Según cifras oficiales, la tuberculosis es la primera causa de muerte por un agente infeccioso. A pesar de que se dispone de tratamientos farmacológicos orales eficaces y de bajo costo desde hace más de 50 años, el desarrollo de microorganismos resistentes ha puesto de manifiesto la necesidad de mejorar los regímenes antituberculosos. En este marco, investigadores de la Cátedra de Tecnología Farmacéutica I de la Facultad de Farmacia y Bioquímica, UBA, estudian y diseñan nuevos sistemas de administración para “vehiculizar” fármacos antituberculosos ya conocidos y que se pueden suministrar por vía pulmonar, valiéndose para ello de aproximaciones nanotecnológicas.
La tuberculosis es una enfermedad crónica, incapacitante, altamente infecciosa, causada en humanos principalmente por una bacteria muy particular denominada Mycobacterium tuberculosis, que casi siempre afecta a los pulmones. Este microorganismo también es conocido como bacilo de Koch, debido a su forma de bastón y en honor a quien la descubriera en marzo de 1882, el médico y microbiólogo alemán Robert Heinrich Hermann Koch. Según la Organización Mundial de la Salud (OMS), se estima que un tercio de la población mundial está infectada de forma latente y corre el riesgo de reactivación de la enfermedad.
Debido a su alta incidencia y mortalidad, la tuberculosis representa un enorme desafío para los sistemas de salud pública en muchos países.
La tuberculosis se transmite de persona a persona a través del aire: cuando un enfermo de tuberculosis pulmonar tose, estornuda o escupe, expulsa bacilos tuberculosos. Basta con que una persona inhale estos bacilos para que se produzca la infección. En resumidas cuentas, esto es lo que los expertos denominan infección primaria; es decir, la exposición de un individuo por primera vez con el microorganismo que causa una enfermedad. Ahora bien, en la profundidad del tracto respiratorio, a nivel de los bronquiolos y alveolos, la bacteria es reconocida y “deglutida” por los macrófagos alveolares, una especie de centinelas del sistema inmunológico que “patrullan” el territorio alveolar. Una vez dentro de los macrófagos, el comportamiento del bacilo –y, en consecuencia, la progresión de la enfermedad– dependerá de una combinación de factores, tales como el estado de vacunación, el estado nutricional y la edad del paciente. En este sentido, el microorganismo es uno de los patógenos humanos más exitosos debido a su capacidad para llevar una infección primaria a un estado de inactividad o latencia, persistiendo muchos años, incluso en personas con sistemas inmunes competentes, lo que impide o dificulta su seguimiento y erradicación.
Debido a su alta incidencia y mortalidad, la tuberculosis representa un enorme desafío para los sistemas de salud pública en muchos países, y se ubica, junto al virus de la inmunodeficiencia humana (VIH), como la principal causa de muerte en todo el mundo. Aunque la mortalidad por esta enfermedad ha caído cerca de un 50 % desde 1990, y casi toda esta mejora ha tenido lugar desde 2000, la tuberculosis sigue siendo una de las mayores amenazas a nivel global.
La resistencia a los fármacos sigue apareciendo y propagándose por el incumplimiento del tratamiento y la transmisión de bacilos resistentes de persona a persona. La interrupción prematura del tratamiento (que dura unos seis meses) puede aumentar el riesgo de tuberculosis multirresistente.
Hoy, el tratamiento estándar de la tuberculosis, tanto para adultos como para niños, comprende la administración por vía oral y combinada de diferentes fármacos. Ahora, a ponerse el cinturón y agarrarse fuerte al asiento porque acá vienen los nombres complicados: rifampicina, isoniazida, pirazinamida, etambutol y estreptomicina, que se conocen, en conjunto, como los “medicamentos antituberculosos de primera línea”. A pesar de que se usan hace muchos años y que han demostrado ser sustancias antituberculosas realmente eficaces, es posible que no le hagan “ni cosquillas” a unas cepas muy particulares del bacilo, denominadas genéricamente “resistentes”. En este sentido, la resistencia a los medicamentos antituberculosos constituye un enorme problema de salud que amenaza el éxito de la lucha contra la enfermedad. “Más específicamente, las principales razones por las que la resistencia a los fármacos sigue apareciendo y propagándose son dos: la mala gestión por el incumplimiento del tratamiento y la transmisión de bacilos resistentes de persona a persona”, asegura la doctora Marcela Moretton, quien está a cargo de la investigación en la Cátedra de Tecnología Farmacéutica I de la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires. En concreto, la interrupción prematura del tratamiento (por ejemplo, debido a la aparición de efectos adversos durante los seis meses que dura, en término medio, el esquema de administración de medicamentos antituberculosos) puede aumentar el riesgo de tuberculosis multirresistente.
