Cerdanyola del Vallès, 3 de octubre de 2019. El uso de la nanotecnología ha revolucionado el mundo de la medicina. Los nanosensores para diagnosticar, las nanopartículas para administrar medicamentos o los nanodispositivos que permiten regenerar tejido dañado están cambiando la forma en que se combaten y se tratan varias enfermedades.
La combinación de la radioterapia y el uso de nanopartículas es una estrategia prometedora para aumentar la eficacia de los tratamientos contra el cáncer. Las nanopartículas de alto número atómico se usan como radiosensibilizadores tumorales, es decir, las células tumorales previamente cargadas con nanopartículas mejoran los efectos de la radiación cuando se exponen a la radioterapia. "Es una especie de efecto en cadena; cuando la radiación entra en contacto con las nanopartículas genera una radiación secundaria de corto alcance que provoca un aumento de la dosis local en las células tumorales. No obstante, todavía no se conocen claramente los mecanismos subyacentes involucrados en estas técnicas", dice Immaculada Martínez-Rovira, científica Marie Curie de ALBA y experta en el desarrollo de tratamientos de radioterapia innovadores.
Un equipo de investigación del Sincrotrón ALBA en colaboración con el Hospital Universitari Sant Joan de Reus ha analizado los efectos moleculares inducidos por nanopartículas de gadolinio y oro combinadas con diferentes tipos de radioterapia en células de glioma. Los gliomas son uno de los tumores cerebrales más agresivos difícilmente curables. "Con esta terapia combinada, se podrían aplicar dosis de tratamiento más altas en el tumor, sin afectar al tejido sano circundante", continúa I. Martínez-Rovira.
Usando la línea de luz MIRAS de ALBA, los investigadores han podido estudiar los cambios bioquímicos generados por estos tratamientos de radioterapia basados en nanopartículas a nivel de células individuales. "La microespectroscopía de infrarrojo basada en luz de sincrotrón es una técnica que permite identificar la composición química y la estructura de la vibración de las moléculas, por lo que es de gran ayuda en estudios biomédicos como éste. De hecho, el uso del infrarrojo es clave ya que no causa ningún daño en las células, lo que permite saber qué sucede dentro de ellas", dice Ibraheem Yousef, científico responsable de la línea de luz MIRAS en ALBA.
Los principales resultados del experimento se han publicado recientemente en dos artículos científicos y concluyen que se han detectado varias modificaciones celulares causadas por nanopartículas en las principales biomoléculas: proteínas, lípidos y ácidos nucleicos. Las alteraciones bioquímicas que se observan en este trabajo ofrecen información clave sobre la acción de radiosensibilización de las nanopartículas según el tipo de radioterapia, de nanopartículas y la línea celular.
"Todavía queda un largo camino por recorrer y se necesita más investigación en este campo en crecimiento. Descifrar los mecanismos biológicos subyacentes detrás de estas técnicas de radioterapia es un paso importante para mejorar los tratamientos de radioterapia para enfermedades con mal pronóstico", dice I. Martínez-Rovira.
Esta investigación forma parte del proyecto NANOCANCER (ID 748889), financiado con fondos europeos. Se trata de una beca individual Marie Skłodowska-Curie, cuyo objetivo es obtener información más extensa sobre los mecanismos subyacentes a la amplificación de los efectos de la radiación de las nanopartículas, tanto en la terapia convencional como en la terapia de partículas cargadas.
Investigadores de la línea de luz MIRAS, el Hospital Universitari Sant Joan de Reus (Institut d'Investigació Sanitària Pere Virgili), el Laboratoire d'Imagerie et Modélisation en Neurobiologie et Cancérologie (Centro Nacional de Investigación para la Investigación Científica de Francia) y el grupo de radiaciones ionizantes de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) han participado en este estudio.
Imma Martínez-Rovira, investigadora Marie Curie de ALBA y experta en el desarrollo de tratamientos de radioterapia innovadores, e Ibraheem Yousef, científico responsable de la línea de luz MIRAS en ALBA.
Fig: Segunda derivada de Savitzky – Golay que muestra la media de los espectros de absorción para las células control, la radioterapia de megavoltaje (MV) y de kilovoltaje (kV) en presencia (+ NP) y ausencia (-NP) de nanopartículas de gadolinio (GdNP). Las modificaciones bioquímicas inducidas por las nanopartículas brindan nuevos conocimientos sobre la acción de radiosensibilización de estas nanopartículas en células de glioma F98.
Referencias
• I. Martínez-Rovira et al. "Synchrotron-based infrared microspectroscopy study on the radiosensitization effects of Gd nanoparticles at megavoltage radiation energies" Analyst 144, 5511-5520 (2019). DOI: 10.1039/C9AN00792J.
• I. Martínez-Rovira et al. "A synchrotron-based infrared microspectroscopy study on the cellular response induced by gold nanoparticles combined with x-ray irradiations on F98 and U87-MG glioma cell lines" Analyst (2019). DOI: 10.1039/C9AN01109A.
