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Fármacos que se encienden y apagan con la luz

Dos proyectos exploran su uso en patologías oculares y cardiacas

Laboratorio donde se realizan los ensayos del proyecto PhotoHeart.
Laboratorio donde se realizan los ensayos del proyecto PhotoHeart. MCS (Iqac-CSIC)

El amplio cajón de los medicamentos que se quedaron por el camino a causa de sus potentes efectos secundarios, incluso a pesar de demostrar su eficacia en una enfermedad concreta a tratar, podría reducirse de fructificar las decenas de investigaciones en desarrollo en el campo de la fotofarmacología. Como su propio nombre indica, se trata de fármacos que solo se activan por luz en la zona deseada del cuerpo sobre la que se quiera actuar y durante un espacio determinado de tiempo.

A las moléculas que se quedaron en el limbo se les incorporarían una serie de sustancias químicas que, de forma natural, son sensibles a la luz. “Actúan como interruptores. Permiten encender el fármaco y tenerlo de una forma activa”, apagándolo cuando vuelve a la oscuridad, explica Núria Camarero Palao, investigadora del grupo de nanosondas y nanoconmutadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC).

Al tomar un fármaco tradicional, los compuestos se liberan y reparten por todo el cuerpo, con lo que “no hay manera de controlarlo”, añade Amadeu Llebaria, jefe del grupo de química médica del Instituto de Química Avanzada de Cataluña (IQAC-CSIC). En los fotosensibles, la luz actúa como “elemento de control sobre la actividad farmacológica”, aunque el investigador matiza que si el medicamento tradicional ya es efectivo, el lumínico aporta una ventaja reducida. Por eso el foco se sitúa sobre las medicinas “que no pueden funcionar o no funcionan adecuadamente”.

En órganos expuestos a luz ambiental, como la vista o la piel, no haría falta el uso de un dispositivo específico

La fotofarmacología avanza con más rapidez en enfermedades relacionadas de la vista o la piel, al ser zonas que reciben luz natural directa, relataron los investigadores durante un debate virtual organizado recientemente por la Fundación La Caixa. Además, está permitiendo avances en el estudio de la neurotransmisión de cara a producir posibles fármacos que, por ejemplo, actuasen como inhibidores de las neuronas que adquieren una actividad frenética durante un ataque epiléptico, ilustra Camarero. Ambos participan en dos iniciativas, aún en fases iniciales, para el desarrollo de fármacos fotosensibles, apoyadas económicamente por el programa CaixaResearch.

Proyectos españoles

Camarero es parte de un proyecto liderado por el doctor Pau Gorostiza Langa sobre retinosis pigmentaria, enfermedad de origen genético que acaba causando ceguera. El objetivo de este es restablecer la visión aprovechando las estructuras neuronales de la retina, para hacerlas sensibles y que envíen al cerebro la señal de luz ambiental. Los primeros ensayos en modelos animales (roedores) han obtenido buenos resultados, por lo que ahora buscarán ojos fisiológicamente cercanos al humano, como los de los cerdos.

Esta solución se administraría por vía tópica en forma de colirio mediante unas gotas en el ojo. Así se activaría la fotosensibilidad de las neuronas y el paciente solo tendría que estar expuesto a luz natural. La doctora concreta, además, que el fármaco podría ser adaptado a una longitud de onda específica para que la molécula reaccione ante una luz determinada. En este caso, la blanca que, al contener todos los colores, sería suficiente. “Pero depende de la naturaleza química del compuesto. Igualmente podemos ‘tunear’ a la carta el fármaco” para que funcione en base a distintos tipos de luces.

Este planteamiento abre un gran abanico de posibilidades que esperan poder explorar en el futuro, con patologías de gran prevalencia como el glaucoma, aunque el paso previo sería hallar la diana terapéutica concreta para, después, comenzar con el diseño y la elaboración del fármaco fotosensible.