¿UBER, TAXI, TREN, COLECTIVO O BICICLETA? LA NANOTECNOLOGÍA COMO UNA NUEVA HERRAMIENTA PARA VEHICULIZAR FÁRMACOS ANTITUBERCULOSOS YA CONOCIDOS1
La nanotecnología es un campo relativamente nuevo, tan apasionante como vasto, en donde convergen conocimientos de múltiples disciplinas tales como la física, la química, la ingeniería y la biología. Más específicamente, se define como el estudio, el diseño, la creación, la manipulación y la aplicación de materiales, aparatos y sistemas funcionales a través del control de la materia a escala nanométrica (es decir, una escala que oscila entre 1 y 100 nanómetros). Para poder dimensionar con más claridad –o imaginación– este escenario, es importante recordar que un nanómetro equivale a una mil millonésima parte de un metro. Y lo sorprendente es que, cuando se “maniobra” la materia a la escala tan minúscula de átomos y moléculas, aparecen propiedades únicas y fenómenos totalmente nuevos que se aprovechan para crear nanomateriales y dispositivos nanotecnológicos.
En el terreno biomédico, la nanotecnología puede emplearse para desarrollar nuevas estrategias y sistemas de administración de sustancias, tanto para el diagnóstico como para el tratamiento de enfermedades. Más concretamente, respecto de los fármacos antituberculosos, en los últimos años han surgido y se estudian distintos “nanovehículos” o “nanotransportadores”, basados en nanomateriales biocompatibles y con diferentes vías de administración. Entre ellos se destacan (otra vez, por favor, ¡ajustarse el cinturón!) los liposomas, las nanopartículas, las micelas poliméricas y los polimersomas. “En efecto, estos nanosistemas son como pequeñas esferas que cuentan con una capacidad extraordinaria para transportar en su interior sustancias con actividad antituberculosa”, grafica Marcela Moretton. “Además de mejorar la solubilidad de las drogas en cuestión —agrega la investigadora— estos nanovehículos pueden administrarse por vía pulmonar, lo que facilita la llegada de los principios activos a los macrófagos alveolares, que son los verdaderos reservorios del bacilo”.
LAS MICELAS POLIMÉRICAS A LA FÓRMULA 1
Imaginemos a una micela polimérica como una vesícula esférica, formada por una corona externa hidrofílica (es decir, afín al agua) y un interior hidrofóbico (o sea, que repele el agua), el cual puede albergar o “cargar” fármacos que, en medio acuoso, son inestables, poco solubles o directamente insolubles. Estas micelas se han convertido en uno de los nanovehículos más atractivos y mejor investigados de los últimos tiempos. Es justamente en este sentido que el equipo que la doctora Moretton integra ha podido desarrollar un novedoso nanoportadormicelar “respirable”, adecuado para la administración profunda de fármacos directamente a los pulmones, obtenido a partir de un biopolímero comercialmente denominado Soluplus y cargado con rifampicina, uno de los fármacos antituberculosos más eficaces. “Hemos podido demostrar que nuestra plataforma nanotecnológica inhalable representa un sistema con muchas ventajas respecto de la terapia antituberculosa oral”, afirma. “Por un lado, es de gran relevancia señalar que los requerimientos de dosis varían entre la administración de un fármaco inhalable y uno sistémico. Para el tratamiento de la tuberculosis, la concentración de rifampicina en una formulación respirable podría llegar a ser aproximadamente unas 100 veces menor que en una forma farmacéutica oral. Como es de esperar, esto se traduce inmediatamente en una disminución de la aparición de efectos adversos y en un aumento de la adherencia al tratamiento”. “Por otro lado —explica— hemos demostrado que estas micelas son internalizadas de manera eficiente por los macrófagos y ofrecen un perfil de liberación sostenida de rifampicina a lo largo del tiempo, lo que resulta vital para conseguir un período de residencia más prolongado de este fármaco en los pulmones.
La coencapsulación de rifampicina y curcumina en las micelas poliméricas logró ser más efectiva para eliminar al bacilo que las micelas que solo contenían rifampicina o la rifampicina libre, sin nanotransportador.
Además, al utilizar modelos in vitro de macrófagos infectados con la bacteria, Moretton y equipo pudieron evidenciar que el sistema micelar cargado con rifampicina es significativamente más eficaz como microbicida que la rifampicina libre. “Valiéndonos de sustancias radiactivas para estudiar la biodistribución y gracias a la colaboración del Laboratorio de Radioisótopos de la Cátedra de Física de nuestra Facultad, pudimos demostrar la acumulación pulmonar in vivo de las micelas de Soluplus durante 24 horas. De esta manera, nuestro nanoportador respirable se constituye como una excelente alternativa para una posible terapia de tuberculosis inhalable”, relata.
