Nou nanotransportador per alliberar fàrmacs a l’interior de les cèl·lules

D’esquerra a dreta: Òscar Domènech, Adrià Botet, M. Teresa Montero i Jordi Borrell.
D’esquerra a dreta: Òscar Domènech, Adrià Botet, M. Teresa Montero i Jordi Borrell.
Recerca
(10/01/2023)

Un nou estudi de la Universitat de Barcelona ha analitzat la viabilitat dʼuna nova nanomolècula com a vehicle dʼalliberament de medicaments. Els resultats, publicats a la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, demostren que els liposomes dissenyats pels investigadors són capaços de transportar i alliberar a lʼinterior de les cèl·lules un fàrmac anticancerigen que han fet servir com a model. En el treball hi han participat investigadors de les facultats de Biologia, Física i Farmàcia i Ciències de lʼAlimentació, així com dels Centres Científics i Tecnològics de la UB (CCiTUB), de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la UB (IN2UB) i de lʼInstitut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC).

 

D’esquerra a dreta: Òscar Domènech, Adrià Botet, M. Teresa Montero i Jordi Borrell.
D’esquerra a dreta: Òscar Domènech, Adrià Botet, M. Teresa Montero i Jordi Borrell.
Recerca
10/01/2023

Un nou estudi de la Universitat de Barcelona ha analitzat la viabilitat dʼuna nova nanomolècula com a vehicle dʼalliberament de medicaments. Els resultats, publicats a la revista Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, demostren que els liposomes dissenyats pels investigadors són capaços de transportar i alliberar a lʼinterior de les cèl·lules un fàrmac anticancerigen que han fet servir com a model. En el treball hi han participat investigadors de les facultats de Biologia, Física i Farmàcia i Ciències de lʼAlimentació, així com dels Centres Científics i Tecnològics de la UB (CCiTUB), de lʼInstitut de Nanociència i Nanotecnologia de la UB (IN2UB) i de lʼInstitut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC).

 

Interacció entre els liposomes i la membrana cel·lular

Un liposoma és una vesícula artificial de forma esfèrica amb una membrana composta per una doble capa de lípids que sʼassembla molt a lʼestructura de les membranes cel·lulars. Dʼençà que van ser descobertes, a la dècada del 1960, aquestes molècules sʼhan fet servir com a model per estudiar les membranes de les cèl·lules i com un prometedor sistema dʼalliberament de medicaments.

Un dels reptes de convertir els liposomes en vehicles transportadors de fàrmacs és esbrinar com interactuen amb les membranes cel·lulars i quin dels mecanismes bàsics —adsorció, fusió o endocitosi, o potser una combinació de tots tres— estan implicats en la interiorització dels liposomes per part de les cèl·lules. «Les interaccions entre els liposomes i la membrana de la cèl·lula poden ser extremadament diferents segons la naturalesa de la membrana cel·lular i la composició lipídica dels liposomes», expliquen els investigadors.

Els liposomes dissenyats per lʼequip de la UB són petites esferes lipídiques de composició semblants a la de la cèl·lula que es vol tractar. «Aquesta similitud facilita la seva incorporació i lʼalliberament de medicaments dins la cèl·lula», indica Òscar Domènech, membre de lʼIN2UB i un dels investigadors que ha participat en lʼestudi.

Estudi en cultius cel·lulars

Aquesta recerca és la continuació dʼun estudi previ fet per aquest mateix equip de recerca en què analitzaven els mecanismes de fusió dels liposomes utilitzant un model simplificat que imitava la membrana de les cèl·lules HeLa, un tipus particular de cèl·lules de cultiu molt emprades en investigació científica. «La membrana de les cèl·lules HeLa és molt més complexa que el model que vam fer servir en lʼanterior estudi. Ara hem utilitzat cultius de cèl·lules reals per obtenir una millor visió del mecanisme dʼinteracció dels nostres liposomes», detallen els investigadors.

Per estudiar com interaccionen els liposomes amb la membrana cel·lular i avaluar la interiorització dʼaquestes nanomolècules, els investigadors van combinar dues tècniques. Per una banda, van aplicar la fluorescència confocal, que permet visualitzar molècules fluorescents dins la cèl·lula. Amb aquest objectiu, els liposomes encapsulaven calceïna, un colorant fluorescent, per poder observar si la nanomolècula i el seu contingut entraven a les cèl·lules.

Per lʼaltra, també van emprar fer servir la tècnica de microscòpia de força atòmica per observar els canvis fisicoquímics de la superfície cel·lular i avaluar la rigidesa de la membrana cel·lular en presència dels liposomes. La interacció dels liposomes dissenyats pels investigadors va corroborar els resultats obtinguts en la recerca amb membranes model i demostra la capacitat de la formulació dʼaquestes nanomolècules com un potencial nanotransportador. «Demostrem que la composició lipídica permet un alliberament ràpid del contingut del liposoma dins la cèl·lula, així com lʼefecte que tenen els fil·lopodis cel·lulars [petits flagels de la cèl·lula] en facilitar lʼarribada dels liposomes a la membrana cel·lular», destaca Òscar Domènech.

Prova amb un fàrmac anticancerigen

Per validar la capacitat dʼaquests liposomes com a sistema dʼalliberament de fàrmacs, els investigadors van encapsular metotrexat, un fàrmac immunosupressor utilitzat per al tractament de diverses patologies oncològiques, inflamatòries i autoimmunitàries. «Hem pogut demostrar que els nostres liposomes són idonis per transportar i alliberar aquesta molècula model, que sabem que permet eliminar cèl·lules canceroses», afirma Domènech.

Aquests resultats obren la porta a futurs estudis amb altres molècules i tipus cel·lulars. «El nostre interès seria poder estendre la metodologia a altres tipus de cèl·lules o fins i tot a teixits per tal de mostrar la viabilitat dʼanàlisis, així com poder emprar altres molècules terapèutiques encapsulades en els liposomes», explica Domènech. «A més, les dues tècniques aplicades durant lʼestudi permeten de manera ràpida i poc invasiva obtenir resultats que en un futur podrien ser indicadors del bon funcionament dʼun medicament contra cèl·lules tumorals o cancerígenes», conclou lʼinvestigador.

 

Article de referència:

Botet-Carreras, A.; Bosch Marimon, M.; Millan-Solsona, R.; Aubets, E.; Ciudad, C. J.; Noé, V.; M. Montero, T. M.; Domènech, O.; Borrell, J. H. «On the uptake of cationic liposomes by cells: From changes in elasticity to internalization». Colloids and Surfaces B: Biointerfaces, octubre de 2022. DOI: 10.1016/j.colsurfb.2022.112968