Nota

Universidad Nacional de Río Cuarto - Facultad de Ciencias Exactas, Físico-Químicas y Naturales

02 de Agosto de 2021 | 11 ′ 25 ′′

Nuevo método para analizar los efectos de drogas y tóxicos en humanos

A partir de la introducción de un fármaco en una capa muy fina de tamaño molecular y el cultivo de células humanas, científicos pudieron observar con claridad la efectividad de un medicamento. Ahora, harán pruebas con drogas anticancerígenas con el objetivo de encontrar un tratamiento eficiente que ayude a combatir las células enfermas sin dañar las sanas.

Investigadores de la Universidad Nacional de Río Cuarto desarrollaron un método que permite analizar los efectos que causan en las células del cuerpo humano tanto los medicamentos como las sustancias Tóxicas. Lo hicieron empleando una técnica conocida en el mundo científico como monocapas de Langmuir-Blodgett, pero que hasta ahora, no se había utilizado para el propósito novedoso que le dieron los especialistas de esa casa de estudios.

Esa técnica les permitió, en primer lugar, crear una capa muy fina de tamaño molecular, que simula la mitad de la membrana de una célula. Para tener una idea, es miles de millones de veces más delgada que un pelo humano, por lo que sólo puede ser observada y manipulada a través de un microscopio de fuerza atómica de alta resolución, como el que posee la Universidad de Río Cuarto. Después, introdujeron un fármaco cicatrizante dentro de la monocapa y arriba de esta colocaron un cultivo de células pulmonares. El estudio les permitió observar con claridad cuál era la efectividad del cicatrizante.

Ahora, el desafío de los científicos universitarios apunta a un objetivo más complejo: evaluar medicamentos anticancerígenos, para establecer qué efectos provocan tanto en las células sanas como en las enfermas. La idea es colaborar con la ciencia médica en la búsqueda de drogas anticancerígenas que ayuden a combatir las células enfermas sin dañar las sanas.

En los laboratorios de la UNRC, los investigadores ya comenzaron a dar los primeros pasos en ese sentido. Generar monocapas que contienen un fármaco con propiedades antineoplásicas y, sobre esas monocapas, cultivar dos tipos de células de hígado, en un caso sanas y en el otro, tumorales.

Si bien todavía no hay resultados concluyentes sobre este último trabajo, el equipo multidisciplinario que lleva adelante la investigación busca determinar, con el método que desarrollaron, cómo proliferan las células normales y las cancerígenas de hígado bajo los efectos del fármaco anticancerígeno.

A decir de los expertos, este método puede replicarse para el estudio de muchas enfermedades o efectos de tóxicos sobre cultivos celulares. No es un método difícil de realizar, siempre y cuando se cuente con profesionales entrenados.

Este avance científico de relevancia mundial demandó el esfuerzo de un grupo multidisciplinario de investigadores, integrado por los doctores Luciana Fernández, Ana Lucía Reviglio, Daniel Heredia, Gustavo Morales, Marisa Santo y Luis Otero, de los departamentos de Física y de Química de la UNRC y del Conicet; Ana Cecilia Liaudat y Pablo Bosch, del Departamento de Biología Molecular de la UNRC; Enrique Larghi, Andrea Bracca y Teodoro Kaufman, del Instituto de Química Rosario y de la Facultad de Ciencias Bioquímicas y Farmacéuticas de la Universidad Nacional de Rosario, y Fabrisio Alustiza, del Grupo de Sanidad Animal de la Estación Experimental Agropecuaria del INTA Marcos Juárez.

Un modelo sencillo para una ciencia compleja

"El modelo que diseñamos permite estudiar la administración de medicamentos desde films o superficies. Es decir, se genera un film inerte que actúa como soporte, en el que se deposita el fármaco y sobre ese film se realiza un cultivo de células humanas para analizar qué efecto provoca el fármaco", comentó a Argentina Investiga el doctor Luis Otero, uno de los responsables de este avance científico.

Explicó luego: "Partimos de una técnica que nos permite obtener monocapas monomoleculares para poder estudiar las características particulares de una molécula. Con esta técnica, podemos obtener una capa de moléculas muy delgada, y así poder estudiar con precisión cómo se comporta cada una de ellas en interacción con células humanas".

"Para estudiar el efecto que producen en las células humanas los compuestos activos, lo que debemos lograr es que estos compuestos lleguen a las células", puntualizó Otero. Sin embargo, la mayoría de los medicamentos son insolubles en el medio biológico, por lo que es necesario encontrar un vehículo que los transporte hasta la célula. "Esto es un verdadero desafío, porque hay que incorporar el medicamento dentro de un portador para poder administrarlo al organismo. Pero aquí se plantea otro problema importante: después de que se incorpora al portador, tiene que volver a salir para actuar sobre las células, lo que genera una situación de suma complejidad".

Ahí es donde radica lo más significativo del avance que lograron los investigadores, ya que pudieron introducir el medicamento en esas monocapas monomoleculares para ver cómo actúan en las células humanas cultivadas, sin tener que experimentar con sustancias extrañas dentro del organismo.

Detalló Otero: "Pusimos el medicamento en esas monocapas y cultivamos células arriba. De esta manera, logramos analizar lo que hace el medicamento sobre las células cuando está alojado en esa monocapa. Es como si el medicamento estuviera en la célula de al lado, porque la monocapa imita la membrana celular. La monocapa de Langmuir imita cómo es la mitad de la membrana de una célula. Entonces, las células se crían sobre una superficie que imita las células que tienen al lado".

