Nanoesponjas y hojas de morera: Biomedicina murciana contra el cáncer

Una de nuestras principales líneas de investigación está basada en la encapsulación molecular. Mediante el uso de ciclodextrinas (moléculas formadas por unidades de glucosa que tienen forma de donut) logramos encapsular una amplia variedad de compuestos hidrofóbicos, es decir, poco solubles en agua. Así logramos proteger, estabilizar y aumentar la solubilidad de muchos compuestos bioactivos. Posteriormente, las moléculas encapsuladas son liberadas mediante un proceso de 'release' controlado, logrando así diferentes objetivos de alto interés no solo en el campo de la biomedicina, sino también en el sector alimentario y cosmético.

Pero las ciclodextrinas presentan algunas desventajas entre las que destacan su dificultad para encapsular moléculas hidrofílicas o su rápida cinética de liberación de compuestos bioactivos. Para solucionar ambos problemas, y en colaboración con el Departamento de Química de la Universidad de Turín, hemos recurrido a unas nuevas moléculas encapsulantes llamadas nanoesponjas. Se trata de redes porosas insolubles constituidas por la unión de diversas ciclodextrinas unidas entre sí.

¿Qué ventajas presentan las nanoesponjas frente a las ciclodextrinas?

1. Las nanoesponjas son capaces de complejar compuestos hidrosolubles. ¿Cómo lo hacen? Atrapándolos en los espacios acuosos que quedan entre ciclodextrina y ciclodextrina. Esta ventaja de las nanoesponjas es de gran interés para la industria alimentaria (permite enriquecer alimentos y bebidas en moléculas hidrofílicas como vitaminas hidrosolubles, betalaínas, etc.) o cosmética (favorece el enriquecimiento de cremas y sueros en polifenoles solubles en agua).

2. Las nanoesponjas tienen otra característica que las hace más efectivas que las ciclodextrinas. Me refiero a su cinética de liberación de moléculas huésped, es decir, la mayor o menor rapidez con la que una molécula encapsulada en su interior es difundida al medio. Al ser las ciclodextrinas unidades individuales, cuando una molécula se escapa de su anillo tronco cónico se propaga por el medio de reacción demasiado rápidamente, lo que a veces no es recomendable. Por el contrario, cuando un compuesto encapsulado en una nanoesponja es liberado le cuesta mucho más difundirse. Esta ventaja de las nanoesponjas puede ser aprovechada, por ejemplo, por las empresas que elaboran fragancias y perfumes para prolongar en el tiempo el potencial aromático de las moléculas encapsuladas. También por la industria farmacéutica para diseñar nuevos fármacos de acción retardada.

3. La tercera gran ventaja de las nanoesponjas es su capacidad para encapsular en su interior mayores concentraciones de compuestos bioactivos que en el caso de las ciclodextrinas.

Una vez desarrolladas nuestras nuevas moléculas encapsulantes decidimos buscar un compuesto bioactivo que, al encapsularlo en el interior de las nanoesponjas, pudiera ser útil contra una de las peores patologías que existen: el cáncer. Entre todos los candidatos nos decidimos por los estilbenos, compuestos fenólicos de bajo peso molecular que se sintetizan en una serie de familias de plantas (incluyendo Vitaceae, Pinaceae, Myrtaceae, Fagaceae, Liliaceae, Moraceae y Papilionaceae). En alimentos encontramos estilbenos en uvas, arándanos, algunos frutos secos, etc. y su síntesis depende de varios factores como la respuesta al estrés ambiental (infección por radiación UV, ataque de patógenos, heridas, etc.).

Existen muchos tipos de estilbenos y, aunque el más investigado es el famoso resveratrol, pensamos que el más efectivo contra diversos tipos de cánceres podría ser el oxiresveratrol. Este estilbeno lo podemos considerar el primo mayor del omnipresente resveratrol, del cual se diferencia estructuralmente en la presencia de cuatro grupos hidroxilos en lugar de tres… y de ello dependen muchas de sus propiedades saludables.

¿Y dónde podemos encontrar el oxiresveratrol? Pues, entre otras fuentes, en una fuente vegetal que a muchos murcianos nos resulta muy familiar: las hojas de morera (Morus Alba) con las que de pequeños alimentábamos a los gusanos de seda en aquellas míticas cajas de cartón. Sin saberlo, al menos yo, cuando nuestros gusanos mordisqueaban aquellas hojas estaban ingiriendo una de las moléculas con mayor potencial terapéutico que existen.

Pero a pesar de todo el potencial que posee el oxiresveratrol (se le atribuyen efectos antimicrobiano, antiviral, antioxidante, anticancerígeno, cardioprotector, antiinflamatorio, antidiabético, neuroprotector, inmunológico, etc.), esta molécula presenta una serie de inconvenientes, entre los que destacan su baja solubilidad, su baja biodisponibilidad; su facilidad de oxidación, su alteración por agentes físico-químicos (pH, temperatura, luz…).

¿Y cómo hemos resuelto este problema en nuestros laboratorios? Ya se lo pueden imaginar: encapsulando el oxiresveratrol presente en las hojas de morera en el interior de nanoesponjas previamente elaboradas a partir de ciclodextrinas.

Una vez encapsulado nuestro estilbeno decidimos probar su efectividad contra el cáncer. Para ello lo primero que hicimos fue mostrar que el oxiresveratrol encapsulado en nanoesponjas no presenta citotoxicidad, lo que es fundamental a la hora de administrarlo vía oral, parenteral, tópica o inhalatoria. A continuación, estudiamos su efectividad en líneas celulares derivadas de tumores de colon y próstata, demostrando mediante diferentes técnicas biomédicas como el oxiresveratrol una vez encapsulado en nuestras nanoesponjas es mucho más efectivo contra estos tipos de cáncer que la administración de este derivado de las hojas de morera sin ser encapsulado.

Pero aún hay más. En otros estudios hemos demostrado como la administración de oxiresveratrol encapsulado al nemátodo Caenorhabditis elegans (un animal con un ciclo de vida corto, fácil de manejar, transparente y que comparte con nosotros alrededor del 80% de los genes considerados cruciales para el funcionamiento del organismo) es capaz de retrasar el envejecimiento celular, reducir los niveles de estrés oxidativo y alargar la vida media de este nemátodo tan peculiar. Maravilloso.

Estimados lectores de LA VERDAD, hoy he usado la TRANSFERENCIA social del conocimiento para contarles la INVESTIGACIÓN biomédica que llevo a cabo. El lunes, a través de la DOCENCIA, les contaré a los alumnos del grado de Biotecnología de la UMU estos avances científicos. No hay cosa que más me apasione que trabajar en los tres pilares de la universidad española.