Revista de Investigación y Desarrollo
Acceso abierto
ISSN: 2311-3278
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Vladimir P. Torchilín
Muchos agentes farmacéuticos deben administrarse intracelularmente para ejercer su acción terapéutica sobre orgánulos celulares específicos para obtener el máximo resultado terapéutico. Es cierto para preparaciones para terapia génica y antisentido (núcleos de células diana), fármacos proapoptóticos (mitocondrias o lisosomas diana); o enzimas para la terapia de enfermedades de almacenamiento (lisosomas diana). La entrega intracelular de diferentes moléculas biológicamente activas es uno de los problemas clave en la entrega de fármacos en general. En algunos casos, la administración intracelular de fármacos permite superar problemas graves, como la resistencia a múltiples fármacos en el cáncer.Sin embargo, el problema es que las membranas celulares lipofílicas restringen la penetración intracelular directa de varios compuestos extracelulares. Bajo ciertas circunstancias, estas moléculas o incluso pequeñas partículas pueden ser llevadas desde el espacio extracelular hacia las células por endocitosis mediada por receptor, pero cualquier molécula/partícula que ingrese a la célula a través de la vía endocítica queda atrapada en el endosoma y eventualmente termina en el lisosoma, donde tiene lugar una degradación activa. Como resultado, solo una pequeña fracción de la sustancia terapéutica intacta aparece en el citoplasma celular y realiza su función. Hasta el momento, se han realizado intentos múltiples y solo parcialmente exitosos para llevar varios medicamentosy portadores farmacéuticos cargados de fármacos directamente en el citoplasma celular, sin pasar por la vía endocítica, para proteger los fármacos y las sustancias relacionadas con el ADN de la degradación lisosomal. Varios métodos no invasivos, como el uso de portadores sensibles al pH, incluidos los liposomas sensibles al pH(que bajo el bajo pH dentro de los endosomas desestabilizan la membrana endosómica, liberando el fármaco atrapado en el citoplasma) y actualmente se aplican moléculas que penetran en las células para resolver el problema. En muchos casos, para aumentar la estabilidad de los fármacos administrados, mejorar su eficacia y disminuir los efectos secundarios, se utilizan varios nanoportadores farmacéuticos. Entre los nanoportadores más populares y mejor investigados se encuentran los liposomas, las micelas poliméricas, las nanopartículas poliméricas o lipídicas sólidas, los dendrímeros y algunos otros. Los nanoportadores farmacéuticos ya tienen una gran historia, algunos de ellos han sido aprobados para uso clínico y aún más se encuentran en ensayos clínicos. Actualmente, se están realizando múltiples intentos para hacer que los nanoportadores farmacéuticos sean multifuncionales, es decir, capaces de realizar varias funciones de forma simultánea o secuencial. como por ejemplo, un reconocimiento específico de una célula diana y escape endosomal. Claramente, la capacidad de dirigirse a orgánulos celulares individuales sería una propiedad muy deseable. Sin embargo, la entrega subcelular específica de moléculas bioactivas sigue siendo un problema. Un enfoque posible es la conjugación de una molécula de fármaco o, mejor, un nanoportador farmacéutico cargado con fármaco con otro compuesto que tenga una afinidad específica hacia el orgánulo de interés. Entre los orgánulos celulares que causan el mayor interés en términos de orientación específica, se pueden nombrar los lisosomas y las mitocondrias. Por lo tanto, el uso de nanoportadores farmacéuticos dirigidos a lisosomas puede mejorar significativamente la entrega de terapia la capacidad de dirigirse a orgánulos celulares individuales sería una propiedad muy deseable. Sin embargo, el suministro subcelular específico de moléculas bioactivas sigue siendo un problema. Un enfoque posible es la conjugación de una molécula de fármaco o, mejor, un