Nuevos fotosensibilizantes en el tratamiento fotodinámico del cáncer

Abstract

La terapia fotodinámica (TFD) se basa en la utilización de ciertos compuestos químicos (fotosensibilizantes, FS) que tienen la capacidad de activarse y generar citotoxicidad al ser expuestos a la luz. Al ser irradiados con luz de longitud de onda adecuada, disparan un efecto tóxico en la célula, mediado por la formación de especies reactivas de oxígeno (ROS) a partir del oxígeno presente en los tejidos. El principal daño que ocasiona la TFD es la pérdida de función de biomoléculas por oxidación de las mismas, dañando además la microvasculatura tumoral y activando el sistema inmune. La ventaja que presenta por sobre otras terapias es su selectividad por acumulación del FS en el tejido tumoral, dada la vasculatura caótica y los mecanismos ineficientes de eliminación. A su vez, la irradiación dirigida únicamente sobre el tejido blanco, le aporta una seguridad mayor y define su aplicación, siendo ésta sobre tejidos expuestos y de fácil acceso por vía endoscópica; actuando así como como agente terapéutico (TFD) o en la fotodetección (FD), a partir de FS fluorescentes. Otra ventaja es que puede usarse combinada con otras modalidades terapéuticas. Los FS más utilizados son las porfirinas, ya que poseen las características buscadas en un FS ideal, tales como alta absortividad, elevada producción de 1O2, y buen rendimiento cuántico de fluorescencia, aunque poseen la desventaja de la prolongada fotosensibilización cutánea que provocan debido a su lenta depuración. La utilización de pro-FS permite la síntesis endógena de FS, como es el caso del ácido 5- aminolevulínico (ALA), que aprovecha las alteraciones en la vía metabólica del hemo, presentes en muchos tumores y afecciones proliferativas, para acumular FS porfirínicos principalmente la Protoporfirina IX. En la búsqueda de mejorar la TFD se plantea el diseño de nuevos FS o la modificación de pro-FS (principalmente derivados del ALA). Los FS derivados de porfirinas meso aril sustituidos son interesantes al ser fáciles de generar con buenos rendimientos, y sobre todo resultan atractivas por ser fácilmente sustituidas en el grupo fenilo para modificar la lipofilicidad de la molécula. La utilización de grupos cargados positivamente se reportó en varias ocasiones como promisorio para la interacción con las membranas biológicas. En relación a los pro-FS, con la introducción de grupos lipofílicos a la estructura molecular del ALA, se pretende mejorar sus propiedades físicas, a fin de lograr una mejor penetración a través de membranas biológicas, una mejor biodistribución y selectividad por el tumor. En esta tesis se llevaron a cabo diferentes estrategias para la mejora en la TFD, a partir de la síntesis de nuevos FS basados en porfirinas, y pro-FS basados en ALA. Se sintetizaron 5 nuevos FS meso tetrafenilporfírinicos con diferentes sustituyentes y configuraciones alrededor del macrociclo. Por otra parte, se sintetizaron diferentes derivados de ALA a partir de la conjugación del ALA con diferentes sustituyentes ésteres, aminoácidos y vehículos moleculares como los dendrímeros. A su vez, se intentó encontrar la aplicación óptima para cada uno de ellos, razón por la cual fueron evaluados en diferentes modelos in vitro y eventualmente in vivo, de acuerdo a sus características químicas. Para este propósito se emplearon varias líneas celulares, tales como la adherente de carcinoma mamario murino LM3, los queratinocitos normales Pam212 y los tumorales transfectados Pam212-Ras, las líneas no adherentes de linfoma cutáneo de células T Myla y Hut78, las endoteliales HMEC-1 y los macrófagos RAW 264.7, siendo estas dos últimas empleadas por ser componentes principales de las placas ateromatosas. Con el fin de poder trasladar los resultados obtenidos in vitro a in vivo se trabajó con el modelo de adenocarcinoma mamario murino LM3 y LM2. Este modelo de implantación subcutánea de un adenocarcinoma mamario es de fácil implementación por su bajo costo y por tratarse de un transplante alogénico. La porfirina TAPP fue el FS más promisorio de los evaluados, sirviendo de molde para ulteriores modificaciones en su esqueleto base. Por otro lado, los nuevos derivados ésteres han demostrado excelentes rendimientos en la síntesis de porfirinas y la TFD comparables con los del derivado comercial más exitoso a nivel clínico Hexil-ALA. La conjugación del ALA con aminoácidos ha demostrado interesantes propiedades in vivo para el tratamiento de patologías cutáneas. La utilización de pequeños dendrímeros conteniendo ALA en su estructura, han resultado exitosos en vehiculizar y dosificar la liberación del ALA, demostrando un particular potencial para la fotoangioplastia. Los resultados obtenidos en esta tesis sientan las bases racionales para la generación de nuevos compuestos, así como también para un reposicionamiento de la TFD en ciertas patologías, que hasta el momento no eran un blanco habitual. Estos estudios nos alientan a seguir enfocados en la mejora de la TFD, entendiéndola como un tratamiento realmente efectivo contra el cáncer, con gran potencial no sólo por sí mismo sino también como complemento a las terapias tradicionales, y a seguir extendiendo los usos de la TFD a otras patologías.