Millones de personas en todo el mundo padecen o están en riesgo de desarrollar osteoporosis. En la actualidad, varios fármacos resultan efectivos contra esta enfermedad esquelética que adelgaza y debilita el tejido que forma los huesos. Sin embargo, los efectos secundarios asociados a dichos compuestos dificultan el tratamiento a largo plazo. Ahora, investigadores de la Universidad Complutense de Madrid presentan una nueva estrategia terapéutica capaz de revertir la osteoporosis, en roedores, que combina nanopartículas, terapia génica y péptidos implicados en la formación del hueso.

«Nuestro grupo de investigación trabaja desde hace varios años con diferentes tipos de biomateriales. En especial, nos centramos en el empleo de cerámicas para su uso en aplicaciones relacionadas con el tejido óseo», explica, a Investigación y Ciencia, María Vallet-Regí, catedrática del departamento de química farmacéutica de la Universidad Complutense de Madrid y líder del estudio publicado en la revista Ciencia avanzada. «En 2016, solicité al Consejo Europeo de Investigación una beca Avanzado, que nos fue concedida, para desarrollar distintas nanopartículas mesoporosas de sílice a fin de tratar tres patologías óseas: cáncer, infección y osteoporosis».

Las nanopartículas de sílice, sintetizadas por los investigadores, contienen mesoporos de 2 nanómetros de diámetro. «Esta amplia red de cavidades permite alojar moléculas en su interior y garantiza una gran capacidad de carga. Asimismo, modificamos la superficie de las nanoparticulas, con polietilenglicol, un polímero que favorece su estabilidad y permanencia en el torrente sanguíneo», expone Miguel Manzano, investigador del departamento de química farmacéutica de la Universidad Complutense de Madrid y colíder del trabajo. «Finalmente, con el objeto de asegurar que las nanopartículas se acumularan de forma preferente en el tejido óseo, también añadimos fragmentos de bisfosfonatos».

Tras evaluar la seguridad y absorción de las nanopartículas en células en cultivo, los autores las cargaron con el péptido osteoestatina y moléculas de ARN de interferencia específicas para el gen SOST, que codifica la proteína esclerostina. La osteostatina es una molécula osteogénica, es decir que regula la formación del tejido óseo, mientras que la esclerostina inhibe este proceso. Al parecer, la combinación de la osteostatina con un ARN capaz de silenciar la expresión del gen de la esclerostina aumentaría la acción antiosteoporótica de ambas moléculas.

Evaluación del sistema en animales

Una vez los autores comprobaron que las nanopartículas cumplían todas las características necesarias para su uso como vehículos farmacológicos, llegó el momento de poner a prueba el sistema en un modelo in vivo. «Sin duda esta fue la etapa más difícil de la investigación. No obstante, cuando observamos efectos osteogénicos en diferentes huesos, después de inyectar las nanopartículas por vía subcutánea a ratonas osteoporóticas, supimos que teníamos algo realmente relevante entre manos», comenta Daniel Lozano, investigador del departamento de química farmacéutica de la Universidad Complutense de Madrid, quien también participó en la investigación.

En concreto, la administración de las nanopartículas incrementó la expresión de ciertos genes que participan en la formación de los huesos. Además, tres semanas después del tratamiento, la densidad ósea aumentó un 60 por ciento y el contenido mineral óseo un 65 por ciento, alcanzando valores similares a los que presentan los ratones sanos. De forma interesante, el efecto terapéutico de las nanopartículas fue mayor que el del fármaco de referencia para la osteoporosis, la hormona paratiroidea o PTH.

«El día que observamos que la osteoporosis de las ratonas estaba remitiendo y detectamos indicios de formación de tejido óseo nuevo fue muy feliz en nuestro laboratorio», cuenta Vallet-Regí. «Lograr la verificación de tu hipótesis inicial, tras todo el trabajo de diseño y ejecución, es uno de esos grandes, pero escasos, momentos que hacen que todos los sacrificios anteriores valgan la pena».

El presente hallazgo es fruto de tres años de trabajo y forma parte de la tesis doctoral de la primera autora, Patricia Mora-Raimundo. Actualmente, Vallet-Regí, Manzano y Lozano centran sus esfuerzos en el desarrollo de una tecnología similar, pero con otros péptidos osteogénicos cuya potencia parece ser más elevada. Los resultados preliminares son muy prometedores y esperan ser capaces de mejorar la respuesta osteogénica en modelos animales.

Marta Pulido Salgado

Referencia: «Remisión de la osteoporosis y formación de hueso nuevo con nanopartículas de sílice mesoporosas», de P. Mora-Raimundo et al., en Ciencia avanzada. 101107, publicado el 6 de junio de 2021.



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