Nuevas estrategias para incrementar la eficacia de la terapia fotodinámica

Resumen

La terapia fotodinámica (TFD) es una modalidad terapéutica clínicamente aprobada para el tratamiento de enfermedades caracterizadas por una proliferación celular incontrolada, principalmente el cáncer. Esta terapia induce una acción citotóxica selectiva hacia células tumorales mediante el efecto combinado de tres elementos: un fotosensibilizador (FS), luz y oxígeno. Las numerosas deficiencias que presentan las terapias aprobadas para el tratamiento del cáncer, incluida la TFD, han conducido al desarrollo de nuevas estrategias más específicas y eficaces. Centrándonos en la TFD, existen múltiples abordajes para intentar incrementar su eficacia, incluyendo: i) la búsqueda de FSs óptimos, ii) el incremento de su eficacia de acumulación en el área tumoral, y iii) la administración simultánea de dos FSs, con distinta diana terapéutica y distinto mecanismo de acción, de forma similar a los protocolos clínicos utilizados en quimioterapia. Los estudios relacionados con la síntesis y la administración de nuevos FSs, resultan fundamentales para el desarrollo de esta terapia. Por ello, en el presente trabajo de investigación se han analizado las propiedades fotobiológicas del porficeno 2,7,12-tris(¿-piridinio-p-tolil)-17-(p-metoximetil)fenil), a fin de evaluar su potencial como un nuevo agente para TFD. Los resultados obtenidos han indicado que, este compuesto cumple muchas de las características requeridas para ser considerado un buen FS, induciendo una masiva y eficiente muerte celular en células tumorales en cultivo, utilizando protocolos experimentales menores, en relación con otros FSs aprobados en TFD clínica. El tema principal de la presente Tesis Doctoral ha estado centrado en el análisis de los efectos inducidos por tratamientos fotodinámicos basados en la administración simultánea de dos FSs, el derivado metálico de Zinc(II) y la porfirina meso-tetra(4-N-metilpiridil)porfina (TMPyP). Los estudios se han llevado a cabo en diferentes líneas celulares establecidas (humanas y murinas), empleando cultivos celulares 2D y 3D, así como modelos murinos (ratones C57BL/6 portadores de un melanoma amelanótico). Después de los numerosos ensayos realizados, se detectó que el protocolo fotodinámico combinado inducía un efecto letal y sinérgico utilizando parámetros (concentración de FS y dosis de luz) mucho más bajos que los empleados habitualmente. Por otra parte, dicho tratamiento sin posterior irradiación, no inducía citotoxicidad. Asimismo, se ha comprobado que la fotoinactivación celular se producía mayoritariamente por apoptosis o necrosis, en función de la intensidad del tratamiento fotodinámico aplicado. Además, se detectaron alteraciones en el citoesqueleto y en diversas proteínas de adhesión. Por otra parte, los estudios farmacocinéticos llevados a cabo in vivo, mostraron una acumulación muy selectiva de ambos FSs en el tejido tumoral. Además, el tratamiento de TFD combinado reveló una inhibición significativa del crecimiento del tumor en comparación con la monoterapia. Por lo tanto, este novedoso enfoque puede ser una herramienta muy útil en futuras aplicaciones clínicas de TFD, permitiendo incrementar la eficacia terapéutica de los distintos tratamientos. Por otro lado, se ha analizado la eficacia de las nanopartículas mesopososas de sílice (MSNPs), como un posible sistema de administración de FSs. Los resultados obtenidos han demostrado, que en nuestras condiciones experimentales, las MSNPs incrementan la acción fotodinámica del TMPyP. Por último, teniendo en cuenta que los ensayos preclínicos se desarrollan habitualmente utilizando sistemas de cultivos celulares bidimensionales (2D), que no logran reproducir con precisión la complejidad de los tejidos, hemos desarrollado diversos modelos celulares tridimensionales (3D), como una herramienta fundamental e imprescindible en los estudios de los nuevos protocolos de TFD. Los resultados han revelado que los modelos 3D actúan de puente entre los cultivos celulares 2D y los modelos experimentales in vivo, ya que pueden imitar el patrón de expresión génica y los gradientes moleculares de estos sistemas. En resumen los resultados presentados en la presente Tesis Doctoral indican que, el desarrollo de la TFD requiere múltiples abordajes que permitan: i) diseñar el FS, o la combinación de FSs, que ejerzan un mayor efecto fototóxico, ii) seleccionar los métodos de transporte más idóneos para los mismos, posiblemente nanoplataformas funcionalizadas, que permitan una acumulación selectiva en el tejido tumoral, para inducir los mínimos efectos secundarios y, iii) diseñar protocolos experimentales enfocados a una terapia oncológica personalizada (en función de las características genéticas del tumor a tratar), incluyendo su combinación con las terapias oncológicas habituales. Dichos protocolos deberán ser ensayados en cultivos 3D antes de evaluar su eficacia en modelos animales.