Combatir los tumores con bacterias magnéticas
Investigadores de la ETH de Zúrich planean utilizar bacterias magnéticas para luchar contra los tumores cancerosos
Científicos de todo el mundo están investigando cómo los fármacos contra el cáncer pueden llegar con mayor eficacia a los tumores a los que se dirigen. Una posibilidad es utilizar bacterias modificadas como "transbordadores" para transportar los fármacos a través del torrente sanguíneo hasta los tumores. Los investigadores de la ETH de Zúrich han conseguido controlar ciertas bacterias para que puedan atravesar eficazmente la pared de los vasos sanguíneos e infiltrarse en el tejido tumoral.
Las bacterias magnéticas (en gris) pueden colarse a través de los estrechos espacios intercelulares para atravesar la pared de los vasos sanguíneos e infiltrarse en los tumores.
Yimo Yan / ETH Zürich
Dirigidos por Simone Schürle, catedrática de Sistemas Biomédicos Responsivos, los investigadores de la ETH de Zúrich optaron por trabajar con bacterias que son naturalmente magnéticas debido a las partículas de óxido de hierro que contienen. Estas bacterias del género Magnetospirillum responden a los campos magnéticos y pueden ser controladas por imanes desde el exterior del cuerpo; para más información, véase un artículo anterior en ETH News.
Aprovechando las lagunas temporales
En cultivos celulares y en ratones, Schürle y su equipo han demostrado ahora que un campo magnético giratorio aplicado en el tumor mejora la capacidad de las bacterias para atravesar la pared vascular cerca del crecimiento canceroso. En la pared vascular, el campo magnético giratorio impulsa a las bacterias hacia delante en un movimiento circular.
Para comprender mejor el funcionamiento del mecanismo para atravesar la pared del vaso, es necesario un examen detallado: La pared del vaso sanguíneo está formada por una capa de células y sirve de barrera entre el torrente sanguíneo y el tejido tumoral, que está permeado por muchos vasos sanguíneos pequeños. Los espacios estrechos entre estas células permiten que ciertas moléculas del pasen a través de la pared del vaso. El tamaño de estos espacios intercelulares está regulado por las células de la pared del vaso, y pueden ser temporalmente lo suficientemente amplios como para permitir que incluso las bacterias atraviesen la pared del vaso.
Fuerte propulsión y alta probabilidad
Con la ayuda de experimentos y simulaciones por ordenador, los investigadores de la ETH de Zúrich pudieron demostrar que la propulsión de las bacterias mediante un campo magnético giratorio es eficaz por tres razones. En primer lugar, la propulsión mediante un campo magnético giratorio es diez veces más potente que la propulsión mediante un campo magnético estático. Este último se limita a fijar la dirección y las bacterias tienen que moverse por su propia cuenta.
La segunda razón, y la más importante, es que las bacterias impulsadas por el campo magnético giratorio están en constante movimiento, desplazándose a lo largo de la pared vascular. Esto hace que tengan más probabilidades de encontrar los huecos que se abren brevemente entre las células de la pared del vaso en comparación con otros tipos de propulsión, en los que el movimiento de las bacterias es menos exploratorio. Y en tercer lugar, a diferencia de otros métodos, las bacterias no necesitan ser rastreadas mediante imágenes. Una vez que el campo magnético se coloca sobre el tumor, no es necesario reajustarlo.
La "carga" se acumula en el tejido tumoral
"Aprovechamos también la locomoción natural y autónoma de las bacterias", explica Schürle. "Una vez que las bacterias han atravesado la pared del vaso sanguíneo y se encuentran en el tumor, pueden migrar de forma autónoma hacia su interior". Por esta razón, los científicos utilizan la propulsión a través del campo magnético externo durante sólo una hora, tiempo suficiente para que las bacterias atraviesen eficazmente la pared vascular y lleguen al tumor.
Estas bacterias podrían ser portadoras de fármacos contra el cáncer en el futuro. En sus estudios de cultivo celular, los investigadores de la ETH de Zúrich simularon esta aplicación uniendo liposomas (nanoesferas de sustancias similares a la grasa) a las bacterias. Marcaron estos liposomas con un colorante fluorescente, lo que les permitió demostrar en la placa de Petri que las bacterias habían entregado efectivamente su "carga" dentro del tejido canceroso, donde se acumuló. En una futura aplicación médica, los liposomas se rellenarían con un fármaco.
Terapia bacteriana contra el cáncer
El uso de bacterias como transbordadores de fármacos es una de las dos formas en que las bacterias pueden ayudar en la lucha contra el cáncer. El otro enfoque tiene más de cien años y está experimentando un renacimiento: utilizar la propensión natural de ciertas especies de bacterias para dañar las células tumorales. Esto puede implicar varios mecanismos. En cualquier caso, se sabe que las bacterias estimulan determinadas células del sistema inmunitario, que eliminan el tumor.
En la actualidad, múltiples proyectos de investigación están estudiando la eficacia de las bacterias E. coli contra los tumores. Hoy en día, es posible modificar las bacterias mediante la biología sintética para optimizar su efecto terapéutico, reducir los efectos secundarios y hacerlas más seguras.
Hacer magnéticas las bacterias no magnéticas
Sin embargo, para utilizar las propiedades inherentes a las bacterias en la terapia contra el cáncer, sigue pendiente la cuestión de cómo estas bacterias pueden llegar al tumor de forma eficaz. Si bien es posible inyectar las bacterias directamente en los tumores cercanos a la superficie del cuerpo, esto no es posible en el caso de los tumores profundos. Ahí es donde entra en juego el control microrobótico del profesor Schürle. "Creemos que podemos utilizar nuestro enfoque de ingeniería para aumentar la eficacia de la terapia bacteriana contra el cáncer", afirma.
LaE. coli utilizada en los estudios sobre el cáncer no es magnética y, por tanto, no puede ser impulsada y controlada por un campo magnético. En general, la capacidad de respuesta magnética es un fenómeno muy raro entre las bacterias. El Magnetospirillum es uno de los pocos géneros de bacterias que tienen esta propiedad.
Por ello, Schürle quiere hacer que la bacteria E. coli también sea magnética. Esto podría permitir algún día utilizar un campo magnético para controlar las bacterias terapéuticas de uso clínico que no tienen magnetismo natural.
Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.
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