Enfermedad de Chagas: Nanocaballo de Troya

Un equipo de investigación avanza en el diseño de nanogeles de quitosano –un polímero natural obtenido de caparazones de crustáceos– para encapsular y transportar el benznidazol, principal fármaco utilizado para tratar la enfermedad de Chagas. Su objetivo es optimizar la biodisponibilidad y la eficacia terapéutica del medicamento.

La enfermedad de Chagas, causada por el parásito Trypanosoma cruzi, sigue siendo una afección fuertemente desatendida, con alternativas terapéuticas muy limitadas. El antiparasitario benznidazol es la principal opción para el tratamiento de las personas infectadas, pero hay varios factores que condicionan su acción: la baja solubilidad acuosa del medicamento, su escasa biodisponibilidad y sus importantes efectos secundarios. En este marco, un equipo de Exactas UBA avanza en el diseño de nanogeles de quitosano, un polímero natural obtenido a partir de caparazones de crustáceos, para encapsular el benznidazol. La investigación, todavía en la fase de ensayos in vitro, busca optimizar la eficacia del fármaco.

Transmitida principalmente por el contacto con las heces de vinchucas infectadas o por vía congénita de madre a hijo, la enfermedad de Chagas tiene una fase aguda, que se inicia pocas semanas después de la infección, asintomática o con síntomas leves –fiebre, fatiga, dolor corporal, inflamación de ganglios o de los párpados si el parásito ingresa por la conjuntiva–, y una fase crónica en la que el parásito, luego de permanecer durante años en el organismo, puede producir graves afecciones cardíacas o en el aparato digestivo.

“Tenemos en el laboratorio dos abordajes paralelos. Uno apunta a buscar nuevos compuestos para el tratamiento de la enfermedad. Y el otro, a mejorar el fármaco que ya tenemos, que es el benznidazol. Hay otra droga alternativa, el nifurtimox, pero los reportes clínicos indican que el benznidazol, cuando está disponible, es la primera opción”, explica Daniel Musikant, biólogo e investigador del Instituto de Química Biológica de la Facultad de Ciencias Exactas y Naturales (IQUIBICEN, UBA-CONICET), que trabaja desde hace años en la búsqueda de estrategias combinadas para la optimización de drogas y formulaciones tripanocidas. “El problema del benznidazol –agrega– es su baja biodisponibilidad. Tiene muy baja absorción porque es poco soluble en solventes acuosos. Entonces, el organismo lo excreta con relativa rapidez y no llega a los tejidos a los tiene que llegar”.

Se aprovecha un desecho de origen animal, el caparazón de los crustáceos, para transformarlo en un insumo clave para la formulación de un medicamento.

“El proyecto surge a partir de una propuesta de Daniel (Musikant) de diseñar nanopartículas de quitosano para mejorar la biodisponibilidad del benznidazol”, señala Adriana Kolender, química e investigadora del Centro de Investigaciones en Hidratos de Carbono en Exactas UBA (CIHIDECAR, UBA-CONICET), especializada en la síntesis orgánica de polímeros nanoestructurados.

El quitosano es un polímero natural, con gran capacidad antimicrobiana, que se obtiene a partir de la quitina, sustancia presente, por ejemplo, en el exoesqueleto de insectos y crustáceos. “El que usamos fue obtenido y preparado en el INTI Mar del Plata a partir de caparazones de crustáceos, que son residuos de la industria pesquera. Es un recurso renovable. Aprovechamos un desecho de origen animal y lo transformamos en un insumo clave para la formulación de un medicamento”, destaca Kolender.

“Es un polisacárido que tiene muchísimas aplicaciones en la industria farmacéutica –agrega–. Entre otras ventajas, es biocompatible, no es tóxico, y además tiene grupos funcionales amino, que le confieren una carga positiva débil y que se pueden funcionalizar, uniéndolos en un vehículo que guíe al quitosano hasta las células infectadas”.

Daniel Musikant y Adriana Kolender. Fotografía: Luiza Cavalcante.

El quitosano fue purificado y caracterizado químicamente para preparar los nanogeles destinados a la encapsulación del benznidazol. Los investigadores incorporaron ácido cítrico a los ingredientes típicos de la formulación, como un reactivo adicional, y aplicaron al quitosano una marca fluorescente, para después poder visualizarlo en las células. Obtuvieron nanogeles esféricos, de aproximadamente unos 250 nanómetros de diámetro, que permanecen estables durante al menos cuatro semanas.

Los estudios in vitro mostraron una liberación del 70% del benznidazol en un plazo de cinco horas y la liberación completa del fármaco antes de renovar la dosis. Y una muy eficiente captación de los nanogeles en células de cultivo y en los tripomastigotes de Trypanosoma cruzi, es decir, la forma alargada, móvil y ondulante, con un largo flagelo, que adopta el parásito para infectar. Evaluada la acción tripanocida de los nanogeles frente a tripomastigotes y amastigotes –la forma ovalada que adquiere el parásito dentro de la célula ya infectada– de tres cepas distintas de T. cruzi, el resultado fue promisorio: el medicamento encapsulado mantuvo una actividad antiparasitaria comparable a la del benznidazol libre, con una eficacia similar para concentraciones más bajas del fármaco.