nanoportador farmacéutico cargado con fármaco con otro compuesto que tenga una afinidad específica hacia el orgánulo de interés. Entre los orgánulos celulares que causan el mayor interés en términos de orientación específica, se pueden nombrar los lisosomas y las mitocondrias. Por lo tanto, el uso de nanotransportadores farmacéuticos dirigidos a lisosomas puede mejorar significativamente la entrega de terapia la capacidad de dirigirse a orgánulos celulares individuales sería una propiedad muy deseable. Sin embargo, el suministro subcelular específico de moléculas bioactivas sigue siendo un problema. Un enfoque posible es la conjugación de una molécula de fármaco o, mejor, un nanoportador farmacéutico cargado con fármaco con otro compuesto que tenga una afinidad específica hacia el orgánulo de interés. Entre los orgánulos celulares que causan el mayor interés en términos de orientación específica, se pueden nombrar los lisosomas y las mitocondrias. Por lo tanto, el uso de nanoportadores farmacéuticos dirigidos a lisosomas puede mejorar significativamente la entrega de terapia un nanoportador farmacéutico cargado de fármaco con otro compuesto que tiene una afinidad específica hacia el orgánulo de interés. Entre los orgánulos celulares que causan el mayor interés en términos de orientación específica, se pueden nombrar los lisosomas y las mitocondrias. Por lo tanto, el uso de nanoportadores farmacéuticos dirigidos a lisosomas puede mejorar significativamente la entrega de terapia un nanoportador farmacéutico cargado de fármaco con otro compuesto que tiene una afinidad específica hacia el orgánulo de interés. Entre los orgánulos celulares que causan el mayor interés en términos de orientación específica, se pueden nombrar los lisosomas y las mitocondrias. Por lo tanto, el uso de nanoportadores farmacéuticos dirigidos a lisosomas puede mejorar significativamente la entrega de terapiaenzimas y chaperonas en lisosomas defectuosos para el tratamiento de trastornos de almacenamiento lisosomal, mientras que la entrega específica de ciertos medicamentosa las mitocondrias puede ser útil en la terapia de diversas enfermedades, incluidas las neurodegenerativas y neuromusculares, la obesidad, la diabetes, la lesión por isquemia-reperfusión y el cáncer. Algunos enfoques recientemente descritos pueden ilustrar los esfuerzos actuales en esta dirección. Por lo tanto, el objetivo de algunos de estos estudios era lograr un direccionamiento intracelular específico de los lisosomas, mediante el uso de nanoportadores liposomales modificados con varios ligandos lisosomotrópicos, de los cuales la octadecil-rodamina B (RhB) demostró ser el más eficiente. Para seguir el destino intracelular de los liposomas, se cargaron con un compuesto modelo, isotiocianato de fluoresceína (FITC)-dextrano (FD) o con 5-dodecanoilaminofluoresceína di-β-d-galactopiranósido (C(12)FDG), un sustrato particular para la β-galactosidasa intralisosomal. La liberación de estos liposomasy su contenido en lisosomas en células HeLa se investigó mediante microscopía confocal, citometría de flujo y fraccionamiento subcelular. La microscopía confocal mostró que los liposomas RhB se colocalizan bien con los marcadores lisosomales específicos, a diferencia de los liposomas simples. La comparabilidad de la fluorescencia FITC de los lisosomas aislados por fraccionamiento subcelular también mostró que la eficiencia de la entrega de FD en los lisosomas por los liposomas modificados con RhB fue significativamente mayor en comparación con los liposomas simples. Estos resultados fueron confirmados por la citometría de flujo de las células intactas tratadas con liposomas cargados con C(12)FDGeso también mostró una mayor orientación lisosomal por parte de los liposomas modificados con RhB. Por tanto, la modificación de la superficie liposomal con un ligando lisosomotrópico, como el octadecil-RhB, puede aumentar considerablemente la entrega de cargas liposomales