Nano-encapsulación para mejorar la liberación de dopamina

El Observatorio Párkinson se pone en contacto con la Dra. Julia Lorenzo, de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) para hacerle unas preguntas sobre el nuevo método de nano-encapsulación para la administración intranasal de dopamina en el tratamiento del párkinson que su equipo y ella están desarrollando. 

 

¿Qué son las nanopartículas poliméricas?

En nuestro caso se denominan “nanopartículas poliméricas de coordinación” (NCPs: acrónimo en inglés de Nanoscale Coordination Polymers). Básicamente son un tipo de partículas obtenidas mediante la combinación de iones metálicos y moléculas orgánicas. Esta combinación genera cadenas (polímeros) que son fácilmente estructuradas en pequeñas partículas con un tamaño entre 60-200 nanómetros. Nosotros/as hemos utilizado el hierro como ion metálico biocompatible, y la dopamina como molécula orgánica activa contra el párkinson que, a su vez, forma parte estructural del polímero. De hecho, la dopamina es el fármaco más utilizado en el tratamiento de párkinson, ya que es la molécula que dejan de producir las neuronas de las personas afectadas y cuya falta genera la enfermedad.

 

¿Qué impacto pueden tener estas nanopartículas en la enfermedad de Parkinson?

Este trabajo trabajo de investigación está aún muy lejano de la fase clínica. Sin embargo, esperamos que en un futuro se puedan desarrollar terapias más eficaces y con menos efectos secundarios para los pacientes. Nuestro objetivo es desarrollar unas nanopartículas que sean capaces de transportar la dopamina al cerebro preferentemente y que, una vez llegue, pueda liberar la dopamina de una forma controlada y sostenida en el tiempo. Con esto, se conseguiría que sus niveles no fluctuasen, como de hecho ocurre con la terapia convencional y suele inducir complicaciones motoras para el paciente.

 

¿Qué es el método de la nano-encapsulación?

En nuestro caso utilizamos un método novedoso y desarrollado en el grupo de investigación del ICN2, que no puede denominarse exactamente como nano-encapsulación. El término “nanoencapsulación” está referido a la encapsulación de una determinada especie o compuesto dentro de un material con dimensiones nanométricas. Sin embargo, nuestro desarrollo está basado en formar una cadena, a modo de cremallera, que intercala iones metálicos, el fármaco y puede incluir alguna que otra molécula en la cadena que pueda aportar una estabilidad extra u otras propiedades. Y con esas cadenas podemos generar nanopartículas a modo de ovillo de lana.

Hemos podido ver que estas nanopartículas tienen una estabilidad notable en medios fisiológicos y en sangre, pero que son capaces de liberar la dopamina de forma sostenida una vez que llegan a las células neuronales, que es donde se requiere que liberen el fármaco. Y este comportamiento lo hemos podido corroborar tanto a nivel in vitro en cultivos celulares como in vivo con modelos de rata.

 

¿Por qué decidisteis estudiar este posible abordaje de la enfermedad de Parkinson?

Desde hace más de 8 años hemos trabajado con este tipo de nanopartículas para abordar diferentes tipos de enfermedades: cáncer, VIH, etc. Sin embargo, la enfermedad de Parkinson presenta un reto muy importante, que hoy en día no ha sido solventado, que es la necesidad de terapias que sean capaces de transportar ciertos fármacos al sistema nervioso central utilizando un tipo de administración no invasiva. Por tanto, el tratamiento de esta enfermedad nos animó a desarrollar un tipo de nanopartículas que contengan un fármaco para el tratamiento de párkinson, sean biocompatibles, sean capaces de llegar al cerebro mediante un tipo de administración no invasiva como es la vía intranasal, y tengan la habilidad de liberar el fármaco de una forma controlada una vez que llegan al sitio de acción.

 

¿Cuál es el objetivo principal de la investigación?

El principal objetivo de esta investigación es incrementar la eficiencia y seguridad, en términos de minimizar efectos secundarios, de la terapia convencional utilizada para tratar la enfermedad de Parkinson.

 

¿Cómo la estáis llevando a cabo?

Esta investigación comenzó hace más de 5 años, durante los cuales se ha ido optimizando el nanosistema, mejorando el sistema de producción de las nanopartículas, su estabilidad en medios biológicos y evaluando la potencialidad de esta tecnología de cara a su uso preclínico. Hemos sido capaces de generar las nanopartículas con dopamina, caracterizarlas y las hemos podido testar en modelos celulares y en un modelo de rata parkinsoniana.

Esto ha sido posible gracias al trabajo multidisciplinar que se ha llevado a cabo entre mi grupo, en el Instituto de Biotecnología y Biomedicina (IBB) de la UAB, el grupo del Dr. Ruíz Molina en el Institut Català de Nanociencia i Nanotecnologia (ICN2) y la colaboración para los estudios con ratas del grupo experto en enfermedades neurodegenerativas del Dr. Vila en el Institut de Recerca del Vall d’Hebron (VHIR). Es un trabajo multidisciplinar que resulta del aporte de grupos expertos en ciencia de los materiales, en bioquímica y biología celular, y especialistas en enfermedad de Parkinson.

 

¿Cuáles son las conclusiones principales a las que habéis llegado?

Consideramos que este tipo de nanopartículas basadas en polímeros de coordinación son un tipo de vehículos con un gran potencial para la liberación controlada de fármacos. Y, en nuestro caso, han sido capaces de demostrar una liberación efectiva de dopamina en el cerebro revirtiendo los síntomas del párkinson. El hecho de que se puedan diseñar para su administración vía intranasal abre un sinfín de posibilidades en el tratamiento de enfermedades que afecten el sistema nervioso central y que actualmente no tienen una terapia muy efectiva.

 

¿Cuáles crees que podrían ser los próximos pasos tras esta investigación?

Siempre hay lugar para la mejora. En nuestra hoja de ruta está el mejorar la cantidad de fármaco que llega al cerebro por vía intranasal y afinar el control sobre la liberación. Para ello estamos trabajando en la modificación de la superficie de las nanopartículas o recubrir dicha superficie con otros materiales que incrementen su estabilidad y eficiencia. Además, estamos trabajando en la posibilidad de incluir diferentes fármacos contra el párkinson para estudiar sinergias entre ellos y hacer un tratamiento mucho más efectivo y que resulte en menores efectos secundarios.

 

¿Con qué problemas te encuentras al hacer investigación en España?

Creo que el mal común que tenemos los científicos en España es la financiación, que es muy escasa y que no permite a veces disponer de los recursos suficientes para desarrollar una investigación de alto nivel poca. Eso unido a la inestabilidad laboral del científico es una combinación que hace muy difícil hacer ciencia competitiva de primer nivel en España.

 

¿Algo más que quieras añadir?

Los miembros de los dos grupos tenemos especial interés en la investigación de las enfermedades cerebrales y la generación de nanomateriales para mejorar las terapias y los métodos de diagnóstico actuales y trataremos de seguir trabajando en ello, adaptando nuestros objetivos y metodologías a para intentar lograr beneficios para los pacientes.

 

 

Julia Lorenzo es doctora en Biología con especialidad en Bioquímica. Ha publicado más de 95 artículos en revistas de alto impacto y 4 capítulos de libro. Es profesora del departamento de Bioquímica y Biología Molecular en la UAB donde imparte asignaturas de nanobiotecnología y nanomedicina.
Lleva 8 años colaborando con el Dr. Ruiz-Molina del ICN2 para
lograr sintetizar nanomateriales que se puedan utilizar en el diagnóstico y en el tratamiento de enfermedades cerebrales como el glioblastoma o la enfermedad de Parkinson.

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