El tiempo medio entre el desarrollo y la llegada al mercado puede estar entre los 10 y los 12 años

Por su parte, Llebaria coordina PhotoHeart, estudio centrado en la reducción de las lesiones cardiacas tras un infarto (las enfermedades cardiovasculares son la primera causa de muerte en el mundo occidental). La reperfusión practicada para una angioplastia consigue salvar la vida a un paciente, pero ocasiona la muerte de los cardiomiocitos (células cardiacas) en algunas zonas debido a un shock metabólico. El fármaco que desarrollan busca recuperarlas controlando los equilibrios iónicos entre sodio y calcio. Pero, al estar en una zona carente de luz, requiere también de un dispositivo que ilumine el lugar donde activarlo. Y ahí es donde entra la ingeniería.

“Es una cosa que, sin exagerar, puede cambiar el mundo”, opina sobre la fotofarmacología Pedro Irazoqui, catedrático del departamento de Ingeniería Eléctrica y Computacional de la Whiting School of Engineering de la Universidad Johns Hopkins (EE UU) y líder del grupo que elabora el dispositivo para el proyecto del IQAC. Compuesto por un láser de luz led y una fibra óptica que llevaría dicho foco luminoso hasta el punto del corazón en el que activar la molécula, reconoce que aún queda por ver si se alumbraría desde dentro o desde fuera para evitar posibles daños en los tejidos.

Transferencia

Por el momento, Irazoqui avanza que un prototipo similar ha sido probado en ratas con éxito a la hora de controlar la activación de una molécula para cambiar la percepción del dolor. Este logro, dice, “es el 1% del trayecto” de una inversión “considerable” cuyo coste medio para su llegada a mercado, estima, puede estar en 200 millones de dólares para un dispositivo y en 2.000 millones para una molécula.

El uso clínico de estas soluciones “puede demorarse entre 10 y 12 años”, prosigue Andrés G. Fernández, chief scientific officer de Landsteiner Genmed, hasta la aprobación de las agencias reguladoras y, añade, supone una inversión variable que “nunca baja de varios cientos de millones de euros”.

En cambio, el plazo temporal en la creación de valor “que permita la entrada de capital privado en los proyectos” podría ser mucho más reducido. Conseguirlo requerirá, entre otros, de solidez en las patentes, en las pruebas de concepto de fármacos y dispositivos, en la del propio equipo impulsor o en la selección de “mecanismos de acción novedosos” que aporten valor terapéutico frente a las opciones ya existentes, concluye.

Ensayos clínicos

Camarero, investigadora del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), destaca que ya se han comenzado los primeros ensayos clínicos en el campo de la visión “por razones obvias”, aunque también se refiere a los “avances muy importantes” en el desarrollo de los dispositivos. Sin duda, una de las áreas donde se quieren potenciar este tipo de medicamentos es la oncología. "Hay muchos grupos de investigación que buscan desarrollar fármacos más efectivos”, puntualiza.

El objetivo es reducir las consecuencias que tienen aún tratamientos como la quimioterapia, como esboza Irazoqui, catedrático de la Universidad Johns Hopkins (EE UU). “Si hubiese una molécula de quimio que ya está aprobada para su uso en cáncer y podemos modificarla para solamente activarla dentro del tumor y no fuera, sería quimioterapia sin efectos secundarios. Eso es impresionante”.

El futuro de la fotofarmacología, coinciden ambos científicos, es “prometedor”. Como valora Llebaria, ya lo es “a nivel de ciencia básica” con evidencias de que estas medicinas funcionan “mejor y de manera distinta” que las convencionales. Los dos también mencionan el papel que tiene la biología molecular en el nuevo horizonte. En especial, continúa, para “ajustar la respuesta del fármaco casi en tiempo real”, aspecto especialmente efectivo para enfermedades con tratamientos “muy poco efectivos”.

Desde la industria se sigue con interés y de cerca. Fernández confiesa que, en el caso de Landsteiner Genmed, están “muy atentos” a las nuevas ideas y productos “que emergen de la investigación pública” relativos a la dimensión cardiovascular, donde esta compañía tiene su principal nicho.

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