A evolución dos biomateriales pode facer realidade o que parecía incrible

2010/11/01 Orive Arroyo, Gorka - Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzaileaFarmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz | Zarate Sesma, Jon - Farmazian doktorea. Biofarmazia, Farmakozinetika eta Farmazia-teknologiako irakasle kolaboratzaileaFarmazia Fakultatea UPV-EHU, Vitoria-Gasteiz Iturria: Elhuyar aldizkaria

• Farmakologia
• Medikuntza

Microcápsulas de alginato. No interior ven as células marcadas en verde. Imaxe: Gorka Orive.

A incidencia de enfermidades neurodegenerativas nas sociedades desenvolvidas ha aumentado nas últimas décadas. E a pesar de que se están probando moitos fármacos que poden protexer ou recuperar neuronas, existen una serie de obstáculos paira o seu desenvolvemento e administración clínica. Entre os obstáculos atópanse: (1) superar a barreira hematoencefálica e chegar ao cerebro outro fármaco necesario; (2) protexer ao fármaco da degradación rápida das encimas presentes no sangue; (3) chegar ao fármaco ás células afectadas especificamente; (4) aumentar a duración e a biocompatibilidad das células dispoñibles paira a terapia; e (5) demostrar plenamente a seguridade e eficacia do sistema a inxectar ou inxectar no sistema nervioso central.

Co obxectivo de superar estes problemas, os científicos están a realizar grandes esforzos paira desenvolver biomateriales. En concreto, está a traballarse no deseño de nano e microsistemas transportadores fabricados con biomateriales poliméricos que liberan factores neurotróficos (NGF, GDNF,...) á zona lesionada. Cinco son os sistemas máis importantes investigados:

1. Liposomas: vesículas formadas por dobre capa lipídica.

2. Nanoesferas e nanocápsulas: Son vesículas esféricas realizadas con polímeros biodegradables sólidos convencionais.

3. Dendrimeros: son redes poliméricas tridimensionalmente perfectas formadas por moléculas interconectadas ao redor do núcleo central.

4º Micelas: Son grupos esféricos formados por moléculas anfifílicas como o colesterol.

5. Microcápsulas poliméricas tridimensionales que transportan células: Son cápsulas formadas por unha capa semipermeable que permite a introdución de nutrientes e osíxeno e a eliminación de residuos celulares. Pola súa facilidade de gelificación e a súa natureza porosa, o alginato é o polímero máis utilizado na formación destas microcápsulas.

Estes sistemas transportadores están optimizados para que a liberación do fármaco sexa máis efectiva e a biodegradación sexa menor grazas aos recubrimientos moleculares específicos da superficie. Esta é a principal vantaxe. Ademais, os resultados das investigacións preclínicas realizadas con estes sistemas foron moi esperanzadores.

Entre os sistemas mencionados, as microcápsulas que transportan células presentan algunhas vantaxes. De feito, aseguramos a síntese de factores neurotróficos de novo durante a vida das células, é dicir, cando o factor é necesario sintetízase no momento e ademais no interior do paciente. Exemplo diso é o ensaio clínico iniciado en 2006 en EEUU paira tratar a enfermidade neurodegenerativa da retinitis pigmentosa. Neste ensaio descubriron que as neuronas ciliares degeneradas da retina poden ser recuperadas debido á liberación de factores neurotróficos ciliares por parte das células epiteliales primarias da retina encapsulada. Cabe destacar o ensaio III. que pasou a fase en 2009 e que en breve podería comercializarse como medicamento.

Con todo, aínda é necesario introducir melloras significativas nas microcápsulas que transportan células. Hai que ter en conta que o desenvolvemento destes sistemas é moito máis complexo que o desenvolvemento doutros. Por unha banda, a necesidade de deseñar cápsulas que permitan un adecuado intercambio de nutrientes, residuos e gases paira manter as células vivas. E por outro, porque paira garantir a seguridade é necesario optimizar os procesos de fabricación.

Outra das estratexias de interese que se está utilizando nas enfermidades neurodegenerativas é a implantación de biomateriales que simulan o comportamento do tecido san no propio lugar da lesión, a pesar do alto risco de afección ás zonas sas do cerebro. Nesta estratexia, ademais de utilizar células primarias, obtivéronse interesantes resultados con células nai. Un claro exemplo diso é o ensaio preclínico realizado por Park e membros con ratos en 2002. Neste ensaio tentouse recuperar a parte do cerebro morta por interrupción do caudal de osíxeno (isquemia). Paira iso procedeuse á encapsulación de células nai neuronais e á implantación directa de biomaterial na zona afectada. Descubriron que en torno ao biomaterial producíase un novo tecido nervioso formado por células nai, e non só iso: as novas neuronas estableceron conexións (neuritas) con outras neuronas sas do hóspede.

Un grupo de investigadores da Universidade Emory de Atlanta tamén obtivo bos resultados en 2009. Os ratos con lesión cerebral foron trasplantados con células nai neuronais nun biomaterial fabricado con proteínas laminina e fibronectina que imitan o medio biolóxico, e viron que foron capaces de desenvolvelo, mellorando a perda dalgunhas funcións cerebrais.

Aínda que os resultados obtidos cos animais son totalmente positivos, non se pode esquecer que traballar con animais e persoas é totalmente diferente. Cando experimentamos con animais utilizamos máis dun animal paira demostrar que os resultados son repetitivos e que sexan cribles. Do mesmo xeito, cando deseñamos o experimento, realízase un cálculo dos animais que van morrer paira obter a autorización do comité de ética. Pero no ser humano é a única opción e non podemos equivocarnos. É dicir, nos miles de ensaios preclínicos que primeiro se realizaron previamente hai que definir ben todos os detalles, paira despois realizar una única proba no ser humano paira sacar ben o experimento.

E paira iso hai que cumprir moitos requisitos. De feito, o biomaterial perfecto paira o tratamento de enfermidades cerebrais debe ser adaptable, biocompatible, biodegradable, químicamente e mecanicamente estable, non tóxico, procesable, capaz de controlar a cinética de liberación do fármaco e interactivo coas células do hóspede. Parece que a capacidade de imitación da matriz que rodea as células do corpo é una das claves para que os biomateriales sexan eficientes, polo que se están probando adaptacións químicas e físicas nas superficies dos sistemas transportadores, buscando un sistema intelixente interactivo coas células do hóspede.

Por último, consideramos que dentro dunhas décadas non sería un despropósito ter entre mans un medicamento eficaz de biomateriales paira algunha enfermidade neurodegenerativa e facer realidade o que hai tres décadas parecía incrible.