EL FUTURO DE LAS NANOMEDICINAS
Es un hecho indiscutible: en los últimos años, la nanotecnología se ha erigido como una alternativa realmente atractiva para ser explotada en el campo de la medicina. Dicho de otro modo, la aplicación de sistemas de tamaño nanométrico a diferentes patologías podría mejorar la eficacia de los tratamientos, reducir los efectos secundarios de los fármacos de uso común e, inclusive, superar o minimizar la resistencia a los medicamentos, que es un mecanismo celular de defensa frecuentemente observado en enfermedades tales como cáncer, VIH y hepatitis. Más aún, la “decoración” de la superficie de los nanotransportadores con sustancias específicas podría favorecer el direccionamiento y la captación selectiva hacia especies celulares concretas. Esta estrategia es conocida como active targeting y ya ha sido ensayada en tuberculosis con cierto éxito. “Sabemos que, anclando moléculas de manosa a la superficie de algunos nanosistemas, se favorece la fagocitosis por parte de los macrófagos alveolares”, señala la experta.
Los ensayos de biodistribución con las micelas marcadas en forma radioactiva demostraron que son capaces de acumularse en los pulmones por 24 horas permitiendo así que los sistemas micelares estén en contacto con los macrófagos alveolares.
A pesar de los avances recientes que emplean plataformas nanotecnológicas en el campo de la tuberculosis, aún se requieren más datos preclínicos. Esto representa un inconveniente crítico, ya que los estudios clínicos futuros dependerán de la información preclínica disponible. En definitiva, la posibilidad de obtener una nanoformulación disponible comercialmente para ser utilizada en esta patología se encuentra todavía en sus primeras etapas.
AMPLIANDO EL POTENCIAL DE LOS NANOTRANPORTADORES
“Recientemente, hemos buscado ampliar el potencial de las micelas inhalatorias incorporando en nuestro nanotransportador un agente antioxidante como la curcumina y decorando la superficie de las micelas, como ya hemos dicho, con manosa. La curcumina ha demostrado tener efecto antimicrobiano sumado a su conocido efecto antioxidante, el cual también podría optimizar el tratamiento antituberculoso”, destaca Moretton. Con respecto a la manosa, este monosacárido es reconocido por receptores de membrana presentes en los macrófagos alveolares (reservorios celulares de la micobacteria que causa esta enfermedad), y su presencia en la superficie de las micelas podría llevar a una mayor acumulación de los nanotransportadores en el interior de estas células.
Esta novedosa formulación inhalatoria podría optimizar en el futuro el tratamiento de la tuberculosis.
Los resultados obtenidos fueron muy prometedores ya que la coencapsulación de rifampicina y curcumina en las micelas poliméricas logró ser más efectiva para eliminar al Mycobacterium tuberculosis que las micelas que solo contenían rifampicina o la rifampicina libre (sin nanotransportador), de acuerdo con los ensayos in vitro en macrófagos infectados con la micobacteria.
Los ensayos de biodistribución con las micelas marcadas en forma radioactiva demostraron que estos sistemas son capaces de acumularse en los pulmones por 24 horas permitiendo que los sistemas micelares estén en contacto con los macrófagos alveolares. Este ensayo fue realizado en colaboración con la doctora Jimena Salgueiro del Laboratorio de Radioisótopos de la Cátedra de Física de la Facultad de Farmacia y Bioquímica. En lo que respecta a la acción antioxidante de la curcumina, pudimos demostrar que no se vio afectada luego de su encapsulación en el sistema micelar. Estos ensayos fueron realizados en colaboración con la doctora Mariana Garces y el profesor doctor Pablo Evelson de la cátedra de Química General de la FFyB.
“De esta manera pudimos demostrar el potencial que tiene esta novedosa formulación inhalatoria, que podría optimizar en el futuro el tratamiento de la tuberculosis”, concluye la investigadora.
Marcela Analía Moretton es farmacéutica por la Facultad de Farmacia y Bioquímica de la Universidad de Buenos Aires (FFyB, UBA) y doctora de la UBA; investigadora adjunta del CONICET; profesora adjunta en la Cátedra de Tecnología Farmacéutica I e integrante del Laboratorio de Nanomedicinas del Instituto de Tecnología Farmacéutica y Biofarmacia (InTecFyB) de la FFyB, UBA.
- se retoma aquí el artículo de divulgación sobre los desarrollos de la línea de investigación, titulado Subí que te llevo. Nanotecnología farmacéutica y tuberculosis, de Diego Canseco. Ver en detalle [+] ↩︎
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