Nanopartículas de silicio en el sistema inmune como alternativa curativa

Investigadores utilizan nanopartículas como sistemas de transporte para diferentes drogas, moléculas o proteínas con el fin de generar alternativas terapéuticas más eficientes. El uso de nanotecnología y su interrelación con el sistema inmune apunta a generar nuevos mecanismos de terapia contra las más diversas patologías. La nanotecnología es una disciplina que engloba el estudio, el diseño y el trabajo en escalas menores a un micrómetro. Manipula y controla la materia a nivel molecular para desarrollar objetos o materiales. Esta nueva ciencia se encuentra en proceso de expansión en diferentes campos, como en el desarrollo electrónico o biológico.

El investigador y docente Mauricio de Marzi es inmunólogo y trabaja hace catorce años en diferentes proyectos relativos a la inmunología. En entrevista con Argentina Investiga el especialista habló sobre el proyecto al cual hoy le dedica mayor esfuerzo, llamado “Efecto de nanopartículas de silicio sobre el sistema inmune”.

“Esto arranca entre muchas colaboraciones que uno hace con otra gente. Uno tiene conocimientos en un área y necesita complementarse con personas que tienen conocimientos en otras; es una forma de trabajo colaborativa y surgió de manera fortuita, junto al doctor Martín Desimone, quien trabaja en el desarrollo de materiales. Empezamos a trabajar juntos hace varios años en el desarrollo de biomateriales, es decir, materiales biocompatibles. El silicio es un elemento biocompatible. El más parecido en características químicas al carbono, que es el elemento básico de la vida. El carbono tiene la capacidad de concatenación, es decir, de formar cadenas muy largas y es la base de todas las moléculas orgánicas que después son la base de las estructuras biológicas vivas. Entonces, como el silicio es un material biocompatible, nosotros empezamos a trabajar con él en procesos de encapsulación. Esto es, armar redes de silicio o geles, en donde uno podría meter algo como, por ejemplo, bacterias -y que se mantengan vivas-, parásitos o células humanas” explica De Marzi.

-¿Cuál es el objetivo de encapsular una bacteria o una célula?
-El objetivo de meterla en una matriz (gel de silicio) es, en algún momento, con ese gel que tiene esa célula que está viva y que produce lo que tiene que producir, poder introducirla en un organismo vivo como si fuese un trasplante. Cuando una persona es sometida a un trasplante, el principal problema es el rechazo del organismo a eso que ingresa a su cuerpo.

Nosotros tenemos en nuestro cuerpo moléculas que se denominan de complejo mayor de histocompatibilidad. Cuando se introduce el órgano de una persona en otra persona o de un animal en otro animal, estas moléculas median en este fenómeno de rechazo… reconocemos (nuestro cuerpo) algo extraño, como si fuera una enfermedad o como cuando entra un patógeno y lo atacamos. Con un órgano que es de otra persona hacemos lo mismo, salvo en situaciones donde hay mucha coincidencia genética. Pero siempre hay un mínimo de rechazo y por eso hay tratamientos con inmunosupresores, para tratar de que no haya rechazo sobre el órgano nuevo.

Nuestra idea es generar matrices de silicio, para meter allí las células y para que éstas produzcan diferentes moléculas que sean secretadas y que puedan salir por la matriz de silicio, de esta manera tendrán una función; pero que la célula esté protegida, para que las células del sistema inmune no puedan llegar a reconocer ni puedan ingresar a esa matriz, así evitamos la posibilidad de que haya rechazo.

A medida que el doctor De Marzi y su equipo avanzaron con la investigación, empezaron a trabajar con matrices cada vez más pequeñas, “la nanotecnología está sufriendo un impulso muy grande en diferentes áreas, no sólo en el área biológica o electrónica, sino en toda la tecnología en general. Muchos grupos en el mundo generan partículas cada vez más chiquitas, llamadas nanopartículas. Éstas tienen nanómetros en su formación y de allí deriva su nombre. Las nanopartículas empezaron a tomar diversos objetivos cómo el transporte de drogas, el transporte de moléculas coestimuladoras o estimuladoras del sistema inmune, también el transporte de ADN”.

