Disseny i avaluació de nanobots impulsats per enzims per creuar barreres biològiques i tractar el càncer

Meritxell Serra

Samuel Sánchez Ordóñez

dirigida pel Dr. Samuel Sánchez Ordóñez, dins del grup de recerca “Smart Nano-Bio-Device” a l'IBEC.

La nanomedicina ha atret un interès clínic creixent en les últimes dècades, cosa que ha permès l'aprovació de nombrosos productes, especialment en oncologia. Això es deu a la seva capacitat d'encapsular, protegir i alliberar fàrmacs selectivament, reduint les dosis necessàries i els efectes secundaris. Tanmateix, els sistemes d'administració de fàrmacs basats en nanopartícules no han superat significativament els tractaments tradicionals pel que fa a la biodisponibilitat. Aquesta ineficiència es pot atribuir a les diverses barreres físiques i biològiques que les nanopartícules han de superar, com ara la matriu extracel·lular o la barrera del moc, que impedeixen que els fàrmacs arribin a les cèl·lules tumorals. Per tant, l'objectiu d'aquesta tesi és desenvolupar nanobots enzimàtics com a transportadors d'agents terapèutics capaços de superar aquestes barreres per tal de millorar l'eficàcia dels tractaments contra el càncer. En el primer projecte, vam establir un model murí de càncer de bufeta i vam administrar nanobots propulsats per urea. Aquests nanobots van ser capaços de penetrar la matriu extracel·lular i van mostrar una millor acumulació tumoral en comparació amb les condicions passives. A més, el tractament amb una sola administració de nanobots marcats amb radioiode va resultar en una reducció del 90% de la mida del tumor. El moc també representa un obstacle per a l'administració eficient de fàrmacs. En el segon projecte, vam desenvolupar nanobots de catalasa capaços de superar aquesta barrera. Aquests nanobots són propulsats per H2O2, que serveix no només com a combustible sinó també com a agent mucolític. Utilitzant un model in vitro de secreció mucosa, vam demostrar una reducció del 60% en la integritat del moc després del tractament amb nanobots propulsats per H2O2. Es van observar resultats similars en còlons de ratolí ex vivo, on el contingut de moc intestinal va disminuir un 65% després del tractament. Estudiant la capacitat de creuar la barrera del moc, vam demostrar que els nanobots només la poden superar quan combinen les seves capacitats mucolítiques i motores. Aprofitant aquest coneixement, el tercer projecte es va centrar en el pseudomixoma peritoneal, un carcinoma mucís caracteritzat per cèl·lules canceroses que creixen envoltades de moc. Per millorar l'eficiència del fàrmac utilitzat en la pràctica clínica, el vam carregar en nanobots i els vam utilitzar com a sistemes d'administració de fàrmacs autopropulsats amb capacitats mucolítices. Vam tractar tumors de pseudomixoma peritoneal ex vivo i vam confirmar que el fàrmac per si sol no pot creuar el moc i arribar a les cèl·lules canceroses. Tanmateix, l'eficàcia del tractament es va millorar mitjançant l'ús de nanobots propulsats per H2O2 carregats amb el fàrmac, ja que la degradació del moc combinada amb el moviment dels nanobots facilita l'administració del fàrmac. En general, aquesta tesi destaca el potencial dels nanobots enzimàtics com a plataforma versàtil per al tractament del càncer. Els avenços presentats aquí podrien conduir a estratègies terapèutiques més efectives, abordant barreres significatives en els tractaments actuals i, en última instància, millorant els resultats per als pacients oncològics.

Nanobots Tx SL també està interessada en incorporar la tecnologia de nanobots del Dr. Serra a la seva cartera de desenvolupament (tal com s'esmenta a la carta de suport adjunta). Un cop obtinguda la llicència, l'empresa té previst desenvolupar la tecnologia mitjançant assajos clínics de fase I/II. En aquesta fase, les oportunitats de subllicència o codesenvolupament amb socis com Pierre Fabre podrien proporcionar una valuosa col·laboració o estratègies de sortida.

Nanomedicina; Interès clínic; Oncologia; Encapsulació de fàrmacs; Protecció contra fàrmacs; Alliberament de fàrmacs; Administració selectiva de fàrmacs; Dosis reduïdes; Efectes secundaris; Biodisponibilitat; Barreres físiques; Barreres biològiques; Matriu extracel·lular; Barrera mucosa; Cèl·lules tumorals; Nanobots enzimàtics; Agents terapèutics; Eficàcia del tractament del càncer; Model murí; Càncer de bufeta; Nanobots propulsats per urea; Acumulació de tumors; Nanobots marcats amb radioiode; Reducció de la mida del tumor; Nanobots de catalasa; Superació de la barrera mucosa; Propulsió amb H₂O₂; Agent mucolític; Reducció de la integritat de la mucositat; Contingut de mucositat intestinal; Capacitats mucolítices; Capacitats motores; Pseudomixoma peritoneal; Carcinoma mucís; Càrrega de fàrmacs; Sistemes d'administració de fàrmacs autopropulsats; Tumors ex vivo; Millora de l'administració de fàrmacs; Plataforma versàtil; Estratègies terapèutiques; Pacients oncològics.