a los lisosomas. Otro ligando específico de la mitocondria, el trifenilfosfonio (TPP), se utilizó para atacar las mitocondrias con dendrímeros. Los dendrímeros se han convertido en portadores prometedores para la entrega de una amplia variedad de cargas útiles, incluidos fármacos terapéuticos, agentes de formación de imágenes y materiales de ácido nucleico en sistemas biológicos. Los autores se propusieron desarrollar un nuevo dendrímero (G(5)-D) de poli(amidoamina) (PAMAM) de generación 5 dirigido a las mitocondrias. Para lograr este objetivo, el TPP se conjugó sobre la superficie del dendrímero. Una fracción de la carga superficial catiónica de G(5)-D fue neutralizada por acetilación parcial de los grupos de amina primaria. A continuación, el dendrímero dirigido a las mitocondrias se sintetizó mediante la reacción de conjugación de acoplamiento ácido-amina entre el grupo ácido del bromuro de (3-carboxipropil)trifenil-fosfonio y las aminas primarias del dendrímero acetilado (G(5)-D-Ac) . Estos dendrímeros se marcaron con fluorescencia con FITC para cuantificar la asociación celular mediante citometría de flujo y para la visualización bajo microscopía de barrido láser confocal para evaluar el direccionamiento mitocondrial in vitro. El dendrímero anclado en TPP recientemente desarrollado (G(5)-D-Ac-TPP) fue absorbido eficientemente por el el dendrímero dirigido a las mitocondrias se sintetizó a través de la reacción de conjugación de acoplamiento ácido-amina entre el grupo ácido del bromuro de (3-carboxipropil)trifenil-fosfonio y las aminas primarias del dendrímero acetilado (G(5)-D-Ac). Estos dendrímeros se marcaron con fluorescencia con FITC para cuantificar la asociación celular mediante citometría de flujo y para la visualización bajo microscopía de barrido láser confocal para evaluar el direccionamiento mitocondrial in vitro. El dendrímero anclado en TPP recientemente desarrollado (G(5)-D-Ac-TPP) fue absorbido eficientemente por el el dendrímero dirigido a las mitocondrias se sintetizó a través de la reacción de conjugación de acoplamiento ácido-amina entre el grupo ácido del bromuro de (3-carboxipropil)trifenil-fosfonio y las aminas primarias del dendrímero acetilado (G(5)-D-Ac). Estos dendrímeros se marcaron con fluorescencia con FITC para cuantificar la asociación celular mediante citometría de flujo y para la visualización bajo microscopía de barrido láser confocal para evaluar el direccionamiento mitocondrial in vitro. El dendrímero anclado en TPP recientemente desarrollado (G(5)-D-Ac-TPP) fue absorbido eficientemente por elcélulas y demostró una buena orientación mitocondrial. Este nanoportador basado en dendrímeros dirigido a las mitocondrias podría ser útil para la obtención de imágenes, así como para el suministro selectivo de bioactivos a las mitocondrias para el tratamiento de enfermedades asociadas con la disfunción mitocondrial. El interés por la orientación específica de orgánulos intracelulares también dio lugar al desarrollo de nuevos métodos para seguir el destino intracelular de los nanoportadores específicos de orgánulos. El control sobre la distribución intracelular de nanoportadores farmacéuticos requiere métodos efectivos y no invasivos para su visualización dentro de las células. Por lo tanto, se aplicó la microespectroscopia Raman para seguir la asociación mitocondrial de tres tipos diferentes de liposomas catiónicos.y se demostró que la microscopía Raman permite evaluar el grado de asociación mitocondrial dependiendo de la composición de los liposomas. En resumen, la orientación específica de orgánulos de los nanoportadores farmacéuticos se está convirtiendo en un área importante en la administración de fármacos y las preparaciones dirigidas a orgánulos pueden mejorar significativamente muchas de las terapias actuales. Nota: Este trabajo se presentó parcialmente en el 21.er Congreso Europeo de Biotecnología los días 11 y 12 de octubre de 2018 en Moscú, Rusia.