Un estudio monitoriza en tiempo real cómo un novedoso tratamiento afecta a la capacidad de un tumor para extenderse y causar metástasis

Si el cáncer es una de las principales causas de muerte en todo el mundo, el glioblastoma (GBM) es un gran desafío en Oncología debido a su naturaleza altamente invasiva y a las limitadas opciones de tratamiento. Su migración agresiva más allá de los márgenes del tumor y el rápido crecimiento que tiene dificultan el éxito del tratamiento en el paciente. El trabajo realizado por un equipo de investigación de la Universidad de Zaragoza permite ver en 3D, in vitro y en tiempo real cómo el tumor se extiende e invade los tejidos provocando la metástasis y cómo la liberación localizada de iones de cobre permite adoptar diferentes estrategias de tratamiento tumoral.

En el estudio, un esferoide tumoral (modelo de célula 3D que puede recrear las características de un tejido o de un microtumor) intenta avanzar, alarga "sus brazos" y, cuando detecta la presencia de las nanopartículas, se retrae inmediatamente y no puede seguir. Son unos parámetros que hasta ahora no se habían estudiado de manera extensiva y que han proporcionado información muy valiosa al equipo investigador. Además, las nanopartículas se han diseñado de tal manera que ha sido posible modular de forma controlada la cantidad de cobre activo liberado y estudiar su efecto en el tumor.

El trabajo ha sido realizado entre dos grupos de investigación de la Universidad de Zaragoza, en el Instituto de Nanociencia y Materiales de Aragón, Centro de Excelencia Severo Ochoa (INMA), y el Instituto de Investigación en Ingeniería (I3A). Pertenecen también al Departamento de Ingeniería Química y Tecnologías del Medio Ambiente y el Departamento de Ingeniería Mecánica.

El grupo de Partículas y Películas Nanoestructuradas (NFP), liderado por el profesor Jesús Santamaría, con la participación de los doctores José Ignacio García Peiro, José Luis Hueso y Felipe Hornos, se ha encargado del desarrollo y puesta a punto de distintos nanomateriales con capacidad de liberación selectiva de iones cobre en respuesta al entorno tumoral.

Por su parte, el grupo del I3A, Multiescala en Ingeniería Mecánica y Biológica (M2BE), liderado por el profesor José Manuel García Aznar y con la participación de la investigadora Paula Guerrero-López, llevaron a cabo la puesta a punto de microchips capaces de crecer y monitorizar acumulaciones tridimensionales de células tumorales, denominadas esferoides, in vitro, in situ y en tiempo real.

El estudio ha formado parte del proyecto europeo Advanced Grant CADENCE (Catalytic Dual-Function Devices Against Cancer) del profesor Santamaría, del INMA, que ha buscado nuevas vías catalíticas para la lucha contra el cáncer, tratando de evitar los problemas asociados a la quimioterapia y sus efectos secundarios. A este proyecto se une el trabajo de investigación del profesor García Aznar ligado a la monitorización de esferoides tumorales tridimensionales.

Los resultados están publicados en la revista científica Small Science. Su objetivo ha sido estudiar qué sucede en la proliferación y la invasividad de las células cancerosas si se introduce un fármaco con iones de cobre. Para ello, diseñaron nanoestructuras basadas en cobre con diferentes patrones de liberación del fármaco. En el artículo, los investigadores del INMA y del I3A ponen el foco en los iones de cobre, en cómo al liberarlos afectan a la capacidad de estos esferoides para moverse, para avanzar, para generar esas protrusiones tan características, para adquirir nutrientes y promover una metástasis localizada.

"Las primeras pruebas se han hecho sobre glioblastoma, al tratarse de un cáncer tan agresivo, el efecto se vio muy bien. Pero, realmente, el tratamiento en principio se podría aplicar prácticamente a cualquier tipo de cáncer", explica Paula Guerrero-López, investigadora del I3A.

Por su parte, José Ignacio García Peiro, investigador del INMA, detalla que no solamente "vemos si el tumor se reduce o no, también somos capaces de monitorizar in vitro y a tiempo real muchas propiedades de los tumores que son altamente preocupantes, como es su invasividad a tejidos adyacentes".

Estos tumores tienen una alta capacidad para expandirse a otros tejidos del cuerpo humano, "alargando una especie de protrusiones o brazos para conseguir nutrientes, alcanzar otros tejidos y, por lo tanto, promover una metástasis localizada", subraya García Peiro, quien añade que gracias a esta terapia "todo eso se ve reducido".

En el estudio, los investigadores han podido observar diferentes parámetros que normalmente no se pueden ver ni en modelos animales ni en modelos bidimensionales. Con los microdispositivos 3D, han analizado la estructura del tumor y cómo avanza.

Con esta línea de investigación, el equipo del I3A y del INMA quieren aportar un nuevo abordaje en el tratamiento del cáncer. Han desarrollado unas plataformas nanométricas de envío de fármacos, utilizando iones de cobre, que como tratamiento es muy novedoso y han podido comprobar sus capacidades y su facilidad no solamente para afectar el metabolismo, sino también afectar a sus propiedades tridimensionales.

Asimismo, han estudiado los efectos secundarios. Al probar en células sanas, vieron que las células cancerígenas suelen tener más afinidad por el cobre. "Se sienten más afectadas por este tratamiento, mientras que las células sanas no estaban tan afectadas y conseguían sobrevivir más", apunta Paula Guerrero-López.