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Nuevos colorantes para la terapia fotodinámica del cáncer

Un estudio de la UPV/EHU diseña nuevos sistemas fotoactivos para la destrucción de células cancerígenas

Fecha de primera publicación: 08/04/2021

Ruth Prieto Montero
Ruth Prieto Montero. Foto: UPV/EHU.

El Grupo de Espectroscopía Molecular de la UPV/EHU ha estudiado nuevos colorantes basados principalmente en la estructura molecular de tipo BODIPY, así como ha desarrollado nanopartículas con base de sílice fotoactivas para su implementación en el campo de la biomedicina, en particular para bioimagen y terapia fotodinámica del cáncer. Experimentos in vitro han demostrado que estos sistemas son capaces de matar alrededor de un 80 % de las células cancerígenas bajo la irradiación controlada de luz, resultados prometedores para su uso in vivo.

La terapia fotodinámica es una modalidad terapéutica basada en la acción conjunta de tres elementos: un agente activable por luz, denominado fotosensibilizador; luz de una longitud de onda adecuada; y el oxígeno molecular. Cada uno de estos tres elementos no induce toxicidad de forma individual, pero su actuación conjunta desencadena la producción de especies reactivas de oxígeno que dan lugar a la muerte celular.

En este trabajo, “se ha analizado el potencial de varios compuestos de la familia BODIPY (4,4-difluoro-4 bora-3a,4a-diaza-s-indaceno) como nuevos fotosensibilizadores — medicamento que se usa en la terapia fotodinámica—. Cuando las células cancerosas lo absorben y se exponen a la luz, el medicamento se activa y destruye las células cancerosas”, señala Ruth Prieto Montero, investigadora del Grupo de Espectroscopía Molecular de la UPV/EHU.

“Los BODIPYs son moléculas muy fluorescentes. Además, presentan una gran versatilidad química lo que significa que su estructura se puede modificar muy fácilmente posibilitando el desarrollo de colorantes con propiedades a la carta y con múltiples aplicaciones”, explica la investigadora de la UPV/EHU. Por ello, “en los últimos años han suscitado un gran interés como sondas fluorescentes y/o fotosensiblizadores y pueden ser candidatos ideales para el diagnóstico y tratamiento fotodinámico de diversas enfermedades, entre ellas el cáncer. Pero en general presentan un gran inconveniente: no son solubles en medios acuosos y no muestran una alta selectividad hacia una determinada diana biológica”, añade Prieto. Por ello, de primeras, “este trabajo se ha centrado en la modificación de la molécula BODIPY por un lado para mejorar su solubilidad en medios acuosos y su selectividad hacia orgánulos específicos de la célula. Para ello, se añadieron a la estructura molecular del colorante, grupos hidrofílicos y biomoleculas específicas, respectivamente, pero manteniendo su alta capacidad fluorescente para utilizarlos en bioimagen”, indica la investigadora del Grupo de Espectroscopia Molecular de la UPV/EHU. Por otro lado, se modificaron estos BODIPY con el fin de desarrollar fotosensibilizadores mejorados con una alta fototoxicidad susceptibles de ser empleados en la terapia fotodinámica.

Además, “se sintetizaron tres tipos de nanopartículas esféricas de sílice de unos 50 nm de diámetro, que junto con una nanoarcilla sintética (laponita) de unos 100 nm, se utilizaron como trasportadores de colorantes, comerciales y basados en BODIPY — la sílice es un compuesto biocompatible con el organismo y además no absorbe la luz, es transparente—. Estos nanosistemas se funcionalizaron además con polietilenglicol y ácido fólico para mejorar su estabilidad en agua y su selectividad hacia las células tumorales. De esa manera, se acumulan predominantemente en células cancerígenas y no en células sanas y lo que obtenemos es que cuando se irradia con la luz se provocaría la muerte selectiva de las células cancerígenas”, señala Prieto.

“Los resultados obtenidos en los ensayos in vitro  realizados con las células HeLa —un tipo de células que se utilizan para la investigación científica del cáncer— son prometedores, ya que hemos observado que gracias a estos sistemas un 80 % de las células cancerígenas mueren tras unos 10-15 minutos de irradiación visible”, comenta Ruth Prieto. Ahora, “nuestra idea sería testarlo en diferentes líneas celulares y tejidos celulares que contengan tanto células sanas como cancerígenas para poder comprobar realmente si somos capaces de matar selectivamente unas células u otras”, concluye la investigadora.

Información complementaria

Esta investigación se ha llevado a cabo en el marco de la tesis doctoral de Ruth Prieto Montero (Bilbao, 1992) titulada ‘Novel systems for Bioimaging and Photodynamic Therapy: BODIPY dyes and silica-based nanocarriers’ y dirigida por la doctora Virginia Martínez Martinez, investigadora permanente del grupo de Espectroscopia Molecular de la UPV/EHU, e Iñigo López Arbeloa, catedrático del mismo grupo. La tesis se ha realizado principalmente en el grupo de Espectroscopia Molecular del departamento de Química Física de la UPV/EHU y ha contado con la colaboración de la Universidad Complutense, el Instituto de Química Orgánica General y la Universidad Autónoma de Madrid, la Universidad de Oviedo y el Hospital Central de Asturias y el Instituto Técnico de Lisboa.