L'evolució dels biomaterials pot fer realitat el que semblava increïble
Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzailea
Farmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz
Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzailea
Farmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz
La incidència de malalties neurodegeneratives en les societats desenvolupades ha augmentat en les últimes dècades. I a pesar que s'estan provant molts fàrmacs que poden protegir o recuperar neurones, existeixen una sèrie d'obstacles per al seu desenvolupament i administració clínica. Entre els obstacles es troben: (1) superar la barrera hematoencefálica i arribar al cervell altre fàrmac necessari; (2) protegir al fàrmac de la degradació ràpida dels enzims presents en la sang; (3) arribar al fàrmac a les cèl·lules afectades específicament; (4) augmentar la durada i la biocompatibilitat de les cèl·lules disponibles per a la teràpia; i (5) demostrar plenament la seguretat i eficàcia del sistema a injectar o injectar en el sistema nerviós central.
Amb l'objectiu de superar aquests problemes, els científics estan realitzant grans esforços per a desenvolupar biomaterials. En concret, s'està treballant en el disseny de nano i microsistemas transportadors fabricats amb biomaterials polimèrics que alliberen factors neurotróficos (NGF, GDNF,...) a la zona lesionada. Cinc són els sistemes més importants investigats:
1. Liposomes: vesícules formades per doble capa lipídica.
2. Nanoesferas i nanocápsulas: Són vesícules esfèriques realitzades amb polímers biodegradables sòlids convencionals.
3. Dendrimeros: són xarxes polimèriques tridimensionalment perfectes formades per molècules interconnectades al voltant del nucli central.
4t Micel·les: Són grups esfèrics formats per molècules anfifílicas com el colesterol.
5. Microcápsulas polimèriques tridimensionals que transporten cèl·lules: Són càpsules formades per una capa semipermeable que permet la introducció de nutrients i oxigen i l'eliminació de residus cel·lulars. Per la seva facilitat de gelificació i la seva naturalesa porosa, l'alginato és el polímer més utilitzat en la formació d'aquestes microcápsulas.
Aquests sistemes transportadors estan optimitzats perquè l'alliberament del fàrmac sigui més efectiva i la biodegradació sigui menor gràcies als recobriments moleculars específics de la superfície. Aquesta és el principal avantatge. A més, els resultats de les recerques preclínicas realitzades amb aquests sistemes han estat molt esperançadors.
Entre els sistemes esmentats, les microcápsulas que transporten cèl·lules presenten alguns avantatges. De fet, assegurem la síntesi de factors neurotróficos de novo durant la vida de les cèl·lules, és a dir, quan el factor és necessari se sintetitza en el moment i a més a l'interior del pacient. Exemple d'això és l'assaig clínic iniciat en 2006 als EUA per a tractar la malaltia neurodegenerativa de la retinitis pigmentosa. En aquest assaig han descobert que les neurones ciliars degenerades de la retina poden ser recuperades a causa de l'alliberament de factors neurotróficos ciliars per part de les cèl·lules epitelials primàries de la retina encapsulada. Cal destacar l'assaig III. que va passar a fase en 2009 i que en breu podria comercialitzar-se com a medicament.
No obstant això, encara és necessari introduir millores significatives en les microcápsulas que transporten cèl·lules. Cal tenir en compte que el desenvolupament d'aquests sistemes és molt més complex que el desenvolupament d'uns altres. D'una banda, la necessitat de dissenyar càpsules que permetin un adequat intercanvi de nutrients, residus i gasos per a mantenir les cèl·lules vives. I per un altre, perquè per a garantir la seguretat és necessari optimitzar els processos de fabricació.
Una altra de les estratègies d'interès que s'està utilitzant en les malalties neurodegeneratives és la implantació de biomaterials que simulen el comportament del teixit sa en el propi lloc de la lesió, malgrat l'alt risc d'afecció a les zones sanes del cervell. En aquesta estratègia, a més d'utilitzar cèl·lules primàries, s'han obtingut interessants resultats amb cèl·lules mare. Un clar exemple d'això és l'assaig preclínico realitzat per Park i membres amb ratolins en 2002. En aquest assaig es va intentar recuperar la part del cervell morta per interrupció del cabal d'oxigen (isquèmia). Per a això es va procedir a l'encapsulació de cèl·lules mare neuronals i a la implantació directa de biomaterial en la zona afectada. Van descobrir que entorn del biomaterial es produïa un nou teixit nerviós format per cèl·lules mare, i no sols això: les noves neurones van establir connexions (neurites) amb altres neurones sanes de l'hoste.
Un grup d'investigadors de la Universitat Emory d'Atlanta també va obtenir bons resultats en 2009. Els ratolins amb lesió cerebral van ser trasplantats amb cèl·lules mare neuronals en un biomaterial fabricat amb proteïnes laminina i fibronectina que imiten el mitjà biològic, i van veure que van ser capaços de desenvolupar-lo, millorant la pèrdua d'algunes funcions cerebrals.
Encara que els resultats obtinguts amb els animals són totalment positius, no es pot oblidar que treballar amb animals i persones és totalment diferent. Quan experimentem amb animals utilitzem més d'un animal per a demostrar que els resultats són repetitius i que siguin creïbles. De la mateixa manera, quan dissenyem l'experiment, es realitza un càlcul dels animals que moriran per a obtenir l'autorització del comitè d'ètica. Però en l'ésser humà és l'única opció i no podem equivocar-nos. És a dir, en els milers d'assajos preclínicos que primer s'han realitzat prèviament cal definir bé tots els detalls, per a després realitzar una única prova en l'ésser humà per a treure bé l'experiment.
I per a això cal complir molts requisits. De fet, el biomaterial perfecte per al tractament de malalties cerebrals ha de ser adaptable, biocompatible, biodegradable, químicament i mecànicament estable, no tòxic, procesable, capaç de controlar la cinètica d'alliberament del fàrmac i interactiu amb les cèl·lules de l'hoste. Sembla que la capacitat d'imitació de la matriu que envolta les cèl·lules del cos és una de les claus perquè els biomaterials siguin eficients, per la qual cosa s'estan provant adaptacions químiques i físiques en les superfícies dels sistemes transportadors, buscant un sistema intel·ligent interactiu amb les cèl·lules de l'hoste.
Finalment, considerem que d'aquí a unes dècades no seria un despropòsit tenir entre mans un medicament eficaç de biomaterials per a alguna malaltia neurodegenerativa i fer realitat el que fa tres dècades semblava increïble.
Zu idazle
Zientzia aldizkaria
