Diseño y evaluación de nanorrobots propulsados por enzimas para superar barreras biológicas y tratar el cáncer

Meritxell Serra

Samuel Sánchez Ordóñez

dirigido por el Dr. Samuel Sánchez Ordóñez, dentro del grupo de investigación “Smart Nano-Bio-Device” al IBEC.

La nanomedicina ha atraído un creciente interés clínico en las últimas décadas, lo que ha permitido la aprobación de numerosos productos, especialmente en oncología. Esto se debe a su capacidad para encapsular, proteger y liberar fármacos selectivamente, reduciendo las dosis requeridas y los efectos secundarios. Sin embargo, los sistemas de administración de fármacos basados ​​en nanopartículas no han superado significativamente a los tratamientos tradicionales en términos de biodisponibilidad. Esta ineficiencia se puede atribuir a las diversas barreras físicas y biológicas que las nanopartículas deben superar, como la matriz extracelular o la barrera mucosa, que impiden que los fármacos lleguen a las células tumorales. Por lo tanto, el objetivo de esta tesis es desarrollar nanobots enzimáticos como transportadores de agentes terapéuticos capaces de superar estas barreras para mejorar la eficacia de los tratamientos contra el cáncer. En el primer proyecto, establecimos un modelo murino de cáncer de vejiga y administramos nanobots propulsados ​​con urea. Estos nanobots pudieron penetrar la matriz extracelular y mostraron una mejor acumulación tumoral en comparación con condiciones pasivas. Además, el tratamiento con una sola administración de nanobots marcados con yodo radiactivo resultó en una reducción del 90% en el tamaño del tumor. El moco también representa un obstáculo para la administración eficiente de fármacos. En el segundo proyecto, desarrollamos nanobots de catalasa capaces de superar esta barrera. Estos nanobots se impulsan con H₂O₂, que actúa no solo como combustible, sino también como agente mucolítico. Utilizando un modelo in vitro de secreción mucosa, demostramos una reducción del 60 % en la integridad del moco tras el tratamiento con nanobots impulsados ​​con H₂O₂. Se observaron resultados similares en colones de ratones ex vivo, donde el contenido de moco intestinal disminuyó un 65 % tras el tratamiento. Al estudiar la capacidad de atravesar la barrera mucosa, demostramos que los nanobots solo pueden superarla cuando combinan sus capacidades mucolíticas y motoras. Aprovechando este conocimiento, el tercer proyecto se centró en el pseudomixoma peritoneal, un carcinoma mucinoso caracterizado por el crecimiento de células cancerosas rodeadas de moco. Para mejorar la eficiencia del fármaco utilizado en la práctica clínica, lo incorporamos a nanobots y los utilizamos como sistemas autopropulsados ​​de administración de fármacos con capacidad mucolítica. Tratamos tumores de pseudomixoma peritoneal ex vivo y confirmamos que el fármaco por sí solo no puede atravesar la mucosidad ni alcanzar las células cancerosas. Sin embargo, la eficacia del tratamiento mejoró gracias al uso de nanorrobots propulsados ​​por H₂O₂ cargados con el fármaco, ya que la degradación de la mucosidad, combinada con el movimiento de los nanorrobots, facilita su administración. En resumen, esta tesis destaca el potencial de los nanorrobots enzimáticos como plataforma versátil para el tratamiento del cáncer. Los avances aquí presentados podrían conducir a estrategias terapéuticas más eficaces, abordando importantes barreras en los tratamientos actuales y, en última instancia, mejorando los resultados de los pacientes oncológicos.

Nanobots Tx SL también está interesada en incorporar la tecnología nanorobótica del Dr. Serra a su cartera de productos (como se describe en la carta de apoyo adjunta). Una vez obtenida la licencia, la empresa planea desarrollar la tecnología mediante ensayos clínicos de fase I/II. En esa etapa, las oportunidades de sublicencia o codesarrollo con socios como Pierre Fabre podrían ofrecer valiosas estrategias de colaboración o salida.

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