-¿Qué son las nanopartículas de silicio?
-Son partículas muy pequeñas; los tamaños que nosotros trabajamos comprenden entre 1 y 10 nanómetros (nm) hasta 100 o 500 nanómetros. Es una pequeña estructura concatenada de diferentes moléculas de silicio, sintetizada a partir, generalmente, de óxido de silicio. Hay diferentes matrices que generan mejores o peores nanopartículas, según el tamaño que se quiera obtener. Las nanopartículas tienen la característica de poder ser introducidas en un organismo. Lo que nosotros hacemos en este momento es tratar de dirigirlas a una parte del organismo en especial y que transporten lo que uno quiere.

-¿Nuestro sistema inmune entiende a las partículas de silicio como algo natural?
-Eso es lo que estudiamos. El silicio en el humano ya tiene historia en implantes. La silicona (implante de mama, por ejemplo) es de silicio, ya hay toda una historia de “compatibilidad”; el cuerpo en algún momento reacciona contra todo lo que no es común, hasta los implantes metálicos por más inertes que sean, a veces generan biofilm o algún tipo de problema. El asunto es que vemos que hay una reacción en estas nanopartículas, no son tan inertes, al ser más chiquitas, por ejemplo, las células del sistema inmune que se especializan en fagocitar todo lo que es extraño. A las nanopartículas, obviamente, las incorpora y, según el tamaño y la concentración, varía la reacción. Entonces, lo que hacemos es tratar de poner a punto el mejor tamaño de la nanopartícula para el uso que nosotros le queremos dar.

Si una nanopartícula va a transportar un inmunoestimulante, que haya un proceso proinflamatorio causado por la nanopartícula no sería tan malo; pero si se la quiere emplear para transportar ADN y que ese ADN se incorpore a una célula y produzca una proteína, o sea para terapia génica, ahí precisamos que sea más inerte. Si tiene que transportar una droga o una prodroga, que llegue a una parte del organismo y tenga su efecto, pero con la menor toxicidad. Porque el problema de las drogas es que para cualquier tratamiento de cualquier patología, tienen un efecto buscado y un efecto colateral o adverso. Si bien se trabaja con las concentraciones, se aumenta el efecto deseado y el efecto tóxico; si se baja la concentración, bajan los dos. Entonces, hay que encontrar un punto donde el efecto deseado sea el máximo y el efecto adverso sea el mínimo.

-¿Hay avances en este sentido?
-Sí, hay diferentes desarrollos que intentan no tratar a las personas con drogas sino con prodrogas; una droga que no tenga ni el efecto bueno ni el efecto malo, que sea lo más inerte posible y que, al llegar al lugar en donde tiene que actuar, se transforme en la droga final que tiene esos dos efectos (deseado y adverso), pero están concentrados donde tienen que actuar y no en el resto del organismo. Entonces, se disminuirían los efectos adversos a nivel sistémico. Con las nanopartículas queremos hacer algo parecido, tratar de dirigirlas a un lugar especial del cuerpo y que liberen la droga en el lugar justo donde tiene que tener efecto. Esa es una de las ideas rectoras.

Si queremos mejorar procesos inflamatorios de una zona para que combata algún patógeno en particular, esa droga que llevaría es un inmunoestimulante o, si se quiere inmunosuprimir en una zona del cuerpo, podría ser un inmunosupresor, o podríamos también usarlo como adyuvante en vacunas, que transporte un antígeno que lleve una molécula de un patógeno a un lugar para que allí se estimule la respuesta inmune contra ese antígeno y estemos protegidos en el futuro contra el desarrollo de una enfermedad infecciosa. Estamos en curso con el estudio del proceso inflamatorio que generan las nanopartículas al incorporar ADN; vimos que hay una expresión de las proteínas cuando estas nanopartículas llevan el ADN que es incorporado, pero cabe aclarar que para llegar al desarrollo en humanos aún falta tiempo.