Design and evaluation of sphingomyelin nanosystems for the development of anticancer targeted therapies

Resumo

El desarrollo de nuevas plataformas nanotecnológicas destinadas a su uso como nanotransportadores de fármacos ha aumentado considerablemente en las últimas décadas. El cáncer, situándose como la segunda causa de muerte a nivel mundial, es el área terapéutica que obtendría un mayor beneficio de los avances nanotecnológicos. En este contexto, el principal objetivo de esta tesis ha sido el diseño y desarrollo racional de nanosistemas destinados a tratar el cáncer colorrectal metastásico. Para ello, se ha desarrollado una nueva plataforma nanotecnológica, nanosistemas de esfingomielina (SNs) constituidos únicamente por dos componentes, un único aceite en el núcleo estabilizado por esfingomielina (SM), el esfingolípido con mayor presencia en las membranas celulares. En el primer capítulo se describe la novedad de esta plataforma en base a una extensa caracterización fisicoquímica en términos de tamaño, homogeneidad de población, carga superficial, morfología y estabilidad coloidal. Además, la utilización de métodos in silico ha permitido su caracterización complementaria en base a simulaciones de dinámica molecular (MD). Usando la metodología coarse-grained (CG) se alcanzaron escalas de tiempo relevantes para observar la formación de dos ratios de SNs (con 10% y 50% SM). Posteriormente, utilizando simulaciones más precisas mediante la metodología all-atoms (AT) ha sido posible estudiar diversas interacciones fármaco-nanotransportador de manera detallada. El segundo capítulo se basa en la aplicación de estos nanosistemas (SNs) para su uso en terapia génica. Para lograr este objetivo, se empleó una estrategia basada en oligonucleótidos modificados hidrófobamente que favorezcan la unión de una biomolécula cargada negativamente a un nanotransportador con carga neutra. Los nanosistemas resultantes manifestaron una buena estabilidad coloidal en medios biológicos relevantes. Además, estudios toxicológicos mostraron un perfil de toxicidad muy bajo tanto in vitro (cultivos celulares y hemocompatibilidad) como in vivo (estudios en embrión de pez cebra y ratones sanos). Finalmente, los resultados obtenidos con células de cáncer colorrectal, SW480, mostraron la buena capacidad de este nanosistema para transportar oligonucleótidos al citoplasma celular. En el capítulo 3, se desarrolló una potencial terapia combinatoria consistente en SNs decorados con la hormona paracrina Uroguanilina (UroG) y cargados con el fármaco citostático etopósido (Etp). La UroG se corresponde con un agonista natural del receptor de guanilato ciclasa C (GCC), receptor de membrana expresado en la superficie de células de cáncer colorrectal primarias y metastásicas. Para este propósito, se modificó la UroG con una molécula anfifílica (PEG12-C18) cuya parte hidrófoba permitiría la asociación con el nanosistema. Se llevaron a cabo experimentos in vitro e in vivo dirigidos a confirmar la efectividad del tratamiento contra el cáncer colorrectal metastásico mostrando una buena eficacia y una reducción efectiva del tumor. En conclusión, los resultados obtenidos en esta tesis muestran el desarrollo racional de una nanoplataforma versátil con propiedades fisicoquímicas, biofarmacéuticas y funcionales adecuadas para convertirse en un interesante nanotransportador de fármacos para terapias oncológicas.