Complejos metálicos a medida para diagnóstico y terapia médica
Químicos estudian compuestos de manganeso, lutecio y actinio para posibles aplicaciones en medicina
Los complejos químicos hechos a medida de ciertos elementos del grupo de los metales podrían utilizarse de forma especial en la obtención de imágenes médicas, además de tener aplicaciones potenciales en la medicina de precisión personalizada. Así lo ha demostrado un equipo de investigación dirigido por el Prof. Dr. Peter Comba en el Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Heidelberg. En su investigación básica, los científicos de Heidelberg trabajaron con iones de manganeso, lutecio y actinio. Su trabajo se centró en ligandos con un andamiaje denominado bispidina. Estos compuestos son extremadamente rígidos y pueden unir iones metálicos con gran estabilidad y selectividad.
Los complejos metálicos hechos a medida podrían utilizarse de forma especial en la obtención de imágenes médicas, además de tener aplicaciones potenciales en la medicina de precisión personalizada.
Patrick Arthur Cieslik
En su trabajo con el manganeso, un metal de transición con propiedades especiales como la capacidad de aumentar el contraste en imágenes por resonancia magnética (IRM), el equipo de investigadores sintetizó tres ligandos de bispidina diferentes y sus complejos de manganeso(II). Estos complejos presentan estabilidades hasta diez mil millones de veces superiores a las del zinc(II), el principal competidor del manganeso(II) en los sistemas biológicos. Según el Prof. Comba, estos compuestos son especialmente adecuados como agentes de contraste en resonancia magnética porque no intercambian los iones de manganeso por iones de zinc en animales y humanos.
Hasta ahora, las sustancias de gadolinio(III) se utilizaban casi exclusivamente para este fin. Sin embargo, en los últimos años ha aumentado la preocupación por la seguridad, ya que los iones de gadolinio(III) libres son tóxicos, explica el químico. "Lo mismo ocurre con los iones de manganeso(II) libres. Sin embargo, como el manganeso, a diferencia del gadolinio, es esencial para el cuerpo humano, existen mecanismos naturales que pueden eliminar el manganeso(II) del organismo. Por tanto, seguir desarrollando estas sustancias para aplicaciones clínicas puede ser un objetivo que merezca la pena", afirma Comba. Comba informa de que la calidad de las imágenes iniciales de resonancia magnética en ratones con uno de los complejos de manganeso desarrollados en Heidelberg es comparable a los resultados obtenidos en imágenes con un agente de contraste de gadolinio clínicamente probado.
Además de estos nuevos ligandos selectivos de manganeso, el Dr. Patrick Cieslik también desarrolló un andamio de bispidina que forma complejos muy estables con los metales lutecio-177 y actinio-225. Este ligando es el llamado bifilamento de manganeso. Este ligando es un quelante bifuncional (BFC) con doble función y, por tanto, forma parte de un sistema modular. Un BFC puede unirse a un ion metálico radiactivo y a un vector biológico, como un anticuerpo, para detectar moléculas o tejidos específicos del organismo. En este caso, el BFC se acopló a un péptido capaz de localizar células tumorales en el organismo.
Este complejo químico, también llamado conjugado, puede marcarse con radionucleidos importantes para la obtención de imágenes o el tratamiento. "Hemos podido demostrar que nuestros conjugados, con los radionucleidos de importancia médica lutecio-177 y actinio-225, presentan propiedades igual de buenas que los conjugados con DOTA, un quelante bifuncional ya en uso clínico", explica el Dr. Cieslik, que realizó la investigación para su tesis doctoral en el equipo del Prof. Comba. "La principal ventaja del BFC que hemos desarrollado es que, a diferencia de los sistemas DOTA, puede marcarse con iones metálicos radiactivos muy rápidamente y en condiciones suaves. De este modo, los conjugados pueden utilizarse con anticuerpos muy sensibles que podrían ser relevantes para el diagnóstico y el tratamiento en medicina personalizada", explica Patrick Cieslik.
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Publicación original
D. Ndiaye, P. Cieslik, H. Wadepohl, A. Pallier, S. Meme, P. Comba, E. Toth: Mn2+ Bispidine Complex Combining Exceptional Stability, Inertness, and MRI Efficiency, J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 22212-22220.
P. Cieslik, M. Kubeil, K. Zarschler, K. Anger, F. Brandt, M. Ullrich, H. Wadepohl, J. Pietzsch, H. Stephan, P. Comba: Toward personalized medicine: one chelator for imaging and therapy with lutetium-177 and actinium-225, J. Am. Chem. Soc., 2022, 144, 21555-21567.
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