Científicos españoles desarrollan una técnica para matar las células del cáncer por calor

Muchos avances médicos dependen de la tecnología. El desarrollo de técnicas concretas puede ser clave para dar un salto decisivo en estrategias terapéuticas que no han alcanzado todo su potencial porque no teníamos las herramientas adecuadas. La lucha contra el cáncer es un buen ejemplo: destruir un tumor sin dañar otros tejidos del organismo es un reto que los científicos abordan desde múltiples frentes. Una reciente investigación dirigida por un equipo español ayudará a avanzar en uno de ellos: eliminar las células tumorales aplicando calor.

Investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Madrid (ICMM-CSIC), la Universidad Complutense de Madrid (UCM) e IMDEA Nanociencia lideran un estudio que se acaba de publicar en la revista Advanced Healthcare Materials sobre hipertermia, un método que consiste en aumentar la temperatura del tejido tumoral para debilitarlo, de manera que la quimioterapia o la radioterapia sean más efectivas. En la actualidad, hay ensayos clínicos en marcha para generar el calor necesario de manera muy precisa y localizada en el interior del cuerpo a través de nanopartículas, pero hay un paso imprescindible para seguir avanzando: ¿cómo medir la temperatura que estamos generando en las células tumorales? Este trabajo muestra una nueva técnica para hacerlo a través de rayos X, un logro sin precedentes que facilitará el desarrollo de esta estrategia.

"Las células tumorales son más sensibles a la temperatura que las células sanas", afirma en declaraciones a El Confidencial Ana Espinosa, investigadora del ICMM-CSIC y coautora del artículo que ofrece los detalles de la investigación. El efecto se consigue a partir de los 41 o 42 °C. Esa hipertermia se utiliza como adyuvante de la radioterapia y la quimioterapia, es decir, que "allana el camino, porque produce sensibilización, debilitando al tumor para que estos tratamientos sean más efectivos".

En realidad, la idea es muy antigua. Hace mucho tiempo que "se descubrió que ciertos cánceres llegaban incluso a curarse cuando había aumentos de temperatura locales o generales". Hoy en día, es una herramienta que, en algunos hospitales, complementa a los tratamientos habituales. El problema es que el aumento de temperatura se aplica en áreas del cuerpo que a veces son extensas, señala la experta, por lo que estrategias más específicas serían más deseables.

Ensayos clínicos con nanopartículas

Por eso, los investigadores que apuestan por esta vía están recurriendo a la nanomedicina. La idea es hacer llegar a las células tumorales nanopartículas que generen calor. Su tamaño es diminuto, en el rango de los nanómetros (un milímetro es un millón de nanómetros), pero la clave está en que los materiales que las componen alcancen la temperatura necesaria en el momento preciso para destruir el cáncer. Este procedimiento ya se está utilizando, pero solo en el ámbito de la investigación, a través de ensayos clínicos que prueban su eficacia en pacientes.

Las nanopartículas con las que han trabajado en el estudio español son híbridas, tienen una parte de óxido de hierro y otra de oro. En estos dos componentes se puede inducir un aumento de temperatura desde el exterior. "Utilizamos un láser de luz infrarroja y, en este caso, lo que más se calienta es el oro", comenta Espinosa. Las propiedades físicas de este material hacen que se caliente "cuando se ilumina justo con esa longitud de onda", explica la investigadora. Dentro de las células, estos nanomateriales se comportan como una especie de caballo de Troya que actúa desde dentro una vez que tiene el estímulo exterior. "Estas partículas no son tóxicas, así que llegan de manera silente y producen calor cuando actúa el láser sobre ellas", comenta. Por eso, las únicas células que se calientan son las que contienen estos nanomateriales, de manera que "podemos preservar los tejidos sanos", destaca.

Hay distintas estrategias para que estos nanomateriales lleguen solo a las células tumorales. Una de ellas es inyectarlos en un tumor localizado, es decir, a través de una inyección intratumoral. Otra es inyectar los nanomateriales de forma intravenosa y hacerlos llegar a través de la sangre a las células del cáncer, algo que se puede conseguir, por ejemplo, gracias a partículas magnéticas que se controlan mediante imanes. También se pueden guiar si van unidas a algún anticuerpo que reconozca las células tumorales.

