancerosa solamente, y no a células sanas en el organismo. Esta falta de selectividad a la hora de dirigir las drogas anticancerígenas es la causa de los efectos secundarios, a menudo devastadores, que sufren los pacientes de cáncer en tratamiento quimioterápico.

En lugar de inyectar esos fármacos en el torrente sanguíneo, sería mucho mejor si se pudieran fabricar directamente en el interior de las células cancerosas. Y eso es lo que ha logrado este equipo internacional de científicos.

“Usamos catalizadores en muchos aspectos de la vida cotidiana porque permiten llevar a cabo reacciones químicas que, de otra forma, no serían posibles. Por ejemplo, los gases que salen de nuestro coche pasan por un catalizador para convertirlos en otros menos dañinos para el medio ambiente y la salud”, indica Belén Rubio Ruiz, de la UGR. Por eso a los expertos les sorprende que la catálisis, tan útil en tantos campos, no se emplee prácticamente en oncología. “Esto se debe a que existen grandes obstáculos: encontrar catalizadores y reacciones adecuadas y, sobre todo, llevar los catalizadores al interior de las células objetivo, y no a otras”.

La clave: los exosomas

Sin embargo, los exosomas pueden tener la solución. Los exosomas se secretan por parte de la mayoría de las células y están rodeados por una membrana que contiene elementos que son característicos de la célula de la que provienen. Eso les proporciona selectividad (tropismo hacia las células de origen), y hace posible llevar una carga terapéutica preferentemente hasta la célula original, incluso en presencia de otras células.

De este modo el fármaco solo se genera dentro de las células a las que ha llegado el catalizador, produciendo la muerte de las células tumorales originales

Los autores han encontrado la manera de inducir la síntesis de catalizadores (nanoláminas de Pd con un espesor de poco más de un nanómetro) en el interior de exosomas de células tumorales sin perturbar las propiedades de sus membranas, convirtiendo así los exosomas en caballos de Troya capaces de llevar el catalizador hasta las células cancerosas originales.

Una vez allí, han catalizado la síntesis in situ de un compuesto anticancerígeno (panobinostat, un quimioterápico aprobado en 2015). Los investigadores describen este proceso cuya eficacia han demostrado en su estudio.

“Hemos recogido exosomas del mismo tipo de célula cancerosa que se pretende tratar, los cargamos con el catalizador de paladio y lo devolvemos al medio de cultivo. Allí, gracias a su tropismo selectivo, los exosomas se encargan de llevar el catalizador hasta la célula original. Una vez dentro, el catalizador convierte el panobinostat inactivo en la forma activa y tóxica, produciendo la muerte de la célula tumoral justo en el lugar que queremos: el interior de la célula tumoral”.

La clave del proceso es la selectividad del transporte mediante exosomas. De este modo, el panobinostat solo se genera dentro de las células a las que ha llegado el catalizador, produciendo preferentemente la muerte de las células tumorales originales, mientras que los niveles de mortandad en otras células son mucho menores.

Referencia bibliográfica:

María Sancho-Albero, Belén Rubio-Ruiz, Ana M. Pérez-López, Víctor Sebastián, Pilar Martín-Duque, Manuel Arruebo, Jesús Santamaría and Asier Unciti-Broceta. Cancer-derived exosomes loaded with ultrathin palladium nanosheets for targeted bioorthogonal catalysis. Nature Catalysis 2019. DOI: 10.1038/s41929-019-0333-4