Nous sistemes d’alliberament amb nanotransportadors polimèrics

L’ARN d’interferència petit – siRNA de l’anglès small interferint RNA – és una seqüència de nucleòtids que juga diversos papers en biologia. Entre ells, el més conegut és la interferència en l’expressió d’un gen diana determinat. La combinació de siRNA amb fàrmacs quimioterapèutics és una de les estratègies emergents per suprimir la resistència múltiple a fàrmacs en el desenvolupament de tumors. Tot i això, encara hi ha molts reptes pendents en el camp de l’alliberament de siRNA, i es requereix una estratègia efectiva pel seu encapsulament en nanotransportadors.

En aquest context, la Dra. Andrea Martí del Rio va realitzar la seva tesi doctoral al Departament de Bioenginyeria d’IQS School of Engineeirng sota el títol Poly(ß-amino ester)-based nanocarriers for the co-delivery of siRNA and chemotherapeutic drugs. La tesi es va dur a terme al Laboratori de Química Supramolecular del centre universitari, sota la direcció del Dr. David Sánchez.

Abordada tant des del vessant sintètic com biològic, l’objectiu d’aquesta recerca ha estat dissenyar i avaluar dos sistemes de coalliberament, basats en nanopartícules (NPs) de poly(β-amino ester)s (pBAEs), per al transport eficient de fàrmacs antitumorals i siRNA a les cèl·lules diana. Per tal de construir aquests sistemes nanoparticulats, la Dra. Andrea Martí va desenvolupar, en primer lloc, un nou polímer de la família dels pBAE que es pot funcionalitzar doblement de forma ortogonal, la qual cosa permet  modificar-lo eficientment amb una àmplia gamma d’agents actius. Aquesta estructura ortogonal se’n va utilitzar per a la preparació de dos sistemes d’alliberament de fàrmacs mitjançant l’ús de reaccions “click” sense coure. L’absència de complexos de coure tòxics és un gran avantatge, donat que permet l’obtenció de materials altament biocompatibles.

Disseny de dos sistemes de transport

El primer sistema desenvolupat és de tipus pBAE-oligopèptid i permet el transport de siBCL-2 i doxorubicina (DOX). Els assaigs in vitro realitzats van demostrar que les NPs responen a variacions de pH i a la presència de glutatió (que es troba en altes concentracions en les cèl·lules tumorals), evitant la fuga dels fàrmacs durant la circulació i proporcionant una alliberació selectiva en tumors. A més, en les cèl·lules de càncer de pulmó resistents (GLC‐4/ADR), aquestes nanopartícules disminueixen efectivament l’antiapoptosi, tant en els nivells d’expressió d’ARNm com de proteïnes BCL‐2, sensibilitzant les cèl·lules canceroses a la DOX i millorant el seu efecte terapèutic.

En una segona aplicació, el pBAE ortogonal desenvolupat es va utilitzar per construir un nanotransportador híbrid, basat en nanopartícules de sílice mesoporoses (MSN), per a l’administració combinada de siRNA i el fàrmac quimioterapèutic camptotecina (CPT). Aquest sistema es va preparar decorant les MSNs amb pBAE mitjançant enllaços disulfur. Per tal de dotar les NPs de selectivitat vers els tumors, el pBAE es va funcionalitzar amb el lligand folat (FA), que es troba sobreexpressat en moltes cèl·lules tumorals. En condicions fisiològiques, les NPs mostren un alliberament de CPT negligible, la qual cosa minimitza els efectes adversos del fàrmac sobre les cèl·lules normals.

Finalment, la Dra. Martí va estudiar la capacitat citotòxica del sistema dissenyat en cèl·lules tumorals pancreàtiques i fibroblasts humans, aquests últims deficients en receptors de folat. Els resultats d’aquests assaigs evidencien una citotoxicitat selectiva cap a la línia tumoral. Així mateix, ha quedat demostrat que les NPs són internalitzades per les cèl·lules mitjançant endocitosi mediada pel receptor de folat.

A la llum dels resultats obtinguts, la proposta de la Dra. Andrea Martí de combinar una quimioteràpia amb un silenciador gènic es presenta com una eina molt prometedora i potent, que pot esdevenir una metodologia de referència per moltes aplicacions.

La recerca s’ha dut a terme en col·laboració amb el Dr. Carlos Semino del Grup de Química Farmacèutica – GQF d’IQS, i amb el Dr. Ricardo E. Pérez Tomás del Cancer Cell Biology Research Group de la Facultat de Medicina de la Universitat de Barcelona.

Aquesta tesi ha rebut una beca competitiva de contractació de personal novell investigador (FI) finançat per la Generalitat de Catalunya i pels Fons Socials Europeus (2019 FI-B 01170).