Todo ese proceso está bastante definido, pero los investigadores españoles querían resolver un problema muy concreto que resulta esencial para poner la técnica a punto y aplicarla a los pacientes de la mejor manera posible: es necesario saber qué temperatura alcanzan las nanopartículas excitadas a través del láser, una vez que están en las células tumorales. Conocer con exactitud ese parámetro es clave para saber cómo aplicar este método con precisión, consiguiendo el resultado que se persigue sin provocar otros daños.

"El reto de la nanotermometría es medir temperaturas a escala nano, encontrar termómetros que no se degraden, que no sean invasivos y que tengan la sensibilidad suficiente para medir aumentos de temperatura en ese rango tan pequeño", explica la científica del ICMM-CSIC. Normalmente, se utiliza la fluorescencia, que es muy sensible a la temperatura, de manera que se pueden calibrar e interpretar las imágenes obtenidas. Sin embargo, este trabajo intenta proponer una técnica de termometría directa y universal sin elementos adicionales.

Así que los investigadores españoles apostaron por una opción radicalmente distinta y novedosa: usar rayos X para detectar ese cambio de temperatura a escala nanoscópica. "Los rayos X muestran cómo vibran los átomos que se están calentando. Así, conseguimos tener un método muy sensible que se puede asociar a la temperatura", detalla Espinosa. Los experimentos se han realizado en el sincrotrón nacional francés SOLEIL, ubicado en Saint-Aubin, usando como modelo tumoral in vitro de glioblastoma, un tipo de cáncer cerebral.

"Los sincrotrones son instalaciones de caracterización avanzada, donde hacen girar partículas que emiten radiación que se puede detectar en muchas longitudes de onda. Es como la radio, consigues sintonizar la energía que quieres para caracterizar tu material", comenta la investigadora. En este caso, dentro del espectro electromagnético, los rayos X se han mostrado como el rango de energía ideal para identificar la temperatura de los materiales sensibles al láser. Del sincrotrón pasarán al laboratorio y, gracias a la información obtenida, se podrán usar las nanopartículas en hipertermia con mayor precisión. Una vez que la hipertermia a través de nanopartículas se convierta en un tratamiento común, ya no será necesario medir la temperatura en cada paciente, sino que los científicos habrán calibrado previamente lo que va a ocurrir con una precisión extraordinaria.

Un mundo de aplicaciones

"Es un avance de la nanomedicina que tendrá consecuencias en la práctica clínica", según Espinosa. Poder hacerlo de manera local y de forma tan precisa es "un gran reto" que abre un mundo de posibilidades, no solo con esta aplicación concreta. Por ejemplo, monitorizar la temperatura es clave, ya que esta puede desencadenar procesos químicos. Si las nanopartículas llevasen un fármaco adherido, el calor podría ser un método para liberarlo.

De hecho, este avance abre un mundo de posibilidades que va mucho más allá de la medicina. En otros ámbitos, conseguir medir la temperatura de nanopartículas de manera tan precisa tendría aplicaciones muy variadas. "Es una técnica muy versátil, nosotros estamos midiendo el oro, que se usa en muchos procesos, pero no es una técnica específica para este material", indica. Con otros elementos se puede proceder de la misma forma: aplicar energía para calentarlos y medir esa temperatura a través de rayos X para afinar su aplicación. La investigadora habla de reacciones químicas, termoeléctricas, catálisis o cualquier proceso en el que esté implicado el calor y en el que sea interesante conocer lo que ocurre a una escala nanométrica. Además, otros rangos del espectro electromagnético, como la radiación ultravioleta, pueden ofrecer otro tipo de información.

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Tanto para el cáncer como para el desarrollo de la técnica en otros ámbitos, los próximos retos de este amplio equipo de científicos —además de los citados, colaboran también el Instituto Curie de Francia y los españoles BCMaterials e Instituto de Cerámica y Vidrio (ICV-CSIC)— pasan por probar distintos materiales, distintos entornos y diferentes tipos de hipertermia. Estimular el oro a través del láser se conoce como fototermia, pero también está la hipertermia magnética, que se basa en nanopartículas magnéticas para generar calor.