En definitiva, el aspecto medular de esta investigación fue incorporar medicamentos dentro de las monocapas y ver cómo actúan sobre el cultivo celular. Afirmó Otero: "Este fue el eje de nuestro trabajo. Para probar esta técnica utilizamos un compuesto con actividad cicatrizante, que fue sintetizado por científicos de la Universidad Nacional de Rosario y lo analizamos en un tipo de células sanas de pulmón humano. Lo que pudimos observar en este caso es que, cuando incorporábamos el medicamento dentro de la monocapa, las células se criaban mejor y cerraban más rápido una herida provocada artificialmente". Los especialistas observaron mediante esta técnica que, cuando las células se criaron sobre las monocapas que tenían el medicamento, lo hicieron al doble de velocidad que sobre aquellas que carecían del fármaco.

¿Cuál es la importancia del descubrimiento? Otero respondió: "Ahora puede probarse la efectividad de muchos medicamentos usando la misma técnica. En este sentido, nuestra intención en lo inmediato es probar medicamentos anticancerígenos. Lo que buscamos es estudiar qué efectos causan esos medicamentos en las células normales y en las cancerígenas. Esto evita tener que buscar un vehículo para llevar el medicamento hasta las células enfermas dentro del organismo, porque el medicamento va a estar en la monocapa monomolecular".

Estudios con anticancerígenos

Este modelo, de desarrollo local, posibilita evaluar la eficiencia de varios tratamientos farmacológicos para diferentes tipos de enfermedades.

Aun así, los científicos focalizaron su atención en el empleo de este modelo para el estudio de sustancias anticancerígenas y sus efectos en células de hígado humano.

Ejemplificó Otero: "Muchos de los anticancerígenos son insolubles en agua, por lo cual tienen que vehiculizarse para poder estudiar su eficacia. Con este nuevo sistema de trabajo, podemos incorporar los anticancerígenos en la monocapa y criar un cultivo de células sanas o enfermas para ver qué efectos les provoca el medicamento. Lo ideal sería que el medicamento resulte específico. O sea, que actúe inhibiendo la proliferación de las células cancerígenas sin dañar a las células sanas. En este caso, el modelo permite analizar lo que hace un medicamento que es insoluble en agua, pero sí soluble en esta monocapa anfifílica y analizar los efectos que produce en los cultivos celulares".

Los medicamentos usualmente utilizados en quimioterapia no suelen diferenciar, con la especificidad deseada, entre las células sanas y las células cancerosas. Esto significa que las células normales son afectadas al tratar de atacar a las células cancerosas, y esto causa efectos secundarios. Cada vez que se administra un anticancerígeno, se intenta balancear entre la afectación a las células cancerosas (para controlar la enfermedad) y la preservación de las células normales (para aminorar los efectos secundarios).

Es en este punto en el cual el modelo desarrollado cobra importancia. Por un lado, porque deja precisar los efectos de las drogas sobre las células sanas y enfermas y, por el otro, porque permitiría establecer con exactitud cuáles serían las dosis más beneficiosas para el organismo o, de ser posible, identificar fármacos que sólo ataquen a las células cancerígenas, lo que hasta ahora es un obstáculo difícil de sortear para la ciencia médica.

Subrayó Otero: "Con este modelo pueden cambiarse las concentraciones de droga para optimizar el efecto deseado. Para el caso de los tratamientos contra el cáncer, permitiría ver qué provoca la droga en las células sanas y en las células enfermas. Pusimos por ejemplo el cáncer, pero puede servir para varios tipos de enfermedades. También serviría para buscar drogas que generen efectos sobre las células tumorales, sin afectar las células sanas. En consecuencia, otro aspecto interesante es que este modelo sirve, además, para testear un medicamento nuevo, para poder ver cómo funciona, qué beneficios brinda y cuál es la conveniencia de aplicarlo".

En esta línea de trabajo, los expertos exploran las posibilidades terapéuticas del albendazol antihelmíntico de amplio espectro, que concitó la atención del mundo científico, desde hace ya algún tiempo, por sus potenciales propiedades antineoplásicas.

Señaló Otero: "Lo que buscamos es incorporar albendazol a estas capas monomoleculares y sobre ellas generar el crecimiento de dos tipos de células. Unas que son normales de hígado y otras que son cancerígenas de hígado, para ver cómo evolucionan. El objetivo de este experimento es verificar cómo proliferan las células normales y las células cancerígenas de hígado cuando está y cuando no está presente el compuesto activo albendazol".

Un avance compartido con la sociedad

El trabajo de los docentes investigadores permitió probar, por primera vez, la técnica de Langmuir-Blodgett en el testeo de medicamentos sobre cultivos celulares. El aporte de este grupo de físicos, químicos y biólogos moleculares se editó recientemente en una publicación científica de prestigio internacional y, por decisión de sus autores, está disponible para el uso libre de la comunidad científica. En este sentido, el grupo de trabajo fue invitado a presentar una conferencia para exhibir sus resultados en la "International Conference on Cell Science and Molecular Biology, que se realizará en Roma, Italia, en noviembre del presente año.

"De cara al futuro, esperamos que este modelo pueda ser empleado para realizar los primeros estudios o analizar los primeros estadios de medicamentos, para optimizar su eficacia, como así también para prevenir las consecuencias de compuestos tóxicos en la salud humana", concluyó Otero.

Producción Periodística:
Fredy Dutra

Responsable Institucional:
Fredy Dutra
Universidad Nacional de Río Cuarto

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