Planean usar bacterias magnéticas para combatir los tumores cancerosos

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Investigadores del ETH Zurich han encontrado una manera para que estos microorganismos atraviesen de manera efectiva las paredes de los vasos sanguíneos y, posteriormente, colonicen un tumor.

Científicos de todo el mundo están investigando cómo los medicamentos contra el cáncer pueden llegar de manera más eficiente a los tumores a los que se dirigen.

Una posibilidad es utilizar bacterias modificadas como “transbordadores” para transportar los fármacos a través del torrente sanguíneo hasta los tumores.

Los investigadores de ETH Zurich ahora han logrado controlar ciertas bacterias para que puedan cruzar efectivamente la pared de los vasos sanguíneos e infiltrarse en el tejido tumoral.

Dirigidos por Simone Schürle, profesora de sistemas biomédicos receptivos, investigadores de ETH Zurich optaron por trabajar con bacterias que son naturalmente magnéticas debido a las partículas de óxido de hierro que contienen.

Estas bacterias del género Magnetospirillum responden a campos magnéticos y pueden ser controladas por imanes desde el exterior del cuerpo.

En cultivos celulares y en ratones, Schürle y su equipo ahora han demostrado que un campo magnético giratorio aplicado al tumor mejora la capacidad de las bacterias para cruzar la pared vascular cerca del crecimiento canceroso.

En la pared vascular, el campo magnético giratorio impulsa a las bacterias hacia adelante en un movimiento circular.

Para comprender mejor el mecanismo para atravesar las paredes de los vasos, es necesaria una mirada detallada: la pared de los vasos sanguíneos consiste en una capa de células y sirve como una barrera entre el torrente sanguíneo y el tejido tumoral, que está atravesado por muchos vasos sanguíneos pequeños.

Los espacios estrechos entre estas células permiten que ciertas moléculas pasen a través de la pared del vaso.

El tamaño de estos espacios intercelulares está regulado por las células de la pared del vaso, y pueden ser lo suficientemente anchos temporalmente como para permitir que incluso las bacterias atraviesen la pared del vaso.

Con la ayuda de experimentos y simulaciones por computadora, los investigadores de ETH Zurich pudieron demostrar que impulsar a las bacterias usando un campo magnético giratorio es efectivo por tres razones.

En primer lugar, la propulsión mediante un campo magnético giratorio es diez veces más potente que la propulsión mediante un campo magnético estático.

Este último simplemente marca la dirección y las bacterias tienen que moverse por sus propios medios.

La segunda y más crítica razón es que las bacterias impulsadas por el campo magnético giratorio están en constante movimiento, viajando a lo largo de la pared vascular.

Esto los hace más propensos a encontrar los espacios que se abren brevemente entre las células de la pared de los vasos en comparación con otros tipos de propulsión, en los que el movimiento de las bacterias es menos exploratorio.

Y tercero, a diferencia de otros métodos, no es necesario rastrear las bacterias a través de imágenes.

Una vez que el campo magnético se coloca sobre el tumor, no es necesario reajustarlo.

“También utilizamos la locomoción natural y autónoma de las bacterias”, explica Schürle.

“Una vez que las bacterias han atravesado la pared de los vasos sanguíneos y están en el tumor, pueden migrar de forma independiente a lo profundo de su interior”.

Por esta razón, los científicos utilizan la propulsión a través del campo magnético externo durante solo una hora, tiempo suficiente para que las bacterias atraviesen de manera eficiente la pared vascular y lleguen al tumor.

Estas bacterias podrían transportar medicamentos contra el cáncer en el futuro.

En sus estudios de cultivo celular, los investigadores de ETH Zurich simularon esta aplicación uniendo liposomas (nanoesferas de sustancias similares a la grasa) a las bacterias.

Marcaron estos liposomas con un tinte fluorescente, lo que les permitió demostrar en la placa de Petri que la bacteria efectivamente había entregado su “carga” dentro del tejido canceroso, donde se acumuló.

En una futura aplicación médica, los liposomas se rellenarían con un fármaco.

El uso de bacterias como transbordadores de medicamentos es una de las dos formas en que las bacterias pueden ayudar en la lucha contra el cáncer.

El otro enfoque tiene más de cien años y actualmente experimenta un renacimiento: utilizar la propensión natural de ciertas especies de bacterias a dañar las células tumorales.

Esto puede implicar varios mecanismos. En cualquier caso, se sabe que las bacterias estimulan ciertas células del sistema inmunitario, que luego eliminan el tumor.

Múltiples proyectos de investigación están investigando actualmente la eficacia de la bacteria E. coli contra los tumores.

Hoy en día, es posible modificar bacterias mediante biología sintética para optimizar su efecto terapéutico, reducir los efectos secundarios y hacerlas más seguras.

Sin embargo, para utilizar las propiedades inherentes de las bacterias en la terapia del cáncer, aún queda la cuestión de cómo estas bacterias pueden llegar al tumor de manera eficiente.

Si bien es posible inyectar la bacteria directamente en los tumores cerca de la superficie del cuerpo, esto no es posible para los tumores que se encuentran en el interior del cuerpo.

Ahí es donde entra en juego el control microrrobótico del profesor Schürle.

“Creemos que podemos utilizar nuestro enfoque de ingeniería para aumentar la eficacia de la terapia contra el cáncer bacteriano”, dice.

La E. coli utilizada en los estudios de cáncer no es magnética y, por lo tanto, no puede ser impulsada ni controlada por un campo magnético.

En general, la capacidad de respuesta magnética es un fenómeno muy raro entre las bacterias.

Magnetospirillum es uno de los pocos géneros de bacterias que tienen esta propiedad.

Por lo tanto, Schürle también quiere que la bacteria E. coli sea magnética.

Algún día, esto podría hacer posible el uso de un campo magnético para controlar las bacterias terapéuticas utilizadas clínicamente que no tienen magnetismo natural.

Fuente: ETH Zürich