Ciencia y salud

Por José Antonio Lozano Teruel

Dendrímeros contra el sida

Dendrímeros contra el sida

La palabra griega dendros significa árbol. Por ello, dendriforme es todo aquello que tiene figura de árbol; entre las varias acepciones de la palabra dendrita figura la que define las prolongaciones arborescentes protoplásmicas de las células nerviosas; dendoidreo indica arborescentes y dendrómero es un instrumento que sirve para medir las dimensiones de los árboles de pie. Pero hoy nos referiremos a otra acepción también derivada de la palabra griega dendros, en concreto a los dendrímeros, es decir, a unas sustancias químicas de síntesis muy ramificadas que presentan unas propiedades tan interesantes que justifican que en los últimos años hayan sido objeto de una atención especial por sus grandes posibilidades de aplicación. Hace pocos años los dendrímeros eran unos desconocidos científicos. En el año 2005 ya contaban más de 1000 publicaciones y 150 patentes anuales. Muy rápidamente han pasado los dendrímeros de ser meras curiosidades científicas a destacar por sus aplicaciones en materiales, nanotecnologías y biociencias.

PROPIEDADES
La estructura química de una molécula sintética de dendrímero puede ser de diversa naturaleza: lipídica, polisacárida, peptídica, pero en todo caso consiste en un núcleo o molécula central del que salen varias ramas, que a su vez se van ramificando más o menos complejamente, dando lugar a una estructura globular tridimensional de capas concéntricas.  Para conseguir que el resultado final sea el adecuado, una gran molécula organizada con “huecos interiores” de características químicas precisas y una superficie con un determinado número de grupos funcionales, la correspondiente síntesis química ha de estar perfectamente controlada. Es, precisamente, la presencia de esos grupos funcionales (amino, carboxilo, hidroxilo, etc.) en la superficie de los dendrímeros la responsable de su gran utilidad terapéutica.

Son muchas las aplicaciones y los usos potenciales de los dendrímeros que se han descrito, como serían los de agentes activadores de superficies, revestimientos, catalizadores, controladores de de viscosidad, sensores de respuesta ante estímulos (disolventes químicos y luz), agentes descontaminantes, nuevos materiales eléctricos, termoplásticos, etc. Pero, sin duda, sobre todo ellos, destacan sus aplicaciones médicas y farmacéuticas existiendo un consenso generalizado de que este área es una de las más prometedoras en el campo de la biomedicina.

Fue por ello de gran interés la celebración el pasado año de un excelente simposio sobre las propiedades biomédicas y las aplicaciones de los dendrímeros en la polaca Universidad de Lodz. Participaron expertos de 14 países que presentaron sus investigaciones realizadas desde las básicas de laboratorio a las aplicaciones clínicas, destacando como logros más importantes el uso de los dendrímeros como portadores de fármacos (encapsulación y conjugación), como suministradores de genes o como agentes terapéuticos por si mismos.

NANOSISTEMAS
Por su tamaño los dendrímeros se pueden incluir entre los nanosistemas (1 nanómetro es una millonésima parte de un milímetro) tales como nanosferas, nanocápsulas o liposomas. En todos estos casos se pretende administrar un fármaco o sustancia activa de un modo más eficaz y protegido que con los métodos tradicionales. Así, se consigue una mayor protección de moléculas sensibles (péptidos, proteínas, ácidos nucleicos) frente a agentes externos tales como pH o enzimas degradativos, así como, gracias a la elevada superficie específica de los dendrímeros se logra una interacción mucho mayor con los tejidos o fluidos biológicos que nos interesen.

Respecto a la encapsulación de los fármacos, las moléculas activas farmacológicamente que poseen naturaleza hidrofóbicas, es decir, poco solubles en agua, se pueden encapsular dentro de un dendrímero, para aumentan así su hidrosolubilidad, mientras que las moléculas hidrofílicas se suelen unir químicamente (uniones covalentes, puentes de hidrógeno, interacciones electrostáticas) a los grupos funcionales de la superficie del dendrímero. En el caso concreto de tratarse de dendrímeros catiónicos (con cargas positivas debidas a grupos ionizados) ello significa que pueden encapsular a oligonucleótidos, que son polianiónicos (con carga negativa), lo que abre mucho has posibilidades en el desarrollo de las investigaciones en terapia génica.

Posiblemente, el grupo del profesor Donald A. Tomalia, de la Central Michigan University, USA, es quien ejerce el liderazgo mundial en lo que se conoce ya como la nanomedicina basada en los dendrímeros que abarca no solo su uso como portadores de fármacos sino otras aplicaciones muy diferentes.

El ejemplo de los dendrímeros PAMAM (PoliAMidoAMina) puede ser significativo. Se comercializan como aditivos en tinta de inyección y tóner (mayor resistencia al agua y adhesión), en diagnósticos in vitro (en ensayos de inmunoanálisis de detectores de marcadores cardíacos de ataques de corazón), transfección in vitro de genes (gran rendimiento y baja toxicidad) y suministro de fármacos (ya existe una amplia variedad de ellos en los que se usan los dendrímeros PAMAM.

SIDA
El carbono y el silicio son dos de los principales elementos químicos existentes. El carbono constituye el pilar básico de la vida, está presente en la mayoría de las biomoléculas. El silicio todos sabemos que es el componente fundamental de los aparatos electrónicos. En el Departamento de Química Inorgánica de la Universidad de Alcalá (UAH) un grupo de investigadores, al igual que otros varios en diversos países, trabaja sobre los denominados dendrímeros carbosilano, así conocidos porque contienen simultáneamente carbono y silicio.

Ello les confiere particularidades singulares. La principal es la de ser capaces de unirse a los ácidos nucleicos de las células (el material de nuestros genes) al que pueden proteger y transportar hasta el interior de otras células como son los linfocitos infectados por el VIH (virus de la inmunodeficiencia humana, el responsable del SIDA). Consiguen la inhibición del virus y, con ello, frenan su expansión hacia otras células del organismo.

Francisco Javier de la Mata y Rafael Gómez dirigen el grupo de investigación, en el que llevan inmersos desde hace más de cinco años en colaboración con el laboratorio de Inmunobiología Molecular del Hospital Gregorio Marañón de Madrid. Ellos son firmes defensores de los dendrímeros carbosilano como una nueva estrategia terapéutica para combatir el SIDA. Entre las ventajas comparativas citan: no son tóxicos, facilitan la disminución de la dosis requerida para lograr el efecto terapéutico deseado y son capaces de frenar la infección dentro de la célula ya infectada.

Los dendrímeros carbosilano también pueden usarse como vehículos de transporte de otras moléculas de interés farmacológico, aumentando la vida media de dichos fármacos y su biodisponibilidad. El papel de los dendrímeros no termina aquí, ya que los investigadores de la Universidad de Alcalá colaboran con la Universidad de Navarra en la consecución de dendrímeros eficaces contra el cáncer. También tienen en marcha una colaboración con la Universidad Complutense, donde están desarrollando trabajos relacionados con el tratamiento de problemas oftalmológicos, y en la propia UAH colaboran con Profesores de las Facultades de Química, Farmacia, Medicina y Biología en el estudio, entre otros, de la capacidad antibacteriana de algunos de los compuestos que han sintetizado en el laboratorio. A nivel internacional, trabajan de manera conjunta con grupos de investigación de Francia, Alemania, República Checa o Polonia, con los que están llevando a cabo un estudio sobre la capacidad de los dendrímeros en biomedicina para usarlos como agentes antipriónicos en el tratamiento del Alzheimer.