“Logramos demostrar que el benznidazol transportado en los nanogeles de quitosano llega a la célula y mata al parásito. Y lo hace, además, más lentamente”, subraya Kolender. “Y ese efecto de liberación lenta del benznidazol así encapsulado es bastante promisorio –añade Musikant–, porque puede ocurrir que para el organismo de un paciente sea más tolerable una dosis persistente pero más baja”.

El equipo obtuvo nanogeles esféricos, de aproximadamente unos 250 nanómetros de diámetro, que permanecen estables durante al menos cuatro semanas.

“Esto significa que la persona infectada no tendría que tomar todo el tiempo el medicamento –puntualiza la química del CIHIDECAR–. Toma una dosis que se va liberando de a poco con un efecto a largo plazo. De ese modo, se podrían espaciar las dosis o reducir la cantidad, porque lo que está incluido en los nanogeles es un sólo 70% de la dosis nominal, que tiene el mismo efecto que la dosis completa”.

Por el momento, la evaluación in vitro no permite saber si, además, esta formulación podría reducir los efectos adversos –reacciones en la piel, molestias estomacales, dolor de cabeza, pérdida de peso– debidos a la toxicidad del benznidasol.

La investigación continúa. “Ahora que pudimos, al menos in vitro, mejorar una característica del benznidazol, que es la insolubilidad, y meterlo dentro de este caballo de Troya, que son el quitosano y los nanogeles, ahora nos proponemos mejorar también la selectividad de estos nanogeles, buscando que lleguen más específicamente a la célula infectada. Precisamente para reducir la toxicidad de la droga, y que no quede dando vueltas en cualquier tejido del organismo, sino que quede unida específicamente a las células infectadas”, señala Musikant.

En un paciente con Chagas, explica, no se encuentran tripomastigotes, que se manifiestan en la etapa aguda de la enfermedad. Una vez que infectaron los tejidos, se replican dentro de las células en forma de amastigotes. Allí vuelven a diferenciarse a tripomastigotes, móviles, que hacen estallar la célula y van a infectar a otras células vecinas.

“Logramos demostrar que el benznidazol transportado en los nanogeles de quitosano llega a la célula y mata al parásito. Y lo hace, además, más lentamente”.

“La gran pregunta –enfatiza el biólogo del IQUIBICEN– es cómo hacer para que la droga llegue a los tejidos donde están los amastigotes intracelulares. Además, la particularidad de la enfermedad de Chagas es que infecta tejidos bastante inmunoprivilegiados, adonde se dificulta el acceso de la respuesta inmune. Parece ser una estrategia evolutiva del parásito, meterse y permanecer ahí, quiescente. Por eso también es una enfermedad que tiene una progresión de muchos años, de décadas, una infección crónica”.

“Entonces, el próximo paso –sostiene Musikant– es focalizar en las células infectadas. Seguir armando esta ingeniería de moléculas que lleven dentro el benznidazol y que por fuera tengan todo lo necesario para, primero, atravesar mejor la barrera intestinal, circular mejor que el benznidazol libre y, una vez en circulación, llegar específicamente al tejido infectado”.

Los científicos destacan la impronta “genuinamente multidisciplinaria” que tuvo este trabajo, en el cruce entre química biológica y química orgánica. “Muchas veces se habla de interdisciplina pero la investigación funciona como una caja negra en la que cada uno pone algo, hace un experimento, devuelve el resultado, y nos volvemos a juntar el día que empezamos a escribir el paper. No fue el caso: acá hubo mucho diálogo, desde lo conceptual de cada disciplina e integrando muchas técnicas diferentes procurando construir un lenguaje común”, dice Musikant, primer autor del paper publicado en International Journal of Biological Macromolecules, que también firman Luna Magrotti-Messa, Matías Schafrik y Luciana Pelazzo (CIHIDECAR), Ezequiel Rossi y María Inés Errea (Instituto Tecnológico de Buenos Aires), y Oscar Pérez y Martín Edreira (IQUIBICEN).

Para la siguiente etapa de la investigación, el equipo incorpora un tercer lenguaje, que es el computacional, sumando a Julián Fernández, experto en química computacional. “Para nosotros es un nuevo desafío –apunta Kolender–. Esa herramienta nos permitirá verificar teóricamente cuál es el mejor modelo para llevar el fármaco hasta la célula infectada y entonces sí proceder a la etapa experimental. Aplicando inteligencia artificial generativa podremos diseñar plataformas más específicas”.

“Creemos que estos nanogeles de quitosano –concluye Musikant– pueden convertirse en una muy prometedora plataforma de nanomedicina, que además es sostenible, para optimizar la terapia química contra la enfermedad de Chagas”.

Autor: Gabriel Rocca

Fuente: nexciencia