En enfermedades como el cáncer, el estudio de los cambios moleculares y celulares que anteceden a su progresión puede conducir a mejores tratamientos. Las imágenes moleculares diagnósticas o la visualización de procesos biológicos in vivo a escala molecular o celular es una de las formas en las que se puede estudiar el desarrollo de diferentes padecimientos.

En la actualidad las imágenes moleculares se obtienen por resonancia magnética nuclear, ultrasonido y medicina nuclear molecular; esta última se basa en el uso de radiofármacos, en la que un elemento radiactivo se incorpora a una biomolécula (que puede ser un péptido) para dirigirse de forma selectiva a un tejido o incorporarse a un proceso metabólico o fisiológico del organismo.

Los radiofármacos son sustancias que contienen un átomo radiactivo dentro de su estructura y pueden ser administrados en pacientes con fines de diagnóstico y/o terapéutico; al utilizarlos se pueden obtener estudios dinámicos, lo que no puede lograrse con otras técnicas como el ultrasonido o la tomografía convencional. Por tanto, con las imágenes obtenidas mediante procedimientos de medicina nuclear molecular, los investigadores identifican anormalidades en etapas iniciales de la progresión de una enfermedad, lo que conlleva al tratamiento temprano y con ello a reducir el costo del mismo.

Afinidad molecular

Las imágenes in vivo de diferentes procesos de enfermedad se pueden obtener gracias a que el elemento radiactivo –que forma parte del radiofármaco– es un emisor de positrones o de radiación gamma (electromagnética), la cual es detectada por la tomografía computarizada de emisión de fotón único o la tomografía de emisión de positrones; esta información se procesa con equipo de cómputo y se obtienen imágenes llamadas gammagrafías, que pueden ser analizadas y correlacionadas con experiencias clínicas.

En medicina nuclear molecular lo que se detecta en el paciente es la radiación que en el detector de centelleo es convertida en fotones de luz, dijo la doctora Guillermina Ferro Flores, del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ).

Para que un elemento radiactivo o radionúclido se concentre en la zona de interés, por ejemplo un tumor, se une a una molécula que tenga afinidad con esa área.

En diversos tipos de células de cáncer los receptores de péptidos reguladores están sobrexpresados, por lo que son utilizados como blancos moleculares; es decir, los péptidos marcados con un radionúclido se encargan de localizar tumores malignos primarios y la invasión de células de cáncer a otros órganos, lo anterior con las técnicas diagnósticas de imagen molecular, entre ellas las que incluyen a las nanopartículas metálicas, que pueden ser, entre otros materiales, de óxido de hierro, de oro o en forma de nanotubos de carbono.

Sistemas multifuncionales

Una nanopartícula puede funcionalizarse o ser modificada en su superficie por diferentes biomoléculas (como un péptido) que pueden reconocer, simultáneamente, diferentes receptores sobrexpresados en las células cancerosas. Los péptidos estimulan, regulan o inhiben numerosas funciones del organismo y pueden actuar como transmisores de información y coordinadores de actividades de varios tejidos. Cuando las nanopartículas, ya radiomarcadas, son cubiertas en su superficie por biomoléculas naturales como los péptidos, éstas son invisibles al sistema inmune, ya que no las reconoce como extrañas en el organismo, explicó la investigadora del departamento de materiales radiactivos del ININ.

Los sistemas multifucionales, formados por una nanopartícula metálica unida a diferentes fármacos, proteínas o péptidos, pueden entrar en el organismo vía intratumoral o a través de una arteria cercana al tumor utilizando cirugía mínimamente invasiva. Una vez que las nanopartículas están localizadas en el tejido maligno se puede hacer incidir luz láser, induciendo con ello un proceso de conversión fototérmica –de luz a calor–, que libera el calor suficiente para destruir el tumor, a este proceso se le conoce como termoterapia.

El grupo de la doctora Ferro Flores, integrante de la Academia Mexicana de Ciencias (AMC), trabaja en el desarrollo de radiofármacos terapéuticos y diagnósticos empleando nanopartículas, los cuales pueden ser útiles en el seguimiento de la progresión de algunas enfermedades y en la evaluación de la respuesta a la terapia combinada, en la que varios agentes actúan al mismo tiempo sobre diferentes mecanismos moleculares de las células cancerosas.

Sobre la terapia combinada, la especialista y su equipo de investigación están enfocados en la próxima generación de radiofármacos que combinen una variedad de propiedades para realizar, de manera simultánea, múltiples funciones.

Recientemente, nuestro grupo desarrolló diferentes sistemas de nanopartículas de oro radiomarcadas con Lutecio-177 y/o Tecnecio-99m unidas a diferentes péptidos de reconocimiento específico que mostraron potencial para obtener imágenes de blancos moleculares, así como en terapia fototérmica plasmónica, y en radioterapia dirigida a células de glioblastomas, cáncer de mama y de próstata, todo esto empleando una sola preparación radiofarmacéutica.