Investigadores de la Universitat Politècnica de València (UPV), pertenecientes al Instituto Interuniversitario de Reconocimiento Molecular y Desarrollo Tecnológico (IDM), han liderado el desarrollo de unos nanomotores autopropulsados capaces de utilizar la glucosa presente en el entorno tumoral como «combustible» para desplazarse y liberar fármacos de quimioterapia de forma más eficaz dentro de los tumores.
Validada en modelos celulares, organoides derivados de pacientes y ratones, esta innovadora tecnología ha demostrado una notable reducción del tamaño tumoral y una mayor penetración del fármaco en las zonas más profundas del tumor, abriendo la puerta a futuras terapias oncológicas más efectivas y personalizadas. Los resultados del estudio se han publicado en la revista ACS Nano.
Alianza multidisciplinar frene a las limitaciones de la quimioterapia
En el estudio han participado el Instituto de Investigación Sanitaria La Fe (IIS La Fe), el Instituto de Investigación Sanitaria INCLIVA, el CIBER de Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), el CIBER de cáncer (CIBERONC) y el Centro de Investigación Príncipe Felipe (CIPF), en una colaboración que ejemplifica el potencial de la ciencia traslacional española en el campo de la nanotecnología aplicada al cáncer.
Según explicó Ramón Martínez Máñez, director del Instituto IDM en la UPV e investigador principal del CIBER-BBN, uno de los grandes retos en oncología es que los fármacos de quimioterapia no penetran adecuadamente en las capas internas de los tumores sólidos, lo que reduce su eficacia y permite que ciertas células cancerígenas sobrevivan y vuelvan a proliferar.
«Los nanomotores que hemos diseñado ayudan a superar este obstáculo», señaló Martínez Máñez. «Hemos demostrado su eficacia para destruir células tumorales en cultivos, esferoides, organoides derivados de pacientes y en modelos animales. En los ratones, el tratamiento redujo de forma muy significativa el tamaño de los tumores y aumentó la cantidad de fármaco que llegaba al centro del tumor».
La glucosa tumoral, aliada inesperada
El principio de funcionamiento de estos nanomotores se basa en el aprovechamiento del propio metabolismo del tumor. Los tumores sólidos suelen presentar una alta concentración de glucosa y zonas con baja oxigenación (hipoxia). Los investigadores han diseñado nanopartículas con dos caras, una de sílice y otra de platino, capaces de convertir la glucosa en energía para propulsarse y, al mismo tiempo, liberar el fármaco de manera controlada en el microambiente tumoral.
«Lo más novedoso es el diseño del nanomotor, que emplea una nanopartícula con dos caras —sílice y platino— y usa la propia glucosa del tumor como combustible para activar el movimiento», explicó Alba García-Fernández, investigadora del CIBER-BBN. «No solo conseguimos que los nanomotores lleguen mucho más lejos dentro del tumor, sino que además liberan el fármaco en el momento y lugar adecuados», añadió.
Esta doble funcionalidad permite mejorar la distribución intratumoral del medicamento y potenciar su acción citotóxica, una estrategia que podría resolver una de las principales limitaciones de la quimioterapia convencional.
Privar de energía al tumor y combatir la hipoxia
Además de mejorar la penetración del fármaco, los nanomotores presentan otras ventajas biológicas. Según destacó Paula Díez, del IIS La Fe, su acción no se limita a servir de vehículo para la quimioterapia:
«Los nanomotores no solo usan glucosa para aumentar el movimiento, sino que al consumirla privan de energía a las células tumorales. Además, generan oxígeno, lo que ayuda a reducir la hipoxia —un problema frecuente que limita la eficacia de muchos tratamientos—, y producen especies reactivas de oxígeno, reforzando el daño sobre las células malignas».
De este modo, la tecnología actúa en varios frentes simultáneos: reduce la disponibilidad energética del tumor, mitiga la falta de oxígeno que obstaculiza la eficacia de la quimioterapia y aumenta la producción de radicales oxidativos que dañan selectivamente las células cancerígenas.
El equipo también ha probado los nanomotores en organoides de cáncer de mama derivados de pacientes, modelos tridimensionales que reproducen fielmente las características genéticas y funcionales del tumor humano. En estos experimentos, los investigadores observaron una respuesta altamente eficaz, lo que refuerza el potencial de esta tecnología para desarrollar tratamientos personalizados adaptados al perfil de cada paciente.
«Los resultados obtenidos en organoides de cáncer de mama derivados de pacientes demuestran que esta tecnología tiene un enorme potencial para trasladarse a terapias personalizadas», subrayaron Iris Garrido y Juan Miguel Cejalvo, del Grupo de Investigación en Biología del Cáncer de Mama de INCLIVA.
Hacia una nueva generación de terapias dirigidas
El trabajo representa un paso decisivo hacia una nueva generación de terapias oncológicas inteligentes, basadas en el uso de nanomateriales activos capaces de navegar de forma autónoma por el microambiente tumoral, superar las barreras físicas del tejido y liberar la medicación justo donde se necesita.
Además, su validación en muestras de pacientes y modelos animales sugiere una sólida base para futuros ensayos clínicos y un amplio potencial de aplicación en distintos tipos de cáncer, no solo de mama.
«Estamos todavía en una fase preclínica, pero los resultados son muy alentadores», concluyó Martínez Máñez. «El hecho de que estos nanomotores sean capaces de usar la glucosa del propio tumor como fuente de energía abre un camino totalmente nuevo para diseñar tratamientos más eficaces y selectivos».
El éxito del proyecto refleja la importancia de la colaboración entre instituciones científicas y sanitarias. La combinación de la experiencia en nanotecnología, bioingeniería y oncología traslacional de centros como la UPV, INCLIVA, IIS La Fe, el CIPF y las áreas del CIBER ha permitido transformar un concepto teórico en una solución experimental con resultados tangibles.
Con este avance, los investigadores confían en seguir explorando la nanomedicina impulsada por reacciones metabólicas como una vía prometedora para optimizar el tratamiento del cáncer y mejorar la calidad de vida de los pacientes.
