Evaluación biológica en cultivos celulares y modelos animales del transporte dirigido de fármacos mediado por nuevos vectores antitumorales basados en ciclodextrinas

Resumen

En la presente tesis, hemos realizado la evaluación biológica de diversos agentes teragnósticos específicos para el diagnóstico y el tratamiento de tumores que actualmente presentan un mal pronóstico y problemas de resistencias y recurrencias como son el cáncer de mama triple negativo, el osteosarcoma o el cáncer de cérvix uterino. (10–12) Para ello, se han ensayado los agentes teragnósticos PEI-NIR-780, que permiten simultáneamente el diagnóstico específico gracias a la sonda NIR-780 que fluoresce en el infrarrojo cercano (NIR, near infrared) y la terapia génica gracias a la polietilenimina (PEI) que permite establecer fuerzas electrostáticas con el material genético a través de sus aminas secundarias y terciarias. (13,14) La fluorescencia en el infrarrojo cercano permite el diagnóstico del cáncer en estadíos tempranos debido a su alta sensibilidad, permitiendo la posibilidad de diagnóstico in vivo y evitando la autofluorescencia de los tejidos. Las sondas NIR-780 presentan además la capacidad de transporte dirigido específicamente hacia las células tumorales. (15,16) En la presente tesis, hemos demostrado que estas nanopartículas tienen una buena capacidad de unión al DNA, protección de la degradación de las DNAsas, una baja citotoxicidad y una buena eficiencia de transfección. Además, permiten su funcionalización con b-ciclodextrinas para la inclusión de agentes quimioterapéuticos poco solubles como es la doxorubicina para aumentar su solubilidad, permitiendo su liberación controlada y favoreciendo su transporte dirigido hacia las células tumorales. (17,18) Asimismo, las aminas secundarias y terciarias de PEI han permitido su funcionalización con moléculas directoras como bifosfonatos o ácido hialurónico para su transporte dirigido y específico hacia sus dianas moleculares sobreexpresadas en los tejidos tumorales. Las nanopartículas de PEI recubiertas con bifosfonatos (PEI-BP) han demostrado su capacidad de transporte dirigido específico de la doxorubicina hacia los osteosarcomas y las metástasis óseas causadas por el cáncer de mama triple negativo, debido a su afinidad por el hidroxiapatito, el principal constituyente del tejido óseo, y de los agentes de diagnóstico como es la indocianina green en los modelos animales con xenografts de ambos tipos de cáncer. Además, estas nanopartículas pueden dirigir el agente terapéutico hacia las mitocondrias, como un mecanismo alternativo de citotoxicidad en las células tumorales resistentes al tratamiento. (19) Por otra parte, las nanopartículas PEI-NIR-780 recubiertas con el ácido hialurónico (HA) de 40-50 kDa han demostrado la capacidad de diagnóstico específico y transporte dirigido de la doxorubicina y del material genético tanto en los cultivos celulares como en los modelos animales de cáncer de mama triple negativo, que sobreexpresa los receptores CD44 específicos para HA. (20) Asimismo, hemos demostrado que estas nanopartículas son versátiles y permiten actuar como agentes teragnósticos también en otros tipos de cáncer CD44+, como es el cáncer cervical y, además, son capaces de evitar la cardiotoxicidad asociada al uso de la doxorubicina. Por tanto, hemos demostrado que nuestros agentes teragnósticos son nanosistemas multifuncionales que permiten el tratamiento y el diagnóstico específicos y selectivos del cáncer, al dirigir específicamente y de forma eficiente el agente terapéutico (material genético y/o fármaco quimioterapéutico) al tejido tumoral sin afectar los tejidos sanos y permitiendo una monitorización del proceso en tiempo real. Además, a pesar de que existen diferentes sub-tipos de cáncer de mama, en la práctica clínica se administra un tratamiento estándar en todas las pacientes (21) y se ha demostrado que las interacciones de las células tumorales con el microambiente tumoral interfieren en la eficacia terapéutica y en las resistencias al tratamiento. (22) Por tanto, hemos realizado un cribado de siete fármacos quimioterapéuticos comúnmente utilizados en la terapia clínica en cinco sub-tipos de células de cáncer de mama cultivadas en el modelo tridimensional de plasma humano (HuP3D) y hemos demostrado que el microambiente tumoral interfiere en la respuesta terapéutica originando una gran heterogeneidad y la necesidad de utilizar distintos parámetros para la evaluación de la eficacia terapéutica de los fármacos. Asimismo, se ha observado que las nanopartículas PEI-NIR-780 recubiertas con el ácido hialurónico permiten un transporte dirigido y diagnóstico específicos en las células de cáncer de mama triple negativo cultivadas en HuP3D. Por último, hemos ensayado nuevos agentes de diagnóstico basados en las sondas fluorescentes NIR-783 y en las nanopartículas fluorescentes Carbon Dots conjugadas con los carbohidratos manosa, lactosa, N-acetilglucosamina y glucosa y hemos demostrado su baja citotoxicidad y su especificidad hacia las células tumorales que sobre-expresan los receptores GLUT1, galectina-3 y asialoglicoproteínas.